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 Up-Scaling: Katalysatorentwicklung im Industriemaßstab
22.11.2017 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

nachricht Ozeanversauerung schädigt Miesmuscheln im Frühstadium
22.11.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

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: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

IfBB bei 12th European Bioplastics Conference mit dabei: neue Marktzahlen, neue Forschungsthemen

22.11.2017 | Veranstaltungen

Zahnimplantate: Forschungsergebnisse und ihre Konsequenzen – 31. Kongress der DGI

22.11.2017 | Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bakterien als Schrittmacher des Darms

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Ozeanversauerung schädigt Miesmuscheln im Frühstadium

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die gefrorenen Küsten der Arktis: Ein Lebensraum schmilzt davon

22.11.2017 | Geowissenschaften