Das Exzellenzcluster BioSysteM hat sich zum Ziel gesetzt, die gezielte Gestaltung und Kontrolle biologischer Systeme zu erforschen. Dieser innovative Ansatz, der unter dem Begriff „Engineering Biology“ zusammengefasst wird, hebt sich von der traditionellen synthetischen Biologie ab. Während letztere oft auf die Schaffung neuer biologischer Organismen abzielt, fokussiert BioSysteM auf das Design von molekularen Bausteinen wie Proteinen und DNA, um spezifische Aufgaben zu erfüllen. Dies eröffnet neue Perspektiven für die Entwicklung komplexer biologischer Systeme, darunter künstliche Zellen und molekulare Maschinen, die in verschiedenen Anwendungsbereichen transformieren können.
Ein zentraler Aspekt in der Forschung des Clusters ist die Rolle von Künstlicher Intelligenz (KI). Die KI hilft den Wissenschaftlern, komplizierte Muster zu erkennen und optimale Designs für neue Proteine vorzuschlagen. Dies ist besonders bedeutend, da die Konstruktion neuer Systeme auf molekularer Ebene ein tiefes Verständnis sowohl biologischer als auch ingenieurtechnischer Prinzipien erfordert. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Biophysik, Biochemie, Molekularbiologie, Bioengineering, Informatik und Medizin wird dabei als essentiell erachtet.
Interdisziplinarität in der Ausbildung und Forschung
Im Kontext der Ausbildung ist der Studiengang „Synthetic Biology“ der Technischen Universität Darmstadt bemerkenswert. Dieser englischsprachige Studiengang kombiniert Ingenieurwissenschaften mit Molekularbiologie und ermöglicht es den Studierenden, biologische Zellen mit neuen molekularen Funktionen auszustatten. Der Fokus liegt auf praktischer Laborarbeit sowie auf dem Verständnis für mathematische Modellierung biologischer Systeme. Dies fördert ein kreatives und innovatives Denken, das für die Lösung biologischer Probleme unerlässlich ist.
Das Curriculum bietet zudem die Möglichkeit, erlerntes Wissen in eigene Forschungsprojekte zu übertragen. Die Studierenden erhalten umfassende Unterstützung durch Trainings in interkultureller und wissenschaftlicher Kommunikation, wodurch sie optimal auf zukünftige Herausforderungen in diesem interdisziplinären Feld vorbereitet werden.
Biointelligenz als neues Paradigma
Parallel zu den Entwicklungen in der synthetischen Biologie gewinnt das Konzept der Biointelligenz an Bedeutung. Diese Idee basiert auf der Konvergenz von Biowissenschaften, Ingenieurwissenschaften und Informatik. Systematisch entstandene biointelligente Systeme, welche technische und biologische Komponenten sowie Rückkopplungsschleifen beinhalten, können Merkmale aufweisen, die als intelligent bezeichnet werden können. Das Ziel solcher Systeme ist eine nachhaltige Gestaltung sowohl von Produkten als auch von Produktionsprozessen in lebenswichtigen Bereichen wie Gesundheit, Ernährung, Energie und Wohnen.
Ein biointelligentes System wird als solches erkannt, wenn es biologische Ressourcen vorausschauend nutzt und im Einklang mit der natürlichen Umwelt arbeitet. Diese Prinzipien stehen im Einklang mit den Zielsetzungen von BioSysteM, welche auch nachhaltige Bioproduktion und Materialwissenschaften beinhalten. Projekte wie die Entwicklung von bioinspirierten Sensoren demonstrieren das Potenzial dieser Forschungsrichtung.
Schließlich ist Öffentlichkeitsarbeit ein wesentlicher Bestandteil dieser Bestrebungen. Über die „Biomolecular Design Studios“, in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Museum, wird die Öffentlichkeit in offene Diskussionen über die Risiken und Chancen der Forschung einbezogen. Unterstützung in diesen Reflexionen bieten Wissenschafts- und Techniksoziologen wie Ruth Müller, die die gesellschaftlichen Kontexte der Forschung beleuchten.
Insgesamt zeigt sich, dass die Verbindung von evolutionären Prinzipien mit KI und rationalem Design ein neues Forschungsparadigma schafft, das entscheidend für die zukünftige Entwicklung der Biologie und deren Anwendungen sein könnte. Während sich die science basierte Perspektive weiterentwickelt, bleibt das Engagement für gesellschaftliche Verantwortung und nachhaltige Innovation im Vordergrund.
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