Univ.-Prof. Dr. Arndt von Haeseler ist von der "superherausfordernden" Umgebung an den Max F. Perutz Laboratories, wegen der er vor drei Jahren nach Wien kam, nach wie vor begeistert: "Ich arbeite mit zahlreichen Leuten in diesem interessanten akademischen Umfeld eng zusammen - hier sitzt man nicht isoliert im Theoriegebäude, sondern ist eingetaucht in das tägliche Leben der Biologie." Isolierung würde dem Wesen seines Faches zuwiderlaufen, denn die Bioinformatik funktioniert als Bindeglied zwischen Biologie, Informatik und Mathematik und passt somit in kein Schema, so Arndt von Haesler.
In Haeselers Berufsvorstellung passte sie jedoch wie angegossen: "Schon in der Schule spezialisierte ich mich auf Mathematik und Biologie." Als er dann ein Buch zu Biomathematik in die Hände bekam, veranlasste ihn der Wunsch, das Buch zu verstehen, Biologie und Mathematik zu studieren. Damit schlug er einen erfolgreichen Weg ein: Nach einigen Jahren als Professor an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf und Leiter der Bioinformatik-Gruppe im Research Center Jülich wurde er im September 2005 für die fünfjährige Stiftungsprofessur des WWTF nach Wien geholt, wo er außerdem wissenschaftlicher Direktor des Zentrums für Integrative Bioinformatik (CIBIV) ist.
Bioinformatik: Modellierung des Lebens
Bioinformatik ist ein weites Feld. Arndt von Haeseler hat sich auf evolutionäre Bioinformatik spezialisiert. Dabei setzt er mathematische Methoden ein, um zu verstehen, wie die heutigen Lebewesen entstanden sind. "Ich analysiere, welche Prozesse auf die Genome wirkten, so dass letztendlich jene Lebewesen entstanden, die wir heute kennen", erklärt von Haeseler: "Dabei verwenden wir Modellierungen der Mathematik und Computerwissenschaften." Anhand dieser Modelle versuchen BioinformatikerInnen jene Prinzipien abzuleiten, wie Gene, Genexpression und Genregulation funktionieren.
Aus dem Vergleich lernen
Zentral bei dieser Methode sind Vergleiche verschiedener Organismen. "Wir nehmen eine Reihe von DNA-Sequenzen, die für das gleiche Gen kodieren - Hämoglobin zum Beispiel -, vergleichen diese und können aus der Ähnlichkeit dieser Sequenzen zwischen verschiedenen Organismen auf den Stammbaum schließen", erklärt von Haeseler und ergänzt: "Durch den Vergleich verschiedener Regionen und Arten sieht man im Optimalfall auch, welche Regionen im Gen in evolutionären Prozessen konserviert sind." Daten - also Sequenzen - gibt es ausreichend: Heutzutage hat man bereits komplett sequenzierte Genome von der Fruchtfliege über die Maus bis hin zum Menschen.
Datenmanagement
Diese Datenfülle ist ein weiteres wesentliches Aufgabengebiet der Bioinformatik. Die Molekularbiologie produzierte in den letzten Jahrzehnten Unmengen an Daten. Nun muss sie lernen, diese so zu verwalten und aufzubereiten, dass sie bestmöglich auffindbar sind und gut analysiert werden können. Es gilt also, Datenbanken und große Datensätze zu organisieren und gezielt auswerten zu lernen. "In diesem Bereich herrscht Pionierstimmung", erzählt Haeseler, "man trifft KollegInnen auf dem Campus, die ein Problem schildern und man wird gefragt, ob man als Bioinformatiker nicht mal helfen kann."
Symbiose aus Biologie und Mathematik
Anders als die MolekularbiologInnen im Labor spezialisieren sich die BioinformatikerInnen nicht auf ausgewählte Organismen, denn die bioinformatischen Methoden funktionieren auf einer abstrakteren Ebene. Für die Interpretation der Daten brauchen die InformatikerInnen allerdings die Biologie. "Hier gibt es eine spannende Wechselwirkung zwischen Empirie und Theorie, weswegen ich mein Arbeitszimmer hier am Institut für Molekulare Biologie - und nicht zum Beispiel am Institut für Mathematik - habe", so von Haeseler.
Viel Neuland
Neu und angeregt ist nicht nur der interdisziplinäre Austausch unter den KollegInnen, sondern auch die rasante Entwicklung der Molekularbiologie. "Es gibt unglaublich viel Unentdecktes in unserem Fachgebiet, auch was die Dynamik der Genome betrifft. Wir beginnen erst langsam, die Dynamik und Flexibilität in der Natur zu verstehen", sagt Arndt von Haeseler sichtlich begeistert. Die neuen Erkenntnisse, von denen er spricht, betreffen unter anderem ungeahnte Umordnungen innerhalb von Genen, wie zum Beispiel horizontale Gentransfers. Dabei werden Stücke des Genoms in andere Bakterien überführt, einzelne Gene verdoppeln oder vervielfachen sich, andere gehen verloren. Diese komplizierten Evolutionsmodelle erfordern neue Analysemethoden. "Mein Gefühl ist, dass man den Kern der Sache bisher noch nicht richtig durchdrungen hat", lässt von Haeseler den Mathematiker aus sich sprechen.
Zielpublikumsorientierte Lehre
So flexibel wie die Natur ist auch die Bioinformatik. Dementsprechend richtet sich das Lehrangebot am Zielpublikum aus. "In der Lehre geht es einerseits darum, BiologInnen so zu erziehen, dass sie eine gewisse Organisation der Daten selbst beherrschen, und andererseits darum, InformatikerInnen die Grundlagen der Biologie zu unterrichten", erklärt Haeseler. Das Wichtigste bei der letzteren Gruppe sei, dass die TechnikerInnen lernen zuzuhören und sich auf die Probleme der BiologInnen einzulassen. "Als Informatiker zu sagen, 'Ich habe ein tolles Programm entwickelt, habt ihr nicht vielleicht ein Problem, das sich damit lösen lässt?', hilft niemanden", so von Haeseler. (hh)
Die Bioinformatik-Stiftungsprofessur von Univ.-Prof. Dr. Arndt von Haeseler wird vom Wiener Wissenschafts-, Forschungs- und Technologiefonds (WWTF) gefördert. Die Antrittsvorlesung von Arndt von Haeseler mit dem Titel "Evolutionäre Bioinformatik" findet am 9. April 2008 um 17 Uhr im Kleinen Festsaal der Universität Wien statt. |
