Gesundheit: Warum Cataglyphis nach Haus findet

Um nach ihren Exkursionen durch den Sand ins unscheinbare Schlupfloch zurückzufinden, muss die langbeinig-elegante Wüstenameise Cataglyphis ein komplexes dreidimensionales Raumorientierungs-Problem bewältigen. Dass sie dabei Schrittzahl und Neigungswinkel des Hinwegs speichert und so ihren Rückweg präzise plant, konnten Biologen der Universität Zürich und der Humboldt-Universität vor kurzem zeigen (sie berichteten davon in der Fachzeitschrift "Nature", Band 411). Cataglyphis vollbringt in ihrem winzigen Gehirn rechnerische Meisterleistungen.

Wer anfängt, Biologie zu studieren, interessiert sich allerdings nicht zwangsläufig auch für Mathematik. Im Gegenteil: "Die Vorkenntnisse sind teilweise schlecht", sagt Andreas Herz. Doch er fügt gleich hinzu: "Es gibt bei den Studenten ein großes Interesse an Theorie." In Berlin können sie die Neugier seit einigen Jahren besonders gut stillen: Der Physiker Herz ist einer von drei Professoren, die seit 1996 am Innovationskolleg Theoretische Biologie arbeiten.

Den Nachwuchs mit mathematischem Rüstzeug auszustatten, ist das besondere Anliegen ihrer Lehrveranstaltungen. Das Kooperationsprojekt der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I, zu der die Biologen gehören, und der Medizinischen Fakultät der Humboldt-Universität wird noch bis Ende des Jahres vom Bundesforschungsministerium finanziert. In einem Abschlusskolloquium wurde deshalb jetzt Bilanz gezogen. Die Liste der Veranstaltungen, zu denen über 200 internationale Gäste geladen wurden, ist ebenso beachtlich wie die der Drittmitteleinwerbungen und Publikationen.

Strukturen erkennen

"Mathematische Methoden sind in der Biologie wichtig, wenn Strukturen erkannt werden sollen", sagt der Zoologe Bernhard Ronacher vom Institut für Biologie der HU, einer der Forscher, die Cataglyphis auf die Schliche kamen. Strukturen, das heißt nicht zuletzt Gemeinsamkeiten zwischen Lebewesen, die andererseits in der Biologie heute von immer mehr Experten immer kleinerer Teilgebiete auf immer mehr Details untersucht werden.

Auf der Suche nach einem Beispiel für solche strukturellen Gemeinsamkeiten kommt Ronacher auf Kommunikationsmechanismen im Tierreich: Ein Männchen sendet akustische Signale, die ein Weibchen empfängt. "Er" verfolgt hauptsächlich das Ziel der effektiven Selbstdarstellung, "sie" muss heraushören, ob es sich bei dem Schreihals überhaupt um ein Männchen der passenden Art handelt, möglichst zugleich aber auch ermitteln, ob es genetisch vielversprechend ist. Ein "evolutionärer Wettlauf" ist im Gang, und ebensolche Wettläufe kann der Zoologe auch zwischen Parasiten und ihren Wirten erkennen. "Wenn man die Idee der evolutionären Konfliktsituation betrachtet, dann sieht man übergeordnete Strukturen."

Die Suche nach ihnen geht weiter, denn das - nach fünf Jahren zwangsläufige - Ende des Innovationskollegs soll nicht das Ende der Theoretischen Biologie in Berlin bedeuten, die in der renovierten "Villa" neben dem Naturkundemuseum, der ehemaligen Direktoren-Dienstwohnung des Museums, ihr Heim gefunden hat. Im Gegenteil: Alle drei Professoren haben inzwischen unbefristete Verträge, und Theoretische Biologie ist seit dem letzten Sommersemester offiziell als Nebenfach etabliert. "Die hier heranwachsene Nachwuchsgeneration wird in der Wissenschaftslandschaft eine wichtige Rolle spielen", sagt Ronacher.

Industrie-Interesse groß

Aber auch in der Industrie gebe es starkes Interesse an den in Mathematik und Informatik gestählten Absolventen. Geplant ist jetzt ein Fachinstitut der HU, das nach den Worten von Hans-Peter Herzel, dem an der Charité angesiedelten Teil des Wissenschaftler-Trios, als "Keimzelle eines Zentrums für Lebenswissenschaften" fungieren soll.

Sein Kollege Peter Hammerstein, der Mathematik studiert, sich aber in Biologie habilitiert hat, berichtet auch von einem beantragten Sonderforschungsbereich Theoretische Biologie, der in Zusammenarbeit mit den anderen Berliner Universitäten und mit zahlreichen Forschungsinstitutionen "Robustheit, Modularität und evolutionäres Design lebender Systeme" untersuchen soll. Als Beispiel nennt er die Heuschrecke, deren Hörsystem in Abhängigkeit von der aktuell vorherrschenden Temperatur funktioniert: "Ingenieure würden sich die Haare raufen und fragen: Wie schafft es die Natur, solche robusten Systeme zu erschaffen?"

Auf der Suche nach Antworten wollen die Biologen keine "abgehobenen Theorien" entwickeln, sondern "Sprachbarrieren zwischen den Disziplinen überwinden", wie Ronacher betont. Während des Innovationskollegs scheint das nicht schlecht gelungen zu sein: "Herr X ist ein attraktiver und begeisternder Lehrkörper" schrieb jedenfalls ein(e) Student(in) nach der Vorlesung über einen der drei Professoren in den Evaluationsbogen.

Adelheid Müller-Lissner