Im Rahmen eines mehrteiligen Beitrags stellt dieUniversitaet-online gemeinsam mit Joachim Hermisson eine Auswahl jener Bereiche an der Universität Wien vor, die sich mit Evolutionsforschung beschäftigen.
Im nunmehr dritten Teil präsentieren sich die Disziplinen Theoretische Biochemie sowie Neurobiologie und Kognitionsforschung; außerdem werfen wir einen Blick über die Universität Wien hinaus auf den Forschungsstandort Österreich.
Fachgebiet: Theoretische Biochemie
Interviewpartner: Ao. Univ.-Prof. Dipl.-Phys. Dr. Ivo Hofacker und Ao. Univ.-Prof. Mag. Dr. Christoph Flamm
Institut: Institut für Theoretische Chemie an der Fakultät für Chemie
Wir sind Darwins "Erben", weil …
... wir Computermodelle der Evolution auf Molekularer Ebene entwickeln.
Forschung "in den Fußstapfen Darwins"
Uns geht es primär um die Frage, unter welchen Bedingungen Evolution effizient abläuft und gute Lösungen finden kann. Dabei interessiert uns besonders, welchen Einfluss Eigenschaften der Genotyp-Phänotyp-Abbildung - wie z.B. Neutralität von Mutationen - auf den Evolutionsprozess haben. Als ein einfaches, aber berechenbares Modell der Genotyp-Phänotyp-Abbildung dient uns dabei die Faltung von Biomolekülen wie RNA.
In einem beantragten Spezialforschungsbereich (SFB) wollen wir den Fragen nachgehen, wie metabolische Netzwerke aus zufälligen Reaktionsnetzwerken entstehen - bzw. wie RNA Strukturen evolvieren.
Neue Themen der Evolutionsforschung
Das Darwinsche Prinzip der Evolution durch Selektion und Variation ist unbestritten. Jedoch können wir heutzutage quantitative Modelle erstellen und der Frage nachgehen, welche Problemklassen effizient durch einen Evolutionsprozess gelöst werden können. Ein Beispiel wäre etwa die Frage, ob die Entstehung des Lebens ein "unwahrscheinliches" und damit einzigartiges Ereignis ist oder aber ein "zwangsläufiges", also öfters auftretendes Phänomen darstellt.
Fachgebiet: Neurobiologie und Kognitionsforschung
Stellvertretend für das Department für Neurobiologie und Kognitionsforschung: Ulrike Aust
Interviewpartnerin: Mag. Dr. Ulrike Aust
Institut: Department für Neurobiologie und Kognitionsforschung, Fakultät für Lebenswissenschaften
Wir sind Darwins "Erben", weil…
... unsere Forschung auf der Annahme beruht, dass der Mensch auch hinsichtlich seiner geistigen Fähigkeiten Teil eines natürlichen Kontinuums ist und dass daher Einsicht in das Wesen der menschlichen Kognition eine Untersuchung ihrer Wurzeln im Tierreich voraussetzt. Unsere Wahrnehmung und unser Denken beruhen auf physikalisch-biologischen Strukturen, die wir von unseren tierischen Vorfahren geerbt haben. Wenn wir die kognitiven Fähigkeiten von Tieren besser verstehen, können wir auch Einblicke in die Evolution unserer eigenen kognitiven Fähigkeiten gewinnen.
Obwohl es natürlich Unterschiede gibt, kann ein gutes Modell der tierischen Intelligenz bzw. Kognition ein Ansatzpunkt für deren Untersuchung beim Menschen sein. Unsere Arbeitsgruppe widmet sich deshalb dem Studium der Vergleichenden Kognitionsforschung in einem breiten biologischen Rahmen. Indem wir den ethologischen und den kognitiven Ansatz kombinieren, verfolgen wir ein vielschichtiges, integratives Forschungsprogramm, das sowohl Feldstudien als auch Laborexperimente mit verschiedensten Tierarten umfasst. Wir arbeiten u.a. mit Tauben, Keas, Raben, Schildkröten, Eidechsen, Hunde, Wölfe und Weißbüscheläffchen.
Forschung "in den Fußstapfen Darwins"
Unsere "Taubengruppe" konzentriert sich auf die Frage nach der visuellen Kognition, und speziell die der visuellen Kategorisierung. Auf sensorisch/physiologischer Ebene untersuchen wir die Bedeutung von Reizcharakteristika wie Bewegung, Form und Textur von Stimuli für deren Klassifizierung. Ein Schwerpunkt ist dabei die asymmetrische Verarbeitung von sensorischer Information im Taubengehirn. Dazu untersuchen wir in Lateralisationexperimenten mögliche funktionelle Asymmetrien (z.B. bei der Verarbeitung von reizspezifischem Wissen vs. Kategoriewissen oder von Form vs. Textur).
Auf assoziativ/kognitiver Ebene studieren wir die Mechanismen täubischer Kategorisierung anhand semi-natürlicher Reize. Wir untersuchen die Rolle der Klassenstruktur (z. B. hinsichtlich der Variabilität innerhalb und zwischen Klassen) auf die Art der gebildeten Repräsentation (z. B. kategorische vs. dimensionale Wahrnehmung) und die daraus resultierende Strategienwahl der Taube. Einen Forschungsschwerpunkt bildet die Frage, ob Tauben, so wie wir Menschen, die Äquivalenz von Bild und Objekt erkennen können. Dies wird im Rahmen zweier FWF-Projekte untersucht. Weiters beschäftigen wir uns mit der Frage, ob Tauben lernen können, menschliche Gesichter zu erkennen. Weil evolutionsbedingt für sie keine Notwendigkeit dafür bestand, haben Tauben keine genetische Disposition für das Einordnen menschlicher Gesichter und ihrer Mimiken.
Wir untersuchen derzeit in einem FWF-Projekt, ob sie dennoch dazu in der Lage sind und inwieweit die visuelle Wahrnehmung von Haustauben genetisch bedingt ist, bzw. in welchem Ausmaß das Erkennen komplexer Objekte auf Erfahrungswerten und im Laufe des "Taubenlebens" erworbener Expertise beruht. Die vergleichende Untersuchung der Fähigkeit verschiedener Arten zum logischen Schlussfolgern ist ein weiterer Schwerpunkt. Wir führen ähnliche Experimente mit Tauben, Rabenvögeln, Hunden, Weißbüscheläffchen und Menschen durch, wodurch interessante Einblicke in die Ähnlichkeiten und Unterschiede in den kognitiven Fähigkeiten möglich werden, die diese Arten im Laufe der Evolution erworben haben.
Forschungsstandort Österreich
Nicht nur an der Universität Wien wird im "Erbe Darwins" geforscht: Verschiedenste renommierte Institutionen und Universitäten Österreichs beschäftigen sich mit Evolutionsforschung und pflegen in zahlreichen Forschungskooperationen regen wissenschaftlichen Austausch mit der Universität Wien. "Diese Zusammenarbeit ist besonders wichtig, um den Forschungsstandort Österreich im Bereich Evolutionsforschung langfristig zu etablieren", sagt Joachim Hermisson. Er nennt folgende Wiener bzw. österreichische Institutionen, die sich u.a. auf Themen der Evolutionsforschung spezialisiert haben und wichtige AnsprechpartnerInnen für WissenschafterInnen der Universität Wien sind:
Gregor-Mendel-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie, Wien
Das Gregor-Mendel-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) wurde im Jahr 2000 von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) gegründet und ist im Vienna Biocenter angesiedelt. Daher bildet nicht nur die inhaltliche, sondern auch die räumliche Nähe zum Zentrum für Molekulare Biologie und den Max. F. Perutz Laboratories eine ideale Basis für die Zusammenarbeit mit WissenschafterInnen der Universität Wien. Mittelpunkt der Forschungen am GMI bildet der Modellorganismus arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand). Mit Evolutionsforschung beschäftigt sich vor allem die Gruppe "Populationsgenetik" rund um Magnus Nordborg, den schwedischen Molekularbiologen und Wissenschaftlichen Direktor des GMI. Im Zentrum der Forschungen dieser Gruppe stehen Fragen der genetischen Basis von Adaptation, statistische Genetik und molekulare Evolution.
Institut für Populationsgenetik, Veterinärmedizinische Universität Wien
Ebenfalls mit Populationsgenetik - allerdings anhand des Modellorganismus' drosophila melanogaster (Schwarzbäuchige Taufliege), einem der am besten untersuchten Organismen der Welt - beschäftigt sich das Institut für Populationsgenetik an der Veterinärmedizinischen Universität Wien unter der Leitung von Univ.-Prof. Dr. Christian Schlötterer. Im Mittelpunkt der Forschungen zu "Natural Variation", "Functional Genetics" und "Bioinformatics".
steht Innovation als Schlüsselfaktor der Evolution.
International Institute for Applied Systems Analysis, Laxenburg (NÖ)
Das "Evolution and Ecology Program" am International Institute for Applied Systems Analysis (IIAS) in Laxenburg in Niederösterreich analysiert unter der Leitung von Univ.-Doz. Dr. Ulf Dieckmann, wie evolutionäre Dynamiken ökologische Populationen und Gemeinschaften formen. Themen sind u.a. evolutionäre, vom Menschen ausgelöste Veränderungen in ausgebeuteten Fischbeständen, Kooperationsformen in Gruppen nicht-verwandter Personen oder der Einfluss von Umweltveränderungen auf Struktur und Funktion von Nahrungsnetzen. Im Zentrum steht die Analyse ökologischer und evolutionärer Veränderung.
Institut of Science and Technology (IST) Austria, Maria Gugging (NÖ)
Das IST Austria ist eine postgraduale Forschungseinrichtung zur Grundlagenforschung, die auf Anregung von O. Univ.-Prof. Dr. Anton Zeilinger von der Fakultät für Physik der Universität Wien anlässlich des Forum Alpbach 2002 angedacht und im Juni 2006 gegründet wurde. Zeilinger ist Vize-Präsident des Instituts. Seit Februar 2009 ist die erste Professur am IST mit einem Evolutionsforscher besetzt: dem britischen Genetiker Nick Barton. Er ist weltweit führend im Bereich der evolutionären Populationsgenetik und erhielt am 12. Februar 2009, dem 200. Geburtstag von Charles Darwin, die "Darwin-Wallace-Medaille" der Linnean Society. "Diese Auszeichnung wird nur alle 50 Jahre verliehen und ist die renommierteste Auszeichnung im Bereich der Evolutionsbiologie", erklärt Joachim Hermisson. Barton beschäftigt sich vor allem mit der mathematischen Berechnung der Evolutionstheorie - unter seiner Professur wird das IST u.a. einen Schwerpunkt im Bereich Evolutionsforschung etablieren. |
