Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Biologische Evolution am Computer optimieren

02.01.2006


Informatiker der Universität Jena an neuem EU-Projekt zu biologischen Signalnetzwerken beteiligt


Auf seine Nase kann sich der hungrige Mensch verlassen - sie weist ihm sicher den Weg zum köstlich duftenden Suppentopf auf dem Küchenherd oder zum nächsten Bratwurststand auf der Straße. Bakterien hingegen haben weder eine Nase noch ein Nervensystem wie höher entwickelte Lebewesen, und trotzdem ändern sie ihre Bewegung, wenn sie Nahrungsvorkommen ausmachen. "Sie verfügen also über einen Mechanismus, um ihre Umwelt wahrzunehmen und um sich mitzuteilen", beschreibt Thorsten Lenser von der Friedrich-Schiller-Universität Jena eine Erkenntnis der biologischen Wissenschaft, die den Informatiker herausfordert.

"Zwar wissen die Biologen schon sehr genau über einzelne Zellbestandteile Bescheid, doch das ganze System birgt noch viele Geheimnisse", sagt Lenser. Bei der Entschlüsselung der "Morsezeichen", die Zellen und Zellbestandteile miteinander austauschen, und bei der Rekonstruktion zellulärer Signalnetzwerke will eine Gruppe Jenaer Informatiker den Biologen jetzt helfen. Gemeinsam mit Kollegen von Universitäten aus Birmingham, Dublin und Eindhoven ist die Jenaer Nachwuchsgruppe "Biosystemanalyse" von Dr. Peter Dittrich an dem EU-Projekt "Evolving Cell Signalling Network in Silico" beteiligt, das am 1. Januar 2006 seine Arbeit aufgenommen hat. 1,6 Millionen Euro stellt die EU dem Projekt aus ihrem Forschungsförderprogramm zur Verfügung. "Unser Ziel ist es, mit Hilfe der Informatik die Evolution natürlicher Signalnetzwerke im Computer nachzuspielen, um so deren Arbeitsweise aufklären zu können", erläutert Dr. Dittrich.


Dabei gehe es nicht einfach darum, natürliche Systeme am Computer zu kopieren. Die Bioinformatiker bedienen sich vielmehr des Computers als intelligentem Baumeister. "Wir geben ihm eine bestimmte Anzahl von Komponenten wie Chemikalien und Reaktionsmuster vor, die in den natürlichen Prozessen benutzt werden", so Dittrich. "Der Computer kann sie dann vielfach rekombinieren." Mittel zum Zweck ist dabei ein so genannter evolutionärer Algorithmus, den die Jenaer Informatiker entwickeln. "Nach dieser Handlungsvorschrift errechnet der Computer mehrere mögliche Lösungen für ein Problem, sortiert die besten Varianten davon aus und experimentiert mit diesen weiter", erklärt Thorsten Lenser das Prinzip. Mit dieser Ergebnis-Kette vollziehe der Rechner praktisch die Evolution nach.

"In der Natur haben sich die effektivsten Lösungen für bestimmte Aufgaben über Jahrmillionen durchgesetzt. Mit Hilfe der Informatik können wir diesen Prozess in wesentlich kürzerer Zeit nachvollziehen", ergänzt Dr. Dittrich. So werde es möglich, das Wissen über biologische Prozesse immer mehr zu verfeinern und Erkenntnislücken zu schließen. Die Variantenspiele des Computers könnten den Biologen auch Hinweise darauf geben, an welcher Stelle der Reaktionskette Eingriffe möglich sind, etwa um Krankheiten zu verhindern.

Das Forschungsprojekt zur Simulation natürlicher Signalnetzwerke ist vorerst auf drei Jahre angelegt. Mit den EU-Geldern werden an der Universität Jena für diese Zeit am Institut für Informatik zwei Wissenschaftlerstellen sowie drei studentische Hilfskräfte finanziert.

Kontakt:
Dr. Peter Dittrich
Nachwuchsgruppe "Biosystemanalyse" am Institut für Informatik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Ernst-Abbe-Platz 1-3, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 946460, Fax: 03641 / 946372
E-Mail: dittrich[at]inf.uni-jena.de

Axel Burchardt | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de/

Weitere Berichte zu: Biologe Evolution Prozess Signalnetzwerke

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Katalysatoren - Fluktuationen machen den Weg frei
15.02.2019 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Leipziger Forscher entwickeln neue Methode zur Entschlüsselung chemischer Reaktionen
15.02.2019 | Universität Leipzig

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: Grüne Spintronik: Mit Spannung Superferromagnetismus erzeugen

Ein HZB-Team hat zusammen mit internationalen Partnern an der Lichtquelle BESSY II ein neues Phänomen in Eisen-Nanokörnern auf einem ferroelektrischen Substrat beobachtet: Die magnetischen Momente der Eisenkörner richten sich superferromagnetisch aus, sobald eine elektrische Spannung anliegt. Der Effekt funktioniert bei Raumtemperatur und könnte zu neuen Materialien für IT-Bauelemente und Datenspeicher führen, die weniger Energie verbrauchen.

In heutigen Datenspeichern müssen magnetische Domänen mit Hilfe eines externen Magnetfeld umgeschaltet werden, welches durch elektrischen Strom erzeugt wird....

Im Focus: Regensburger Physiker beobachten, wie es sich Elektronen gemütlich machen

Und können dadurch mit ihrer neu entwickelten Mikroskopiemethode Orbitale einzelner Moleküle in verschiedenen Ladungszuständen abbilden. Die internationale Forschergruppe der Universität Regensburg berichtet über ihre Ergebnisse unter dem Titel “Mapping orbital changes upon electron transfer with tunnelling microscopy on insulators” in der weltweit angesehenen Fachzeitschrift ,,Nature‘‘.

Sie sind die Grundbausteine der uns umgebenden Materie - Atome und Moleküle. Die Eigenschaften der Materie sind oftmals jedoch nicht durch diese Bausteine...

Im Focus: Regensburg physicists watch electron transfer in a single molecule

For the first time, an international team of scientists based in Regensburg, Germany, has recorded the orbitals of single molecules in different charge states in a novel type of microscopy. The research findings are published under the title “Mapping orbital changes upon electron transfer with tunneling microscopy on insulators” in the prestigious journal “Nature”.

The building blocks of matter surrounding us are atoms and molecules. The properties of that matter, however, are often not set by these building blocks...

Im Focus: Universität Konstanz gewinnt neue Erkenntnisse über die Entwicklung des Immunsystems

Wissenschaftler der Universität Konstanz identifizieren Wettstreit zwischen menschlichem Immunsystem und bakteriellen Krankheitserregern

Zellbiologen der Universität Konstanz publizieren in der Fachzeitschrift „Current Biology“ neue Erkenntnisse über die rasante evolutionäre Anpassung des...

Im Focus: University of Konstanz gains new insights into the recent development of the human immune system

Scientists at the University of Konstanz identify fierce competition between the human immune system and bacterial pathogens

Cell biologists from the University of Konstanz shed light on a recent evolutionary process in the human immune system and publish their findings in the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Thema Desinformation in Online-Medien

15.02.2019 | Veranstaltungen

FfE-Energietage 2019 - Die Energiewelt heute und morgen vom 1. bis 4. April 2019 in München

15.02.2019 | Veranstaltungen

Deutscher Fachkongress für kommunales Energiemanagement: Fokus Energie – Architektur – BauKultur

13.02.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Katalysatoren - Fluktuationen machen den Weg frei

15.02.2019 | Biowissenschaften Chemie

Berührungsgeschützt, kompakt, einfach: Rittal erweitert Board-Technologie

15.02.2019 | Energie und Elektrotechnik

Wie kann digitales Lernen gelingen? Lern-Prototypen werden auf der didacta vorgestellt

15.02.2019 | Bildung Wissenschaft

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics