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Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
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3. August 2005

Ausgeklügelte Computermodelle helfen, Strahlenschäden präzise vorherzusagen

Heft 2/2005 der "Ruperto Carola" erschienen – Gregor Kreth und Christoph Cremer schildern im Forschungsmagazin der Universität Heidelberg Computermodelle, die auf Basis neuer zellbiologischer Erkenntnisse arbeiten – Themen aus Theoretischer Astrophysik, Umwelt-Geochemie und Molekularer Biotechnologie runden das Spektrum des Magazins ab – Zudem: Das erste deutsche Zentrum für Modellierung und Simulation in den Biowissenschaften stellt sich vor

Dass Strahlen und andere so genannte mutagene Agentien Krebs erzeugen können, weil sie das Erbgut der Zellen verändern, ist schon lange bekannt. Ab welcher Dosis aber wird es gefährlich? Wie verändern sie das Erbgut? Welche Veränderungen bleiben folgenlos, und welche wandeln eine gesunde Zelle sehr wahrscheinlich in eine Krebszelle um? Gregor Kreth und Christoph Cremer vom Kirchhoff-Institut für Physik schildern in "Ruperto Carola 2/2005" die ausgeklügelten Computermodelle, die auf der Basis neuer zellbiologischer Erkenntnisse erarbeitet worden sind und dabei helfen sollen, mögliche Strahlenschäden präzise vorherzusagen. Wichtig ist das beispielsweise für die Strahlentherapie von Tumoren: Das Risiko, einen Sekundärtumor zu entwickeln, der nach der erfolgreichen Bestrahlung eines erst aufgetretenen Tumors entstehen kann, wäre besser abschätzbar. Weitere Themen aus Theoretischer Astrophysik, Umwelt-Geochemie und Molekularer Biotechnologie runden das Spektrum des Magazins ab. Zudem stellt sich das erste deutsche Zentrum für Modellierung und Simulation in den Biowissenschaften vor.

Rektor im Editorial: Wie könnte man die Herausforderung erhöhter Studierendenzahlen in den Griff bekommen?

Lehre statt Forschung? – Die Überschrift des Editorials aus der Feder von Rektor Prof. Dr. Peter Hommelhoff macht neugierig. Wahrscheinlich ist, dass die Zahl der Studierenden an Deutschlands Hochschulen in den nächsten Jahren weiter ansteigen wird – vor allem wegen der Forderung der Politik, den Anteil pro Jahrgang auf über fünfzig Prozent zu erhöhen. Mit welchen Ansätzen könnte man die Herausforderung erhöhter Studierendenzahlen in den Griff bekommen? Hommelhoff: "Wohl nur mit einem ganzen Bukett untereinander abgestimmter Einzelmaßnahmen."

"Wenn die Politik mit Blick auf die Zukunftsfähigkeit Deutschlands die hoch qualifizierte Ausbildung auch quantitativ steigern will, dann muss sie diese Zukunftsinvestitionen dadurch finanzieren, dass sie innerhalb der Staatshaushalte Ausgaben zugunsten der Bildung umschichtet." Aus den Hochschulen lassen sich – so der Rektor – weitere Lehrkapazitäten nicht herauspressen. Und auch die Studierenden können allenfalls dann zur Zusatzfinanzierung herangezogen werden, wenn es auf der Grundlage neu definierter Staatsaufgaben und einer generellen Steuerentlastung geschieht.

Ein weiterer Lösungsansatz liege im Kapazitätsausbau an den Fachhochschulen – zuerst durch eine drastische Veränderung der Betreuungsrelation. An den Fachhochschulen herrschten momentan im Vergleich zu den Universitäten paradiesische Zustände. "Man vergleiche nur die Verhältnisse im Massenfach Jura an der Ruperto Carola mit der College-Atmosphäre im Fach Wirtschaftsrecht an der Fachhochschule Pforzheim." Schon jetzt sei deren Privilegierung kaum länger hinnehmbar, erst recht nicht für die künftigen Entwicklungen.

Und die Universitäten? Sie müssen ihre Personalstrukturen öffnen, sobald die Gesetze es erlauben. Veränderte Personalstrukturen vornehmlich im Mittelbau, aber auch bei den Professoren, "können für die Lehre Synergiepotenziale erschließen". Die Stichworte könnten nach englischem Vorbild teaching assistant, reader, lecturer und senior lecturer sein und in Deutschland zur neuen Kategorie der Lehrprofessoren führen – also eines Hochschullehrers, der sich auf Lehre, Prüfung, Studierendenauswahl und -beratung konzentriert.

Lehrprofessoren könnten die Universitäten von dem Zwang befreien, den Ausbau von Lehrkapazitäten stets auch mit einem noch größeren (und teuren) Aufwuchs an Forschungskapazität verbinden zu müssen. So gesehen wäre die neue Figur des Lehrprofessors nicht ein bloßes Sparmodell, sondern vor allem ein Instrument, um besonders an der Lehre interessierte und hierfür begabte Hochschullehrer zu gewinnen und die knappen Forschungsressourcen zu schonen. Daher könnten – so der Rektor – senior lecturer und Lehrprofessor gerade für forschungskonzentrierte Universitäten wie Heidelberg äußerst interessant sein.

Ein Blick in das Dunkle Universum

Nicht mehr als die Schaumkrone auf den Wellen eines tiefen Ozeans – das ist die Materie, aus der wir Menschen und unsere Welt bestehen, vom Universum aus betrachtet. Nahezu der gesamte Kosmos wird nicht von Protonen, Neutronen und Elektronen, den Bestandteilen "unserer Welt", gebildet, sondern von etwas gänzlich anderem, das sich mysteriös "Dunkle Materie" nennt. Matthias Bartelmann vom Zentrum für Astronomie vermittelt in "Ruperto Carola 2/2005" verständlich und spannend, was Dunkle Materie ist und welche raffinierten Methoden die Wissenschaftler anwenden müssen, um sie allmählich zu durchschauen.

Spurensuche im ewigen Eis

Eisproben aus der Vergangenheit speichern über Jahrtausende oder gar Jahrhunderttausende hinweg wichtige Informationen, die über das globale Klima vergangener Zeiten berichten, ebenso gut aber Projektionen in die Zukunft erlauben. Michael Krachler und William Shotyk vom Institut für Umwelt-Geochemie beschreiben die Arbeit der Wissenschaftler, die das ewige Eis als Umweltarchiv nutzen. Wer in ihm zu lesen versteht, erfährt Faszinierendes über das Klima der Erde, seine Veränderung und den folgenschweren Einfluss des Menschen.

Auf Umwegen zum Ziel

Erkrankungen des zentralen Nervensystems wie Parkinson, Epilepsie oder Tumoren des Gehirns lassen sich mit Medikamenten nur schwer behandeln. Die Blut-Hirn-Schranke, eine von der Natur eingerichtete Barriere, ist dabei ein grundsätzliches Problem: Sie schützt das zentrale Nervensystem entschieden vor allen körperfremden Substanzen. Gert Fricker vom Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie erläutert in der "Ruperto Carola", mit welchen Tricks die Forscher arbeiten müssen, um die Blut-Hirn-Schranke vorübergehend zu überlisten. Die neuen Methoden sollen es erlauben, die Schutzbarriere gezielt zu umgehen und Erkrankungen des zentralen Nervensystems besser zu therapieren.

In silico veritas?

Klimaforscher tun es, Physiker und Ingenieure ebenso – nur die Biologen haben sich bislang noch nicht so recht an Computersimulationen herangetraut. Und das mit gutem Grund, waren doch die komplexen Prozesse der Natur mit theoretischen Modellen am Bildschirm kaum nachzuahmen. Die modernen Methoden der Computersimulation machen es heute jedoch möglich, biologische Prozesse nicht mehr bloß "in vivo" oder "in vitro", sondern auch "in silico" – am Computer – zu erforschen und dadurch zu verstehen, wie lebende Systeme in ihrer Gesamtheit funktionieren. Heiko Wacker sprach mit dem Mathematiker Willi Jäger über die Ziele des jüngst in Heidelberg gegründeten ersten deutschen Zentrum für Modellierung und Simulation in den Biowissenschaften. An "BIOMS" beteiligt sind Ruprecht-Karls-Universität, DKFZ, EMBL, das MPI für Medizinische Forschung sowie EML-Research der Klaus-Tschira-Stiftung. Die Finanzierung sichern die Klaus-Tschira-Stiftung sowie das Land Baden-Württemberg.

In den Monaten September bis Dezember 2004 wurden Drittmittelprojekte mit einem Volumen von 37,5 Millionen Euro eingeworben. Die "Ruperto Carola" listet die finanziell umfangreichsten auf. In der Rubrik "Kurzberichte junger Forscher" stellt Raffi Bekeredjian Microbubbles vor, winzige Arzneimittelcontainer für eine nebenwirkungsarme Therapie. Dass "E-Learning" bessere didaktische Konzepte braucht, fordert Christiane Schiersmann in ihrem Meinungsbeitrag. Schließlich portraitiert Paul Kirchhof die Preisträger des Ruprecht-Karls-Preises 2004.

Verlag des Forschungsmagazins ist der Universitätsverlag C. Winter Heidelberg. Ein Einzelheft kostet 5 Euro plus Versand. Es kann, ebenso wie das Förderabo für 30 Euro (vier Ausgaben), bestellt werden bei: Pressestelle der Universität Heidelberg, Postfach 10 57 60, 69047 Heidelberg. Kostenlose Ansichtsexemplare früherer Hefte liegen im Foyer der Alten Universität aus. Weitere Informationen und Volltexte früherer Ausgaben: http://www.uni-heidelberg.de/presse/publikat.html



Rückfragen bitte an
Dr. Michael Schwarz
Pressesprecher der Universität Heidelberg
Tel. 06221 542310, Fax 542317
michael.schwarz@rektorat.uni-heidelberg.de
www.uni-heidelberg.de/presse

Rückfragen zur Titelgeschichte:
Dr. Gregor Kreth und Prof. Dr. Christoph Cremer
Angewandte Optik und Informationsverarbeitung
Kirchhoff-Institut für Physik
Im Neuenheimer Feld 227, 69120 Heidelberg
Tel. 06221 549252 oder 549271
christoph.cremer@kip.uni-heidelberg.de




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