Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Code für die Evolutionsbiologie

17.11.2010
Alexandros Stamatakis ist Leiter der neuen Forschungsgruppe „Scientific Computing“ am Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS) – Software und Supercomputer zur Auswertung großer Datenmengen in der Biologie

Sein eigener Stammbaum ist international: die Mutter Deutsche, der Vater Grieche, in Saarbrücken geboren, in Athen Abitur. Dass sich Dr. Alexandros Stamatakis für Stammbäume von Pflanzen interessiert, liegt daran, dass ihre Auswertung ihn als Informatiker reizt: „Die Evolutionsbiologie produziert ungeheuer viele Daten, die selbst Höchstleistungsrechner nicht ohne Weiteres analysieren können“, sagt der 34-jährige.

„Eine Herausforderung für die Informatik besteht darin, Programme und Methoden zu entwickeln, um aus den riesigen molekularen Datenmengen z.B. Stammbäume zu berechnen, bzw allgemein Wissen zu extrahieren.“

An Software zur Berechnung evolutionärer, sogenannter phylogenetischer Bäume sowie an der Entwicklung neuer Rechnerarchitekturen und Schaltungen zur Stammbaumberechnung arbeitet Stamatakis seit Oktober dieses Jahres am Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS) als Leiter der neu eingerichteten Forschungsgruppe „Scientific Computing“ (SCO). Er baut zudem den neuen Parallelrechner am HITS auf und stellt den anderen fünf Forschungsgruppen seine Expertise in den Bereichen der parallelen Rechnerarchitekturen und der parallelen Programmierung zur Verfügung. Derzeit hat die SCO-Gruppe zehn Mitglieder, nächstes Jahr kommen weitere Doktoranden und Gastwissenschaftler hinzu.

„Mit Alexandros Stamatakis konnten wir einen jungen Forscher gewinnen, der die Ziele des HITS beispielhaft verkörpert, denn computerbasierte Methoden helfen, die Datenflut in den Lebenswissenschaften zu bewältigen und neue wissenschaftliche Erkenntnisse zu gewinnen“, so HITS-Gründer und Geschäftsführer Klaus Tschira.

Alexandros Stamatakis studierte Informatik in München, Lyon (École Normale Supérieure), Paris und Madrid und promovierte 2004 an der TU München. Nach zwei Postdoc-Stationen auf Kreta und an der ETH Lausanne kehrte Stamatakis 2008 nach München zurück, zunächst an die LMU, dann an die TU München, als Leiter einer Nachwuchsforschungsgruppe. Zuvor hatte er zwei Rufe auf Assistant Professorships in den USA abgelehnt.

Primäres Forschungsziel des Informatikers ist es, Programme zu entwickeln, um die evolutionäre Entwicklung aller Lebewesen zu rekonstruieren, für die genetische Daten vorliegen. „Die Evolutionsbiologen stoßen hier auf ein fundamentales Problem, das in der Informatik als „NP-hard“ („non deterministic polynomial time hard”) bezeichnet wird. Ein Beispiel: Wenn man die DNA von fünfzig Organismen mit einer Bewertungsfunktion untersucht und herausfinden will, wie gut die einzelnen Daten zu einem bestimmten Stammbaum passen, dann ist es unmöglich, alle Bäume mit dieser Funktion zu bewerten, weil es einfach zu viele sind. „Selbst mit der gesamten Rechenleistung dieser Erde müssten wir zu lange warten, bis wir den optimalen Baum finden“, erklärt Alexandros Stamatakis. „Die aktuell veröffentlichen phylogenetischen Bäume umfassen jedoch nicht fünfzig, sondern mehrere tausend bis zehntausend Organismen.“

Um diesem Problem zu begegnen, hat der Informatiker das Programm RAxML entwickelt, das gegenwärtig die Analyse von Stammbäumen mit bis zu 120,000 Organismen ermöglicht. Die Software gehört mittlerweile zu den zehn weltweit am weitesten verbreiteten Anwendungen zur Rekonstruktion von Stammbäumen. Die wissenschaftliche Publikation zu dieser Software zählt zu den am häufigsten zitierten Informatik-Veröffentlichungen der letzten fünf Jahre. „RAxML ist ein open source code und damit uneingeschränkt für alle zugänglich und modifizierbar“, sagt Alexandros Stamatakis. „Wir stellen damit Biologen ein Werkzeug zur Verfügung, anhand dessen sie ihre Daten selbst analysieren können.“ RAxML wurde übrigens in diesem Jahr auch in die Liste der SPEC-Benchmark-Programme“ aufgenommen, mit denen die Leistungsfähigkeit von Hoch- und Höchstleistungsrechnern analysiert wird.

Außerdem arbeitet der Informatiker an einem großen internationalen Projekt mit: „iPlant“ wurde von der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF) initiiert und soll eine Art Cyber-Infrastruktur für die Pflanzenwissenschaften schaffen. Alexandros Stamatakis ist hier als einziger Europäer beteiligt, gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Ebenfalls einzigartig ist, dass Stamatakis als bislang einziger Informatiker zum Mitglied des Councils der „Society of Systematic Biologists“ (Gesellschaft für Systematik in der Biologie) gewählt wurde.

In den kommenden Monaten setzt Alexandros Stamatakis seine Kooperation mit verschiedenen Institutionen fort, zum Beispiel mit dem Evolutionsbiologen Stephen Smith am Dunn Lab der Brown University, Rhode Island/USA. Ein Austauschprogramm mit dem Imperial College London kommt seinen Doktoranden zugute. Und gemeinsam mit Wissenschaftlern des Europäischen Molekularbiologischen Laboratoriums (EMBL) und des European Bioinformatics Institute (EBI) organisiert Stamatakis den Kurs „Computational Molecular Evolution“ vom 10. bis 21. April 2011 in Hinxton bei Cambridge (Großbritannien). Dort sollen junge Biologen das theoretische Wissen und das praktische Können erlernen, molekulare Evolutionsanalysen selbst durchzuführen.

Weitere Informationen, druckfähiges Bildmaterial und Pressekontakt:
Dr. Peter Saueressig
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
HITS Heidelberger Institut für Theoretische Studien
Tel: +49-6221-533-245
Fax: +49-6221-533-198
peter.saueressig@h-its.org
http://www.h-its.org
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Alexandros Stamatakis
HITS Heidelberger Institut für Theoretische Studien
Tel: +49-6221-533-240
Fax: +49-6221-533-298
alexandros.stamatakis@h-its.org
http://www.h-its.org
Das Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS gGmbH) ist ein privates, gemeinnütziges Forschungsinstitut. Es ging am 01.01.2010 durch Namensänderung aus der EML Research gGmbH hervor und setzt deren Forschungsaktivitäten auf einer breiteren Grundlage fort. Als Forschungseinrichtung der Klaus Tschira Stiftung (http://www.klaus-tschira-stiftung.de) betreibt HITS Grundlagenforschung in verschiedenen Bereichen der Naturwissenschaften, Mathematik und Informatik. Der methodische Schwerpunkt liegt bei der Theorie- und Modellbildung, wobei rechnergestützte Simulation und Datenerschließung eine zentrale Rolle spielen. HITS ist auf insgesamt ca. zehn Forschungsgruppen ausgelegt, die sich mit so verschiedenen Gebieten wie theoretischer Biochemie, molekularer Biomechanik, wissenschaftlichen Datenbanken, Computerlinguistik, theoretischer Astrophysik, medizinischer Statistik, Informatik u.ä. befassen sollen.

Geschäftsführer der HITS gGmbH sind Dr. h.c. Klaus Tschira und Prof. Dr.-Ing. Andreas Reuter.

Dr. Peter Saueressig | idw
Weitere Informationen:
http://www.h-its.org
http://www.h-its.org/english/research/sco/index.php

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise