Jahrbuch 2006

Filterung nach Instituten

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Die Geometrie studiert Geodäten in verschiedenen Situationen, insbesondere auch auf hyperbolischen Flächen. Die Verteilung der Geodäten auf arithmetischen hyperbolischen Flächen führt zu Erkenntnissen über die Arithmetik von quadratischen Formen, einem wichtigen Zweig der Zahlentheorie. mehr
In den sechziger und siebziger Jahren des letzten Jahrhunderts entwickelten Physiker Verfahren, den in der Quantenfeldtheorie auftretenden Unendlichkeiten endliche Werte zuzuordnen (Renormalisierung). Wir erklären neuere Arbeiten von Connes-Kreimer und Connes-Marcolli, die ein konzeptionelles Verständnis dieser Verfahren liefern und unerwartete Zusammenhänge zur Zahlentheorie andeuten. mehr
Allgemeine Relativitätstheorie und Quantentheorie konnten bislang nicht zu einer konsistenten Theorie der Quantengravitation zusammengefasst werden. Leider stehen auch noch keine Experimente zur Verfügung, die Hinweise auf die vereinigte Theorie geben. Dennoch ist die Mathematik bereits in der Lage, fundierte Aussagen über mögliche Gestalten der Quantengravitation zu treffen. mehr
Am MPI für Mathematik in den Naturwissenschaften werden allgemeine Prinzipien, die der Robustheit von evolvierten Systemen zugrunde liegen, untersucht und formalisiert. Zielsetzung ist die Formulierung einer mathematischen Theorie der Robustheit, die bei der Entwicklung künstlicher adaptiver Systeme genutzt werden soll. mehr
SIP1 ist ein Transkriptionsfaktor, der an der Entstehung des Mowat-Wilson-Syndroms beteiligt ist – einer Krankheit, bei der die normale Gehirnentwicklung des Menschen gestört ist. Um die molekularen Mechanismen der Wirkung des Sip1-Gens aufzudecken, züchteten Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für experimentelle Medizin in Göttingen eine Mausmutante, die modellhaft für dieses Syndrom ist. In diesen Mäusen war das Sip1-Gen nur in der Großhirnrinde ausgeschaltet, während es in anderen Gewebeteilen unverändert blieb. mehr
Ein Dogma der Neurowissenschaften besagt, dass Lernvorgänge im Gehirn dauerhafte Veränderungen an chemischen Synapsen bewirken. Die Funktion von Schlüsselmolekülen bei solchen Veränderungen zu beschreiben, ist das Ziel der Abteilung Molekulare Neurobiologie am MPI für medizinische Forschung. Die meisten Synapsen im Gehirn sind spezialisiert auf schnelle Erregungsleitung und operieren mit dem chemischen Botenstoff L-Glutamat, der vom sendenden Teil der Synapse (Präsynapse) auf einen Reiz hin ausgeschüttet wird, durch den synaptischen Spalt diffundiert und am empfangenden Teil (Postsynapse) an spezifische Rezeptoren bindet. Die Glutamatbindung öffnet eine Pore in diesen Rezeptoren, sodass für kurze Zeit (einige Millisekunden) positiv geladene Ionen (Kationen) in die Nervenzelle fließen und diese von ihrem Ruhezustand in einen Erregungszustand überführen (die Zellmembran depolarisieren). Die genetische Manipulation der Glutamatrezeptoren (GluRs) in der Maus verändert synaptische Wirkungsweisen und kann das Lernvermögen beeinträchtigen oder – seltener – erhöhen. Im Folgenden werden Versuche über Funktionsaspekte von Glutamatrezeptoren bei räumlichem Lernen sowie bei Geruchsunterscheidungen beschrieben. Die Expression von funktionsveränderten GluRs kann auch neurodegenerative Erkrankungen wie Epilepsie und amyotrophe Lateralsklerose auslösen. mehr

Partnerschaft „Erdsystemforschung“

Max-Planck-Institut für Meteorologie Marotzke, Jochem; Andreae, Meinrat; Heimann, Martin
Erdsystemforschung ist die Wissenschaft des Globalen Wandels, ob natürlich erzeugt oder vom Menschen gemacht. Erdsystemforschung erfordert die Verschmelzung früher getrennter wissenschaftlicher Disziplinen sowie das Erkennen der Erde als ein System miteinander wechselwirkender Kompartimente. Messungen vor Ort, Satellitenfernerkundung sowie numerisches Modellieren sind die Grundpfeiler der Erdsystemforschung und haben in den zurückliegenden Jahren dramatische Fortschritte erfahren. Die Partnerschaft „Erdsystemforschung“ ist der Verbund der Max-Planck-Institute, die sich der Erdsystemforschung widmen, mit zusätzlichen Beiträgen von mehreren Max-Planck- sowie anderen Instituten. mehr
Viele Schadstoffe zeichnen sich durch eine Kombination aus schwerer Abbaubarkeit (Persistenz) und hoher Mobilität aus. Sie sind mittelflüchtig, d. h. sie verteilen sich über die Umweltmedien Boden, Wasser, Luft und werden über weite Strecken transportiert. Klima und Stoffeigenschaften wirken in komplexer Weise zusammen und bestimmen globale Transportwege und Verteilung dieser Stoffe, zu denen die so genannten persistenten organischen Schadstoffe (persistent organic pollutants, POPs) und weitere Pestizide und Industriechemikalien zählen. Um Informationen über ihr Umweltverhalten, d. h. Transporte und Umwandlungen, zu gewinnen, muss man Böden, Vegetation, Luft, Ozeane und Eis mit in die Untersuchungen einbeziehen. Von der Gruppe Aerosolchemie des Max-Planck-Instituts für Meteorologie wurde Verteilung, Persistenz und Ferntransport-Potenzial (Reichweite) von einigen POPs mithilfe eines globalen Multikompartiment-Modells, das auf einem allgemeinen Zirkulationsmodell der Atmosphäre aufbaut, studiert. mehr
Die Möglichkeit, mikrobielle Genome vollständig zu sequenzieren, hat in den letzten Jahren neue Wege zum Verständnis der Diversität und Funktion mariner Organismen eröffnet. Das Ziel der mikrobiellen Genomforschungsgruppe ist es, durch die Untersuchung des genetischen Potenzials von marinen Mikroorganismen mehr über die Mechanismen herauszufinden, die es den Organismen erlauben, sich an wechselnde Umweltbedingungen anzupassen. Dabei ist vor allem die funktionelle Analyse der erhaltenen genomischen Informationen von größter Bedeutung. Eine Möglichkeit, die ökologische Relevanz der gefundenen Funktionen zu erforschen, ist die geographische Verknüpfung des genomischen Potenzials mit standortspezifischen biotischen und abiotischen Umweltparametern. Dies sollte Aufschluss über Standortanpassungen und den Einfluss der Organismen auf die globalen Nährstoffkreisläufe geben. Dieses Wissen wird zu einem besseren Verständnis der Komplexität, des Wechselspiels und der Stabilität mariner Lebensräume führen. Das langfristige Ziel ist es, abschätzen zu können, wie das Ökosystem Meer sowohl auf lokale menschliche Einflüsse als auch auf globale Klimaveränderungen, wie den Treibhauseffekt, reagieren wird. mehr
Denitrifizierende Mikroorganismen spielen eine wichtige Rolle im globalen Stickstoffkreislauf. Die Denitrifikation ist einer der Hauptprozesse innerhalb dieses Kreislaufs und löst durch die Produktion von Treibhausgasen klimatische Effekte aus. Neue Erkenntnisse über Denitrifiziererpopulationen wurden auf dem Gebiet der mikrobiellen Ökologie gewonnen. Sie sind die Grundlage, Beziehungen zwischen Struktur und Funktion von Denitrifiziererpopulationen und den Einfluss von Umweltparametern auf die Entwicklung und Aktivität dieser Gemeinschaften in natürlichen Habitaten zu verstehen. mehr
Mittels oberflächensensitiver Röntgenbeugung wurden die geometrischen Strukturen der Metall-Oxid Grenzflächen am Beispiel des Fe/MgO/Fe(001)-Magnetwiderstands Schichtsytems untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass sich an der MgO/Fe(001)-Grenzfläche eine FeO-Schicht bildet, die entscheidenden Einfluss auf die Größe des Magnetwiderstandseffekts hat. mehr
Die Funktion von Proteinen ist durch ihre Faltung zu dreidimensionalen Strukturen und durch dynamische Änderungen ihrer Konformation im Verlauf biologischer Reaktionen bestimmt. Diese Struktur-Funktionsbeziehungen können inzwischen selbst bei Multiproteinsystemen hoher Komplexität in atomarem Detail untersucht werden. Dabei kommen Verfahren der Röntgenkristallstrukturanalyse unter Nutzung hochintensiver Synchrotronstrahlungsquellen zum Einsatz, die in den letzten Jahren erheblich weiterentwickelt wurden und genomweite Anwendungen ermöglichen. Durch den Bau von Freien-Elektronen-Lasern (FEL) beim DESY werden darüber hinaus völlig neuartige Anwendungsbereiche der biologischen Strukturforschung erschlossen. Der vor kurzem beim DESY in Betrieb genommene VUV-FEL ermöglicht Raman-Spektroskopie im Vakuum-UV-Bereich auf Zeitskalen von Femtosekunden. Im Bereich harter Röntgenstrahlung schafft der geplante Bau eines Röntgenlasers (X-FEL) beim DESY die experimentellen Voraussetzungen für Strukturanalysen transienter Zustände im Pico- und Femtosekundenbereich, für den kombinierten Einsatz von Mößbauereffekt und Beugung zur Lösung hochkomplexer Strukturen und gleichzeitigen Analyse dynamischer Prozesse sowie für die Bestimmung der dreidimensionalen Struktur nichtkristalliner Materie und einzelner (Virus-)Partikel. mehr
Das Repertorium der deutschen Königspfalzen am Max-Planck-Institut für Geschichte stellt der Mittelalterforschung ein umfassendes und interdisziplinär angelegtes Kompendium der deutschen Aufenthaltsorte der ostfränkisch-deutschen Könige und Kaiser zur Verfügung. Projektbegleitende Kolloquien widmen sich internationalen Fragestellungen an vergleichbare „Orte der Herrschaft“. mehr