Öffentlicher Abendvortrag: Wie berechnet man einen Stammbaum?

Öffentlicher Abendvortrag am 03. Dezember um 19 Uhr im Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie

21. November 2019

Bernhard Haubold erklärt, wie und warum man Verwandtschaften und Abstammungen in Stammbäumen beschreiben kann und welche Fortschritte dabei in letzter Zeit gemacht wurden.

Der Plöner Evolutionsbiologe Prof. Dr. Bernhard Haubold führt die diesjährigen Abendvorträge fort und wird darüber sprechen, wie und warum Stammbäume erstellt werden.

Der Vortrag findet am 03.12.2019 um 19 Uhr im Hörsaal des Max-Planck-Instituts für Evolutionsbiologie in Plön statt. Er ist der zweite Teil einer wintermonatlichen Vortragsreihe, in der Wissenschaftlerinnen und Wissen-schaftler die Forschung des Institutes an wichtigen evolutionsbiologischen Themen erklären. Diese Veranstaltungen richten sich an alle interessierten Personen, Fachwissen wird nicht vorausgesetzt.

Was sind Stammbäume?

Stammbäume sind vielleicht die älteste Form evolutionären Denkens. Im 18. Jahrhundert wurden erste Stammbäume von Sprachen erstellt, ein Jahrhundert später kamen Stammbäume von Lebewesen dazu. Charles Darwin selbst erstellte einen imaginären Stammbaum, mit dessen Hilfe er seine Theorie der Evolution veranschaulichte. Diese Darstellung ist die einzige Abbildung in seinem Buch „Über den Ursprung der Arten“ von 1859.

In einem Stammbaum werden, ausgehend von einem Ursprung, die Abstammungen und Verwandtschaften von Lebewesen, Ideen oder Sachen dargestellt. Ein Familien-Stammbaum beispielsweise ist die Veranschaulichung der Verwandtschaftsbeziehungen einer Person. Diese Person oder ein Paar wird als Ursprung, wie die Wurzel eines Baumes, zuunterst angezeigt (z.B. Großeltern), deren Nachkommen werden mit nach oben verzweigenden Verbindungslinien als Äste dargestellt (Kinder und Kindeskinder). Heutzutage gibt es eine Vielzahl an unterschiedlichen Stammbäumen, auch Phylogenien genannt, die Zeiträume von nur wenigen Jahrzehnten umfassen, aber auch das Alter des Lebens selbst, also rund 4,5 Milliarden Jahre, abdecken können. Diese Stammbäume werden meist auf der Grundlage des Erbguts erstellt.

Warum werden Stammbäume berechnet?

Anhand von Stammbäumen kann beispielsweise geschlossen werden, dass wir Menschen einen gemeinsamen Vorfahren mit Schimpansen haben und sich die Schimpansen ihrerseits noch einmal in Zwerg- und Gemeine Schimpansen aufgespaltet haben (s. Abbildung). Die Berechnungen solcher Stammbäume übernehmen heute Computer. Der Stammbaum in der Abbildung beruht beispielsweise auf vollständigen Genomsequenzen der Mitochondrien von Menschenaffen. Mitochondrien sind Organellen, die in fast allen Zellen von höheren Lebewesen vorkommen. Sie werden oft als „Kraftwerke der Zellen“ bezeichnet, da sie für die Energieproduktion der Zelle zuständig sind. Mitochondrien besitzen ihr eigenes Erbgut.

Stammbaum der Menschenaffen, berechnet aus ihren Mitochondrien-Genomen

Die Genome von Mitochondrien sind verhältnismäßig klein, etwa 15.000 Basen, und sind damit 300 Mal kleiner als die Genome von Bakterien. Deren Sequenzen werden seit Neustem im großen Maßstab erhoben, um Ausbrüche von Infektionskrankheiten, wie etwa EHEC bei uns im Frühjahr 2011, zu verfolgen. Diese Art von Infektionsgenomik führt zu großen Stichproben langer Sequenzen, die man möglichst bequem zu Stammbäumen zusammenfassen möchte.

In seinem Vortrag wird Bernhard Haubold erläutern, was diesen Berechnungen zugrunde liegt und wie sie funktionieren. Desweiteren wird veranschaulicht, wie sich diese Berechnungen von Stammbäumen mit der Zeit weiterentwickelt haben und welche Fortschritte dabei gemacht wurden.

Forschungsinhalte

Prof. Dr. Bernhard Haubold leitet die Forschungsgruppe „Bioinformatik“ in der Abteilung für Evolutionsgenetik. Seine Kolleginnen und Kollegen und er arbeiten an schnellen Methoden für Sequenzvergleiche. Hierzu nehmen sie Verfahren zuhilfe, die auch Suchen mit beispielsweise Google schnell machen. Dazu schreibt die Gruppe Programme, die ihre neuen Methoden umsetzen, und wenden sie dann auf biologische Daten an. Ziel dieser Forschung ist es Erkenntnisse zu gewinnen, die etwas zum grundlegenden Verständnis der Evolution und der Genetik beitragen.

weitere Veranstaltungen der Vortragsreihe im kommenden Jahr

Im Rahmen der Vortragsreihe sind zwei weitere Veranstaltungen im nächsten Jahr geplant: Zunächst wird Dr. Christian Hilbe, einer der neuen Forschungsgruppenleiter des MPIs, am 04.02.2020 einen Einblick in die „Die Mathematik der Kooperation“ geben. Einen Monat später wird uns Dr. Frederic Bertels am 03.03.2020 das Thema „Leben auf kleinstem Raum - Das Bakteriengenom als Lebensraum für Nanolebewesen" näher bringen.

Bitte beachten Sie, dass es wenige Parkmöglichkeiten im Bereich des Instituts gibt.

KM

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