Stochastische Methoden für die Evolutionsbiologie - neuer DFG Schwerpunkt

  • Ellen Baake leitet den neuen DFG-Schwerpunkt „Probabilistische Strukturen in der Evolution", der sich mit der Entwicklung stochastischer Methoden für die EvolutionsbiologieEllen Baake leitet den neuen DFG-Schwerpunkt „Probabilistische Strukturen in der Evolution", der sich mit der Entwicklung stochastischer Methoden für die Evolutionsbiologie

Professorin Dr. Ellen Baake von der Technischen Fakultät der Universität Bielefeld koordiniert einen neuen DFG-Schwerpunkt, der Biologie und Mathematik zusammen bringt, um neue stochastische Methoden für die Evolutionsbiologie zu entwickeln. Für die erste Förderperiode (2012-2015) steht ihr ein Budget von 5,3 Mio. Euro zur Verfügung.

Probabilistische Strukturen in der Evolution
Die Bioinformatikerin Ellen Baake und ihre Kooperationspartner befassen sich in dem Programm „Probabilistische Strukturen in der Evolution" mit komplexen Phänomenen der biologischen Evolution, die von verschiedenen Prozessen getrieben wird: Mutation, Rekombination des genetischen Materials, Reproduktion von Individuen und Selektion günstiger Typen. Die Forscher untersuchen das Schicksal neuer (nützlicher oder schädlicher) Mutationen und das Wechselspiel von Mutation und Selektion, welche die Struktur heutiger Genome beeinflusst hat. Oder sie gehen der Frage nach: Wie ändert Rekombination die Dynamik der Evolution?

Diese Fragen lassen sich ohne die substantielle Verwendung mathematischer Modelle und Methoden nicht beantworten, zumal eine wesentliche Bedeutung im Evolutionsgeschehen dem Zufall zukommt. „Ob eine bestimmte Mutation auftritt oder nicht, oder wie viele Nachkommen ein Individuum genau hat, ist in hohem Masse dem Einfluss des Zufalls unterworfen. Evolution im Detail zu verstehen erfordert deshalb den Einsatz moderner Methoden der Wahrscheinlichkeitstheorie," erläutert Ellen Baake. Ein zentrales Element dieser Methodik stellen „zufällige Genealogien" dar: Man wählt eine Stichprobe von Individuen aus einer (großen) Population zufällig aus und fragt nach deren Stammbaum. Die Kunst besteht darin, die Gesetzmäßigkeiten aufzuspüren, die diesen zufälligen Genealogien zugrunde liegen. Darüber ist - von den allereinfachsten Fällen abgesehen - bisher sehr wenig bekannt.

Ziel des DFG-Schwerpunktprogramms ist es, die erforderlichen stochastischen Methoden weiterzuentwickeln und mit ihnen konkrete Fragen der Evolutionstheorie zu untersuchen.

Zu diesem Zweck werden Mathematiker von den verschiedensten Standorten in Deutschland und im Verbund mit theoretischen Biologen und Bioinformatikern zusammenarbeiten. Das leitende Gremium besteht aus Professorin Dr. Ellen Baake (Koordinatorin, Universität Bielefeld), Professor Dr. Anton Wakolbinger (Stellvertretender Koordinator, Goethe-Universität Frankfurt), Professor Dr. Anton Bovier (Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn), Professor Dr. Frank den Hollander (Universität Leiden) und Professor Dr. Andreas Greven (Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg). Die genaue Zusammensetzung des Forscherteams (circa 20 beteiligte Gruppen) und der einzelnen Projekte werden sich erst im Laufe der nun beginnenden Phase der Detailplanung und der Einzelanträge herauskristallisieren.

http://www.uni-bielefeld.de/

 

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