Sofja Kovalevskaja-Preisträger 2004

Lucas Brunsveld

Chemische Biologie

Der Sprung über den molekularen Graben
Auch in der Welt der kleinsten Teile können Distanzen unüberwindlich erscheinen. Der Graben zwischen synthetischen und biologischen Molekülen ist ein solcher Fall und das Projekt von Lucas Brunsveld soll ihn überbrücken helfen. Bei diesem bislang ungelösten Problem der Biowissenschaften geht es darum, Wechselwirkungen zwischen Proteinen mit Hilfe kleiner Moleküle zu kontrollieren. Viele biochemische Vorgänge in Körperzellen sind bislang nur rudimentär untersucht und verstanden. Dabei bestimmen supramolekulare Wechselwirkungen fast alle Abläufe in lebenden Zellen. Sie steuern zu können, ist nicht nur ein Anliegen der Grundlagenforschung, sondern auch ein Schlüssel für die Diagnose und Therapie von Krankheiten wie beispielsweise Krebs oder Virusinfektionen.

Gastinstitut: Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie, Dortmund

Lucas Brunsveld,
geboren 1975 in den Niederlanden, studierte an der Technischen Universität Eindhoven (Niederlande) und wurde dort 2001 promoviert. Anschließend arbeitete er mit einem Forschungsstipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung am Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie in Dortmund. Danach war er in der Forschung bei dem niederländischen Pharma-Unternehmen Organon tätig.

Yanbei Chen

Astrophysik

Wettlauf auf den Spuren Einsteins
Gravitationswellen gehören zu den großen Geheimnissen des Universums. Sie entstehen dann, wenn große Massen beschleunigt werden, etwa beim Verschmelzen zweier Schwarzer Löcher. Oder beim Urknall, dessen Echo in Form von Gravitationswellen noch immer zu messen wäre. Albert Einstein folgerte ihre Existenz schon vor über achtzig Jahren aus seiner Relativitätstheorie. Doch beobachtet werden konnten sie noch nie, da sie, wenn sie die Erde erreichen, nur als allerkleinste und schwer messbare Strahlungsabweichungen auftreten. Für den immerhin indirekten Nachweis an den beobachteten Bahnbewegungen eines Neutronen-Doppelsternsystems gab es 1993 den Nobelpreis. Die Suche nach einem direkten Beweis aber geht weiter und hat sich zu einem internationalen Wettlauf entwickelt. Weltweit wurden hierzu kilometergroße Beobachtungsanlagen, so genannte Laserinterferometer, gebaut. Sie können Abweichungen messen, die tausendmal kleiner sind als ein Atomkern. Eine Anlage entstand in deutsch-britischer Zusammenarbeit bei Hannover und wird von der dortigen experimentellen Abteilung des Albert-Einstein-Instituts betrieben. Das Projekt von Yanbei Chen am Potsdamer Sitz des Albert-Einstein-Instituts soll die Beobachtungstechnik optimieren und so die Basis für den Bau von Wellendetektoren der zweiten Generation legen, mit denen der Nachweis von Gravitationswellen wahrscheinlicher werden soll. Der bislang dunkle Teil des Universums könnte so beobachtet und die Entstehung des gesamten Universums besser verstanden werden.

Gastinstitut: Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut), Golm bei Potsdam

Yanbei Chen,
geboren 1977 in China, studierte an der Universität Peking (China) und am California Institute of Technology in Pasadena, Kalifornien (USA), wo er 2004 promoviert wurde und zuletzt tätig war.

• http://www.aei.mpg.de/~yanbei

Ferdinando Cicalese

Informatik

Das Muster in der Masse
Ohne Computer geht bei Biologen, Chemikern und Pharmazeuten nur noch wenig, in der Genforschung so gut wie gar nichts. Genomsequenzierung oder Proteinstrukturanalysen benötigen nicht nur ausreichende Rechnerkapazitäten, sondern vor allem Werkzeuge wie Algorithmen und theoretische Grundlagen aus der Informatik. Das Projekt Ferdinando Cicaleses setzt an dieser Schnittstelle an und will theoretische Forschung mit dem Ziel einer Anwendung in der Genforschung verbinden. Durch die Kombination unterschiedlicher Theorien (vor allem der "Combinatorial Search Theory" und der "Information Theory") will er Methoden entwickeln, mit denen sich in großen Mengen von Rohdaten aus der Genforschung Muster erkennen lassen, die als Basis für Analysen und Modelle dienen können.

Gastinstitut: Technische Fakultät, AG Genominformatik, Universität Bielefeld

Ferdinando Cicalese,
geboren 1972 in Italien, studierte an der Universität Salerno (Italien), wo er 2001 promoviert wurde. Anschließend setzte er seine Forschungstätigkeit an der Universität Salerno fort.

• Ein Filmporträt des Deutsche Welle TV (MOV, 18 MB)
• www.dia.unisa.it/~cicalese

Michal Czakon

Theoretische Elementarteilchenphysik

Der Ursprung der Masse und die Nadel im Heuhafen
Die Elementarteilchenphysik erforscht die Grundlagen der Materie und stellt buchstäblich universale Fragen: Welche Masse haben die kleinsten Bausteine der Natur und woher rühren ihre Eigenschaften? Wie entsteht der unsichtbare Teil der Materie im Universum? Welche ist die mikroskopische Struktur von Raum und Zeit? Antworten sollen Teilchenbeschleuniger wie der des Europäischen Forschungszentrums für Teilchenphysik CERN in Genf geben. Doch die Aufgabe gleicht der Suche nach einer Stecknadel im Heuhaufen. Michal Czakon und seine Forschungsgruppe wollen Vorhersagen erarbeiten und Software entwickeln, die es leichter machen, neue Elementarteilchen wie beispielsweise das Higgs-Boson zu entdecken, ihre Eigenschaften zu untersuchen und so Antworten auf viele der gestellten Fragen, insbesondere der nach dem Ursprung der Masse, zu finden.

Gastinstitut: Fakultät für Physik und Astronomie, Universität Würzburg

Michal Czakon,
geboren 1974 in Polen, studierte an der Silesia Universität in Kattowitz (Polen), wo er 1999 promoviert wurde. Anschließend war Czakon weiterhin an der Silesia Universität und als Humboldt-Forschungsstipendiat an der Universität Karlsruhe tätig. Zuletzt forschte er am Deutsches Elektronensynchrotron (DESY) in Zeuthen.

Mark Depauw

Ägyptologie

Auf der Suche nach dem ganzen Bild
Etwa dreihundert Jahre vor Christus herrschte in Ägypten ein Nebeneinander von einheimischen Sprachen wie dem Demotischen und der Sprache der griechischen Eroberer. Tausende von Texten auf Tonscherben oder Papyrus, die das trockene Klima bis heute konserviert hat, zeugen von multilingualem und multikulturellem Reichtum. Die moderne Papyrologie steht damit vor einem Sprachproblem. Die meisten Forscher auf diesem Feld sind Graezisten. Demotische Quellen sind für sie zumeist ein Buch mit sieben Siegeln. Die viel kleinere Gruppe der Ägyptologen dagegen versteht zwar im besten Fall demotische Texte, oft aber kein Griechisch. So zeigt das Bild je nach Disziplin nur eine Hälfte des multikulturellen Ägypten jener Zeit - meist die griechisch dominierte. Die beiden Forschungsdisziplinen driften weiter auseinander, der Anteil der ägyptischen Kultur droht übersehen zu werden. Mark Depauw will deshalb in einer Datenbank die Quellen in ägyptischen Sprachen dokumentieren und damit ein Partnerprojekt für die gegenwärtig entstehenden Datenbanken für griechischsprachige Quellen schaffen und Kooperationen zwischen beiden Disziplinen ermöglichen. Wie sich die die Wahl der Sprache entwickelte und welchen Einfluss kulturelle und ethnische Faktoren hierauf hatten, kann so besser verstanden werden und das Bild vervollständigen helfen.

Gastinstitut: Seminar für Ägyptologie, Universität zu Köln

Mark Depauw,
geboren 1968 in Belgien, studierte an der Katholischen Universität Leuven (Belgien) und wurde dort 1998 promoviert. Er forschte am University College in Oxford (Großbritannien) und mit einem Humboldt-Forschungsstipendium an der Universität zu Köln. Zuletzt arbeitete Depauw an der Katholischen Universität Leuven.

• www.arts.kuleuven.be/klassiekestudies/personeel/markdepauw.htm

Brian Hare

Bevölkerungsbiologie

Darwin aus Sicht der Schimpansen
Weshalb ist die menschliche Intelligenz so einzigartig unter allen Arten auf Erden? Charles Darwin wusste, dass diese Frage seine evolutionäre Abstammungslehre auf die Probe stellen würde. Um sie zu beantworten, musste man, auch das wusste Darwin, herausfinden, worin genau die Einzigartigkeit der menschlichen Wahrnehmung besteht. Ein Vergleich mit unseren nächsten Verwandten, den Schimpansen, könnte hierbei helfen. Neueste Forschung legt nahe, dass die menschliche Fähigkeit, sich in die Gedanken anderer hineinzuversetzen, so einzigartig nicht ist. Schimpansen können andere imitieren, einander hinters Licht führen und Allianzen eingehen. Brian Hare will am Beispiel von Schimpansen einige der meistdiskutierten Hypothesen zur Evolution untersuchen. Ist die Entwicklung von Sprache wirklich die Voraussetzung für die intellektuellen Fähigkeiten erwachsener Menschen? Ist irrationales altruistisches Handeln nur dem Menschen möglich? Wie eng vergleichbar sind Affe und Mensch, und lassen sich Erkenntnisse zu Ursachen und Behandlungsmöglichkeiten etwa des Autismus ziehen?

Gastinstitut: Abteilung für vergleichende und Entwicklungspsychologie, Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie

Brian Hare,
geboren 1976 in den Vereinigten Staaten, studierte an der Emory University in Atlanta, Georgia (USA), und an der Harvard University in Cambridge, Massachusetts (USA), wo er 2004 promoviert wurde. Danach forschte er am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig.

• www.eva.mpg.de

Jian-Wei Pan

Atomphysik

Quantenteleportation: Telekommunikation war gestern
Als Wiener Forschern 1997 im Labor erstmals die Teleportation von Quantenteilchen glückte, war dies eine Sensation. Zeitungsberichte schwärmten vom Raumschiff Enterprise und von der Entdeckung des Beamens. Ein gewagter Vergleich, auch wenn es den Wissenschaftlern mittlerweile gelingt, Quanteninformation mittels so genannter verschränkter Lichtteilchen über einen Abwasserkanal vom Wiener Prater bis zur Donauinsel zu transportieren und dabei 600 Meter Luftlinie zu überbrücken. Personen wird man anders als in der Science Fiction wahrscheinlich nie transportieren können. Wohl aber Informationen. Kovalevskaja-Preisträger Jian-Wie Pan, der als Mitglied der Wiener Forschergruppe am Gelingen der weltweit ersten Teleportation beteiligt war, setzt sich mit seinem Projekt ein ehrgeiziges Ziel. Mit Teleskopen auf der Erde sollen Quanteninformationen über 10 Kilometer ins All geschickt und dort von Satelliten empfangen werden. Ein globales und - unter Nutzung der Quantenkryptologie - abhörsicheres Kommunikationsnetz mittels Quantenteleportation könnte hieraus entstehen.

Gastinstitut: Institut für Physik, Universität Heidelberg

Jian-Wei Pan,
geboren 1970 in China, studierte an der University of Science and Technology of China in Hefei, Anhui, (China), an den Universitäten Innsbruck und Wien (Österreich), wo er 1999 promoviert wurde. Er setzte seine Forschung an der Universität Wien fort und war als Humboldt-Forschungsstipendiat an der Universität Heidelberg tätig, wo er im Rahmen eines Marie Curie-Stipendiums forschte. Zugleich hat Pan eine Professur für Physik an der University of Science and Technology of China inne.

Tricia Striano

Psychologie

Schau mir in die Augen: Das Geheimnis des Erkennens
Schon früh in seiner Entwicklungsgeschichte hat der Mensch die Fähigkeit entwickelt, im Gesicht seiner Mitmenschen zu lesen und in Bruchteilen von Sekunden Schlüsse auf das künftige Verhalten seines Gegenübers zu ziehen. Im Voraus zu wissen, ob und wann die Keule des Nachbarn auf den eigenen Kopf niedersaust, war ein evolutionäres Auslesekriterium ersten Ranges. Wie der Erwerb dieser und ähnlicher Fähigkeiten, die so genannte soziale Kognition, geschieht, ist bei Tieren gut erforscht. Die viel komplexere Entwicklung beim Menschen ist dagegen wenig verstanden. Das gilt besonders für die frühkindliche Entwicklung von der Geburt bis zum ersten Lebensjahr. Hier setzt das Projekt von Tricia Striano an, die mit ihrem Team Testreihen mit mehreren hundert Babys durchführen wird. Es soll mit einer Kombination aus Verhaltensforschung und Neuroimaging verstehen helfen, mit welchen rudimentären Fähigkeiten der Mensch zur Welt kommt und wie er hieraus verhältnismäßig rasch ein komplexes System der sozialen Kognition entwickelt. Hierdurch sollen Schlüsse auf die generelle Entwicklung von typischen oder atypischen Fähigkeiten, etwa beim Autismus, ermöglicht werden.

Gastinstitut: Zentrum für Höhere Studien, Universität Leipzig und Max Planck Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften, Leipzig

Tricia Striano,
geboren 1973 in den Vereinigten Staaten, studierte am College of the Holy Cross in Worcester, Massachusetts (USA), und an der Emory University in Atlanta, Georgia (USA), wo sie 2000 promoviert wurde. Nach der Promotion leitete sie die Junior Research Group on Cultural Ontogeny am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig.

• Ein Filmporträt des Deutsche Welle TV (MOV, 18 MB)

Doris Y. Tsao

Neurologie

Der Ort des dreidimensionalen Sehens
Das dreidimensionale Sehen ist eine der bemerkenswertesten menschlichen Fähigkeiten. Als Grundlage unseres Verständnisses der gegenständlichen Welt fordert es seit Generationen die Neugier von Biologen und Philosophen heraus. Trotzdem ist nur wenig darüber bekannt, wie genau unser Sehapparat diese Leistung vollbringt und welche Teile des Gehirns hieran beteiligt sind. Doris Tsao will in ihrem Projekt herausfinden, wie dreidimensionales Sehen auf der Ebene einzelner Zellen im visuellen Kortex funktioniert. Mit Hilfe der funktionellen Kernspintomographie (functional magnetic resonance imaging - fMRI) will sie an Makaken und Menschen die beim Sehen aktiven Regionen untersuchen und grundsätzliche Erkenntnisse über die Organisation der Hirnrinde gewinnen. Dies wäre ein wichtiger Schritt zum Verstehen der Hirnleistungen von Affen, aber auch des Menschen. Die von Tsao in einer Pionierarbeit entwickelte Anwendung von fMRI bietet sich zudem in anderen Teildisziplinen der Neurologie an und stößt dort bereits auf wachsendes Interesse.

Gastinstitut: Institut für Hirnforschung, Universität Bremen

Doris Y. Tsao,
geboren 1975 in China (seit 1985 Bürgerin der Vereinigten Staaten), studierte am California Institute of Technology in Pasadena, Kalifornien, (USA), und an der Harvard University in Cambridge, Massachusetts (USA), wo sie 2002 promoviert wurde. Danach arbeitete sie an der Harvard Medical School und dem Massachusetts General Hospital in Boston, Massachusetts, (USA).

Eckhard von Törne

Elementarteilchenphysik

Dem Higgs-Boson auf der Spur: Dreißig Jahre suchen ist genug
Wie kommen Teilchen zu ihrer Masse? Der schottische Physiker Peter Higgs schlug vor dreißig Jahren eine bis heute aktuelle Theorie vor. Nach ihr dienen das sogenannte Higgs-Feld und die Higgs-Bosonen als Masseproduzenten. Das Higgs-Feld kann man sich als eine Art Gitter denken. In ihm fließen Wellen aus kleinsten Partikeln, den Higgs-Bosonen. Alle Teilchen des Universums schwirren durch dieses Gitter und reagieren mit ihm, sofern sie über Masse verfügen. Der Wechselwirkung mit dem Higgs-Feld verdanken sie ihre Eigenschaften. Teilchen ohne Masse dagegen durchqueren das Gitter unbeeinflusst. So weit die Theorie. "Falls ich noch am Leben sein sollte, wenn ein Higgs-Boson gefunden wird, vielleicht im Jahr 2004, würde ich vielleicht gerne zur Pressekonferenz eingeladen werden", sagte Peter Higgs seinerzeit. Ob es mit 2004 noch klappt, scheint fraglich. Eckhard von Törne will mit seiner Arbeit aber dazu beitragen, dass Higgs vielleicht zumindest in den kommenden Jahren in den Genuss einer Pressekonferenz zu seinen Ehren kommt. Er will Silizium-Pixel-Detektoren konstruieren, die den Nachweis von Higgs-Bosonen in großen Teilchenbeschleunigern ermöglichen sollen. Die dabei entwickelte Technik soll auch zu Anwendungsmöglichkeiten außerhalb der Teilchenphysik führen, etwa in der Radiologie.

Gastinstitut: Physikalisches Institut, Universität Bonn 

Eckhard von Törne,
geboren 1969 in Deutschland, studierte an der Universität Bonn (Deutschland), wo er 1998 promoviert wurde. Anschließend forschte er als Feodor Lynen-Stipendiat an der Ohio State und der Cornell University (USA). Seit 2002 ist er als Assistant Professor an der Kansas State University (USA) tätig. 

Martin Wilmking

Ökologie

Moore machen Wetter
Klimaforschung liegt im Trend. Die Folgen globaler Klimaveränderungen inspirieren mittlerweile sogar das Katastrophenkino. Gestützt auf wissenschaftliche Modelle zeigte jüngst ein Kassenschlager, wie die gesamte nördliche Erdhalbkugel nach dem Versiegen des Golfstroms von einem Panzer aus Eis bedeckt werden könnte. Doch die populären globalen Modelle müssen um regionale Faktoren ergänzt werden, sollen sie mehr sein als Drehbuchvorlagen. Martin Wilmking, der bereits die regionalen Folgen globaler Prozesse im arktischen Russland, in der Mongolei und in Alaska erforschte, wird in seinem Projekt den Kohlenstoffhaushalt der nördlichen Torfmoorgebiete von Nordeuropa bis nach Sibirien untersuchen. Moore sind weitaus weniger untersucht als Waldgebiete, obwohl sie eine wichtige Rolle im globalen Klima spielen. Im Zentrum steht die Frage, welchen Einfluss die zunehmende Erwärmung auf die in den Mooren gebundenen großen Mengen an Kohlenstoff hat und welche Wechselwirkungen in der Atmosphäre entstehen. Ein wichtiger Nebeneffekt des Projekts ist, dass nicht nur bestehende Kooperationen gepflegt, sondern auch neue überregionale Zusammenarbeit und Kontakte geschaffen werden.

Gastinstitut: Botanisches Institut, Universität Greifswald

Martin Wilmking,
geboren 1972 in Deutschland, studierte an der Universität Potsdam und wurde 2003 an der University of Alaska Fairbanks, (USA), promoviert. Anschließend forschte er an der Columbia University in New York (USA).