Interview

"Sprache der Physik ist Mathematik"

Fabian Vögtle

Von Fabian Vögtle

Do, 27. Juni 2019 um 13:01 Uhr

Freiburg

Wie funktioniert Systembiologie? Physiker Jens Timmer weiß dies und erklärt es im Rahmen des Studiums generale an der Uni Freiburg am Freitag 14- bis 18-Jährigen Schülerinnen und Schülern.

Die Vortragsreihe "Junge Universität" geht in ihre nächste Runde. Erstmals bietet das Studium generale in diesem Semester 14- bis 18-Jährigen Schülerinnen und Schüler im Hörsaal einen Einblick in verschiedene wissenschaftliche Themen. Am Freitag erklärt Jens Timmer, wie die Systembiologie funktioniert. Fabian Vögtle sprach mit dem Physiker vorab über das Thema.

BZ: Wie funktioniert die Sprache der Physik?

Timmer: Die Sprache der Physik ist die Mathematik, insbesondere sogenannte Differentialgleichungen. Diese beschreiben die Dynamik eines Systems. Newton hat sie erfunden, um die Bewegung der Planeten um die Sonne zu verstehen. Hat man die Differentialgleichungen – also ein mathematisches Modell – für ein System, kann man es durch mathematische Analyse der Gleichungen besser verstehen und seine zeitliche Entwicklung vorhersagen. Für die Planetenbewegung ist dieses die Einsicht, dass Planeten sich auf Ellipsen bewegen, und die Fähigkeit, Mond- und Sonnenfinsternisse auf Jahrhunderte vorherzusagen.

BZ: Mit der Systembiologie übertragen Sie das mathematische Denken der Physik auf die Biologie. Wie funktioniert das?
Timmer: Das biologische Wissen ist sehr häufig qualitativ, deskriptiv und statisch. Wir übersetzen dieses Wissen in Differentialgleichungen, um zu einem quantitativen, mechanistischen, dynamischen und prädiktiven Verständnis zu gelangen. Die Differentialgleichungen haben Parameter, die nicht bekannt sind. Wir bestimmen diese Parameter basierend auf zeit-aufgelösten Messungen der Komponenten des Systems.

BZ: In welchen Fällen kann dieser Prozess denn hilfreich sein?
Timmer: In der biologischen Grundlagenforschung lassen sich mit diesem Ansatz durch die Analyse der Gleichungen Erkenntnisse gewinnen, die mit biologischen Experimentiertechniken nicht zu erhalten sind. In medizinischen Anwendungen kann die Systembiologie bei der Entwicklung von Medikamenten helfen, indem man mit Hilfe der Gleichungen bestimmt, wo man in einen biologischen Prozess am effizientesten eingreifen kann. Ferner kann man die mathematischen Modelle nutzen, um die Dosierung von Medikamenten zu optimieren, um den gewünschten Effekt zu erreichen, aber gleichzeitig Nebenwirkungen zu minimieren.

"When Physics meets Biology", Vortrag auf Deutsch von Jens Timmer in der Reihe "Junge Uni", Freitag, 28. Juni, 16-18 Uhr, HS 1010; KG I. Die Plätze sind für Schülerinnen und Schüler reserviert. Es gibt jedoch auch für weitere Interessierte einige Plätze.