Mathematik

Mehr als nötig: mathematische Modelle bestätigen Evolutionsmechanismen

Uschi Sorz | aus HEUREKA 4/13 vom 16.10.2013

In der Natur sind Abwehrmechanismen oft stärker ausgeprägt als nötig. Müssen Schildkröten den schweren Panzer mit sich schleppen? Sind die Nachteile nicht größer, wenn das menschliche Immunsystem eigenes Gewebe wie Fremdes bekämpft? Über diese Paradoxie hat der Wiener Mathematiker Reinhard Bürger mit zwei US-Biologen eine evolutionsbiologische Erklärung publiziert. Sie ergibt sich als Folgerung aus einem mathematischen Modell der evolutionären Auswirkungen asymmetrischer Formen der Selektion.

"Bisher haben sich Erklärungsversuche hier eher auf der Ebene von Spekulationen bewegt", so der Professor an der Fakultät für Mathematik. "Aber um bei der Beschreibung biologischer Phänomene über das Erzählen hinauszugehen, braucht man mathematische Modelle, die auf der Grundlage empirischer Fakten überprüfbare Vorhersagen erlauben."

Zur Untersuchung der überschießenden Immunabwehr entwickelte Bürger ein Modell an der Schnittstelle von Populationsgenetik und Ökologie. "Dabei zeigte sich, dass der evolutionär optimale Zustand darin liegt, eine höhere als notwendig erscheinende Abwehr - trotz Nachteilen -zuzulassen."

Zur Biomathematik fand Bürger über Umwege. Ihn interessierten die Seminare des Evolutionstheoretikers Rupert Riedl. Im Zuge späterer Projekte begeisterte er sich für die Populationsgenetik. "Die Mathematik für meine biologischen Fragestellungen musste ich mir oft selbst suchen", erzählt er. "So habe ich Seiten an ihr lieben gelernt, die mir zuvor fremd waren." Derzeit leitet Bürger, Mitglied des Doktoratskollegs Populationsgenetik, das FWF-Projekt "Multilocus models of selection and drift in subdivided populations".

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