Technische Fakultät - Blog
Bakterien-Partnerschaften finden, um Nahrungsproduktion zu sichern
EU-Forschungsprojekt „Simba“ untersucht Mikrobiome
Wie können Kleinstlebewesen dazu dienen, in Zukunft die Nahrungsproduktion zu sichern? Das untersucht das EU-Forschungsprojekt „Simba“. Zu den 23 Projektpartnern aus elf Ländern gehört das Centrum für Biotechnologie (CeBiTec) der Universität Bielefeld. „Wir befassen uns mit Mikrobiomen – das sind Gemeinschaften von Kleinstlebewesen wie Bakterien und Pilze“, sagt Dr. Alexander Sczyrba, Leiter einer CeBiTec-Forschungsgruppe und zuständig für ein Simba-Teilprojekt.
„Mikrobiome gibt es überall auf der Welt – in Äckern, Biogasanlagen, Aquafarmen oder auch im Magen-Darm-Trakt von Menschen. In diesen Gemeinschaften arbeiten Mikroben gewissermaßen zusammen und sorgen für besondere Effekte, die wir uns zunutze machen wollen.“ So können Bakterien-Gemeinschaften in Böden Nährstoffe für Pflanzen zugänglich machen, sodass Weizen, Kartoffeln oder Tomaten besser gedeihen. Auch können sie die Pflanzen vor krankmachenden Mikroorganismen schützen. In Biogasanlagen zersetzen Mikrobiome Gülle oder nachwachsende Rohstoffe so, dass der Biokraftstoff Methan entsteht. Die Darmflora – das Mikrobiom im Magen-Darm-Trakt – schützt je nach Zusammensetzung vor Krankheiten und Vergiftungen.
Suche nach nützlichen Genen
Alexander Sczyrba ist Spezialist für die bioinformatische Auswertung von Metagenomen. Das Genom ist das gesamte Erbgut eines Lebewesens, ein Metagenom enthält die DNA-Information aller Organismen eines Mikrobioms. „Wir haben es also nicht mit den Daten des Erbguts von einem Bakterium zu tun, das wäre ein Genom. Vielmehr arbeiten wir mit einer Kette von DNA-Daten tausender Mikroben, die in einer Probe vorkommen“, sagt Sczyrba.
Im Labor wird dafür zum Beispiel die DNA der Mikroorganismen in einem Sequenziergerät untersucht, die in besonders fruchtbaren Kartoffeläckern gefunden werden. Das Gerät entschlüsselt die DNA-Basen, das sind die vier „Buchstaben“, mit denen der Bauplan der Mikroben im Erbgut kodiert ist. Heraus kommen mehrere hundert Millionen Sequenzen. „Diese Teilstücke müssen nun in die richtigen Reihenfolge gebracht werden“, erklärt Sczyrba. Er beschreibt die Sequenzen wie Stücke eines Bindfadens, auf dem Buchstaben notiert sind. „Mit unseren Methoden schaffen wir es, zurückzuverfolgen, wie die Teile miteinander verbunden waren. So bekommen wir eine Abfolge von Daten, die nicht nur das Erbgut einer Mikrobe, sondern idealerweise aller Mikroben aus der Probe darstellt.“ Im nächsten Schritt rechnen die Forschenden heraus, wo auf dem „Faden“ die Gen-Informationen eines einzelnen Bakteriums beginnen und wo sie aufhören. „Danach bestimmen wir, welche Funktion das jeweilige Bakterium in seinem Mikrobiom hat.“ So gibt es Aquafarmen mit Bakterien, die das giftige Ammoniak aus dem Fischkot in Nitrit umwandeln können. Eine andere Sorte Bakterien wandelt den Stoff wiederum in unschädliches Nitrat um. „Mit einem Abstrich von der Haut des Fisches können wir ermitteln, welche Gene im Erbgut der Bakterien zu diesem positiven Effekt führen.“ Nicht nur die Wasserqualität, auch die Verdauung der Fische lässt sich mit Mikrobiomen verbessern. So könnten Mikrobiome aus dem Verdauungstrakt von Fischen, die ihre Nahrung besonders gut verwerten, auf Artgenossen übertragen werden.
Außerdem analysieren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, welche Partnerschaften von Mikroorganismen zusammenhängen, welche Genome also immer zusammen vorkommen.
Anwendung in Nahrungsproduktion
Für die Analysen müssen die Forschenden nur in wenigen Fällen neue Proben beschaffen. „In der Biologie ist es seit mehr als 30 Jahren üblich, genetische Informationen über Datenbanken frei verfügbar zu machen. Es gibt somit schon Unmengen von Daten zu Mikrobiomen, die wir verwenden können“, sagt Sczyrba.
Das Simba-Projekt soll als Ergebnis ebenfalls eine öffentlich zugängliche Datenbank liefern. Sie enthält die Daten von Mikrobiomen, die nützliche Funktionen in der Nahrungsproduktion bieten. Mit den Informationen aus dieser Übersicht könnten Agarunternehmen zum Beispiel einen Bakterien-Mix entwickeln, mit dem Ackerböden geimpft werden können. Durch den Klimawandel drohen Ackerböden zu versalzen. Bakterien könnten etwa Weizen und anderen Anbaupflanzen helfen, mit Salzböden zurechtzukommen. Auch Lebensmittelhersteller könnten die Forschungsergebnisse nutzen und zum Beispiel Drinks mit Bakterien-Gruppen herstellen, die als Teil der Darmflora Vitamine oder ungesättigte Fettsäuren produzieren.
Rechner-Cloud für die Analysen
Am CeBiTec arbeitet Sczyrbas Forschungsgruppe für Simba mit der Gruppe von Professor Dr. Alfred Pühler zusammen. Während Sczyrba und sein Team die bioinformatische Analyse von Metagenomen beherrschen, kennt sich Pühlers Gruppe vor allem damit aus, wie sich Mikroorganismen industriell einsetzen lassen. So sind Pühler und sein Mitarbeiter Dr. Andreas Schlüter an Projekten beteiligt, um optimale Mikrobiome für Biogasanlagen zu identifizieren.
Für ihre Berechnungen nutzen die Bielefelder Forschenden die „de.NBI-Cloud“ – ein System aus Hochleistungsrechnern mit mehr als 16.000 Prozessoren und Analysesoftware für genetische Daten. Die Universität Bielefeld ist einer von sechs Standorten, die die Cloud betreiben. Verantwortlich für die Cloud ist das Deutsche Netzwerk für Bioinformatik-Infrastruktur (de.NBI), das seit 2015 am CeBiTec koordiniert wird. Das CeBiTec, gegründet 1998, gehört mit seinen rund 150 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zu den größten zentralen wissenschaftlichen Einrichtungen der Universität Bielefeld. „Eine Besonderheit des CeBiTec ist, dass hier Bioinformatik und molekularer Biotechnologie miteinander verzahnt sind“, sagt Sczyrba. „Wir haben sowohl die Expertise, Big Data aus der Biologie auszuwerten, als auch mit den Erkenntnisse Mikroorganismen und Biomoleküle für die Industrie zu entwickeln.“
Die Europäische Kommission fördert Simba für vier Jahre bis Oktober 2022 als Teil des Forschungsrahmenprogramms Horizont 2020. Simba steht für „Sustainable Innovation of Microbiome Applications in the Food System“ (Nachhaltige Innovationen von Mikrobiom-Anwendungen im Nahrungssystem). Die 23 Forschungs- und Industriepartner kommen unter anderem aus Norwegen, Finnland, Italien und Irland. Das Finnische Institut für natürliche Ressourcen (Luke) koordiniert das Projekt. Simba wird mit insgesamt zehn Millionen Euro gefördert, 600.000 Euro gehen an die Universität Bielefeld.
Brainstorm – Wissenschaft trifft Improtheater zum Thema "Künstliche Intelligenz"
Prof. Dr. Barbara Hammer und Prof. Dr. Philipp Cimiano in der WissensWerkStadt Bielefeld
Bei der Auftaktveranstaltung der von Bielefeld Marketing veranstalteten Science-Show am 07.02.1019 in der WissensWerkStadt Bielefeld (ehemalige Stadtbibliothek) zum Thema Künstliche Intelligenz waren Prof. Dr. Barbara Hammer und Prof. Dr. Philipp Cimiano vom Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie (CITEC) der Universität Bielefeld zu Gast. Interviews der beiden Professoren wechselten sich ab mit dem durch die Antworten inspirierten Spiel des Improvisationstheaterduos „Die Stereotypen“, Nele Kießling und Marvin Meinold, die vom Impro-Musiker Jannis Kaffka begleitet wurden.
Prof. Dr. Philipp Cimiano erläuterte seine Motivation zur Teilnahme an „Brainstorm“: „Ich will einen Beitrag zum gesellschaftlichen Diskurs leisten und das Thema nahbar machen. Ich hoffe, dass mit einer Prise Humor die Hemmschwelle fällt.“
Gesa Fischer, die bei Bielefeld Marketing gemeinsam mit Giovanni Fusarelli das Projekt WissensWerkStadt Bielefeld leitet, sagt „Mit Brainstorm wollen wir kreative und humorvolle Wege finden, spannende Themen aus der Welt der Wissenschaft zu vermitteln.“
Ohne Röntgenaufnahme die Schädelform in 3D berechnen
Ein neues mathematisches Modell des Schädels könnte in Zukunft dazu beitragen, bei medizinischen Untersuchungen des Kopfes mit wenigen oder sogar ganz ohne Röntgenaufnahmen auszukommen und so die Strahlenbelastung für Patientinnen und Patienten deutlich zu reduzieren. Dasselbe Modell kann auch eingesetzt werden, um anhand eines Schädels ein Gesicht zu rekonstruieren. Es könnte somit auch helfen, Kriminalfälle aufzuklären. Forschende des Exzellenzclusters Kognitive Interaktionstechnologie (CITEC) der Universität Bielefeld, der Hochschule RheinMain sowie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz haben dieses Modell nun im Forschungsmagazin PLOS ONE veröffentlicht.[Weiterlesen]
Jun.-Prof. Dr. Alexander Grünberger ins Junge Kolleg 2019 der Akademie der Wissenschaften und Künste NRW aufgenommen
Jun.- Prof. Alexander Grünberger ins Junge Kolleg der Akademie der Wissenschaften und Künste NRW aufgenommen
Im Rahmen des Konzerts
zum neuen Jahr am 15.01.2019 nahm das Junge Kolleg der Nordrhein-Westfälischen Akademie der Wissenschaften
und der Künste Juniorprofessor Dr. Alexander
Grünberger als Mitglied auf.
Jun.- Prof. Dr. Alexander Grünberger wurde 2017 an die Universität Bielefeld auf den neugegründeten Lehrstuhl für Multiscale Bioengineering berufen. Dort entwickelt er neue mikrofluidische Kultivierungssysteme für die Anwendung im Bereich Biotechnologie und Bioverfahrenstechnik.
Für die insgesamt zwölf in das Junge Kolleg 2019 der Nordrhein-Westfälischen Akademie der Wissenschaften und der Künste aufgenommenen Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler ist die Berufung eine besondere Auszeichnung und verbunden mit einem jährlichen Stipendium von 10.000 Euro für vier Jahre.
In das Junge Kolleg können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aller Fachrichtungen sowie Künstlerinnen und Künstler berufen werden, die bereits über ihre Promotion hinaus herausragende wissenschaftliche Leistungen erbracht haben. Sie dürfen nicht älter als 36 Jahre sein und noch keine unbefristete Hochschullehrstelle innehaben.
Broschüre Junges Kolleg 2019 der Nordrhein-Westfälischen Akademie der Wissenschaften und der Künste
Technische Fakultät beteiligt sich an BI.teach
Technische Fakultät beteiligt sich an BI.teach
An BI.teach, dem Tag für die Lehre der Universität Bielefeld
am 26. November 2018 beteiligte sich die Technische Fakultät mit zwei
Veranstaltungen.
Im fakultätsinternen Teil berichtete Frau Prof. Dr. Anette Frank von der
Universität Heidelberg über „Lehrevaluation in der Systemakkreditierung“.
Insbesondere ging es auch darum, welche institutionellen Konsequenzen auf Basis
der Ergebnisse von Lehrevaluierungen gezogen werden können und wie daraus konkrete
Maßnahmen zur Verbesserung der Lehre abgeleitet und umgesetzt werden.
Im fakultätsöffentlichen Teil beteiligte sich die Fakultät am
Workshop „Von flächendeckenden Fragebögen bis zu dialogorientierten Verfahren:
Evaluationspraxis an der Uni Bielefeld“ mit einem Vortrag durch die
Fachschaftler Dennis Hoffmann, Dorian Lehmenkühler und Barbara Fassnacht, die
sowohl die Fragebogenevaluation der Lehrveranstaltungen als auch die online-Tutorenevaluation
vorstellten.
Orientierungsstipendien für Master-Studentinnen
An der Technischen Fakultät der Universität Bielefeld ist die
Erhöhung des Frauenanteils ein zentrales Ziel. Handlungsbedarf
besteht insbesondere an der Schnittstelle zwischen Masterabschluss
und Berufseinstieg, um talentierte Absolventinnen für eine
wissenschaftliche Karriere zu gewinnen.
Zusammenarbeit von ZB MED mit Bioinformatik-Netzwerk
Bereits seit einiger Zeit planen ZB MED – Informationszentrum Lebenswissenschaften und de.NBI – Deutsches Netzwerk für Bioinformatik-Infrastruktur eine strategische und inhaltliche Zusammenarbeit in verschiedenen Bereichen der Lebenswissenschaften. Die Geschäftsstelle des de.NBI-Netzwerks ist am Centrum für Biotechnologie der Universität Bielefeld angesiedelt. Mit einem Kooperationsvertrag haben nun ZB MED und die Universität Bielefeld die Zusammenarbeit auf die Zukunft ausgerichtet. Ziel ist es, gemeinsam komplementäre Informationsdienste für die Lebenswissenschaften anzubieten. Zu diesem Zweck wird unter anderem die gemeinsame Berufung einer W3-Professur anvisiert. [Weiterlesen]
In 48 Stunden zum Technologie-Startup
Zum zweiten Mal „Hackdays“ am Exzellenzcluster CITEC
Ihre Themen reichen von Robotik über Spracherkennung bis hin zu Virtueller Realität: Rund 60 potenzielle Firmengründerinnen und -gründer kommen von Freitag bis Sonntag, 26. bis 28. Oktober im CITEC-Gebäude auf dem Campus Nord in Bielefeld zusammen. Innerhalb von 48 Stunden entwickeln sie Konzepte für Technologie-Startups und greifen dafür auf neues Wissen aus der Forschung zurück. Für die „Hackdays“ kooperieren der Exzellenzcluster CITEC der Universität Bielefeld und die Founders Foundation, eine Initiative zur Förderung von Startup-Gründerinnen und Gründern. In einer öffentlichen Präsentation am Sonntag bewertet eine Jury die Ergebnisse. Das Gewinnerteam erhält Zugang zu Gründungsstipendien in Höhe von bis zu 40.000 Euro.
Kein neuer Exzellenzcluster für Universität Bielefeld
Der beantragte neue Exzellenzcluster der Universität Bielefeld hat sich in der finalen Runde der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder nicht durchgesetzt.
Im Wettbewerb zur Stärkung des Wissenschaftsstandorts Deutschland wurde der Bielefelder Antrag heute (27.09.2018) nicht bewilligt.
Rektor Sagerer ist enttäuscht, blickt jedoch nach vorn: „Interaktive Intelligente Systeme sind und bleiben auch ohne die Exzellenzförderung ein zentraler Forschungsschwerpunkt der Universität Bielefeld. Noch mehr: Wir werden diesen Bereich – insbesondere im Kontext der Medizin – weiterentwickeln. Die beteiligten Forscherinnen und Forscher gehören zu den herausragenden Vertreterinnen und Vertretern ihres Fachs. In den vergangenen Jahren hat sich dieser Forschungsbereich zu einem der drittmittelstärksten der Universität Bielefeld entwickelt. Wir werden uns jetzt auf weitere Förderformate, wie zum Beispiel Sonderforschungsbereiche, fokussieren.“
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20 Jahre Biotechnologie an der Universität Bielefeld
Die moderne Biotechnologie umfasst als interdisziplinäre Forschungsrichtung verschiedene naturwissenschaftliche Zweige sowie Bereiche der Informatik. Mit der Gründung des Centrums für Biotechnologie (CeBiTec) vor 20 Jahren hat die Universität Bielefeld ihre Forschungsaktivitäten in diesen Disziplinen gebündelt. Aus diesem Anlass feiert das CeBiTec am Montag, 24. September, ab 14.30 Uhr im Zentrum für interdisziplinäre Forschung (ZiF) der Universität Bielefeld sein Jubiläum.
Der Festakt bietet den geladenen Gästen aus Politik, Kultur und Wissenschaft nicht nur einen Rückblick auf die Gründung und Entwicklung des CeBiTec, sondern auch einen Ausblick auf künftige Perspektiven der Biotechnologie. Internationale und nationale Sprecherinnen und Sprecher tragen vor. Darüber hinaus führt das Theater Bielefeld Ausschnitte des Musicals „Das Molekül“ auf.
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Roboter zum Gernhaben
Neues Projekt entwickelt sympathischen Roboter
Wie
können Roboter das private Leben bereichern? Das untersucht ein
Forschungsteam in dem neuen Projekt VIVA. Die Wissenschaftlerinnen und
Wissenschaftler wollen einen ausdrucksstarken, sozialen Roboter
entwickeln, der als vertrauensvoll und sympathisch wahrgenommen wird. In
dem Projekt kooperieren Forschende aus dem Exzellenzcluster Kognitive
Interaktionstechnologie (CITEC) der Universität Bielefeld, der
Universität Augsburg und der Fachhochschule Bielefeld mit drei
Unternehmen aus der IT-Branche. In einer Auftaktkonferenz vom 19. bis
zum 21. September im CITEC-Gebäude kommen die Projektbeteiligten
zusammen, um sich wissenschaftlich auszutauschen.
„In der Industrie sind Roboter längst etabliert. Im privaten Bereich sieht es noch anders aus“, sagt Professorin Dr. Friederike Eyssel aus dem Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie (CITEC). „Wir nutzen bereits viele technische Assistenten, die uns im Alltag helfen oder unser Sozialleben unterstützen. Mit wachsender Verbreitung dieser Systeme wird es immer zentraler, dass Menschen sie akzeptieren und ihnen vertrauen.“
[Weiterlesen]Studierende wollen Nanopartikel ohne Schadstoffe herstellen
Nanopartikel gewinnen in der Medizin und der Forschung immer mehr an Bedeutung. Durch ihre geringe Größe kommen sie beispielweise bei der Behandlung von Tumoren zum Einsatz. Bisher wurden Nanopartikel oft durch chemische Methoden gewonnen. Auf diese Weise entstehen Verunreinigungen und Rückstände, weshalb sie nur bedingt an Menschen einsetzbar sind. Neun Studierende der Universität Bielefeld stellen sich dieser Herausforderung und arbeiten an einer biologischen Methode, um Nanopartikel zu gewinnen. Damit sollen die Partikel schadstofffrei sein und kein Gesundheitsrisiko mehr darstellen. Die Studierenden aus unterschiedlichen Studiengängen der Universität Bielefeld nehmen mit ihrem Vorhaben am diesjährigen iGEM-Wettbewerb in Boston teil. Sie treten als Team des CeBiTec (Centrum für Biotechnologie) an.
Wie Roboter Kindern einen Bären aufbinden
Können Roboter den gleichen Gruppendruck ausüben wie Menschen? Eine neue Studie zeigt, dass Kinder eine falsche Behauptung übernehmen, wenn sie von einer Gruppe von Robotern geäußert wird. Die Studie der Informatikerin Dr. Anna-Lisa Vollmer vom Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie (CITEC) der Universität Bielefeld und ihrer Kollegen der englischen Plymouth University, des Max-Planck-Instituts für Bildungsforschung (Berlin) und der belgischen Ghent University ist nun im Fachmagazin „Science Robotics“ erschienen.
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Prof. Dr. Markus Nebel neuer Prodekan der Technischen Fakultät
Prof. Dr. Markus Nebel wurde zum neuen Prodekan der Technischen Fakultät gewählt. Er unterstützt ab sofort den Dekan Prof. Dr. Philipp Cimiano.
Prof. Dr. Markus Nebel ist seit April 2016 an der Universität Bielefeld und leitet die Forschungsgruppe Algorithmik und Bioinformatik.
Seine Forschung adressiert Fragestellungen aus dem Bereich der
Algorithmik. Sie untersucht die Effizienz von Algorithmen und
Datenstrukturen mit dem Ziel, diese zu verbessern. Ein zweiter Schwerpunkt seiner Arbeit ist die Bioinformatik. Hier
beschäftigt sich die Forschungsgruppe insbesondere mit der Faltung von RNA Molekülen,
deren algorithmischer Vorhersage, sowie mit Verfahren zum sog. Denoising
großer Sequenzdatenmengen.
Dem Gehirn auf der Spur
Professor Dr. Ulrich Rückert, Forscher am Exzellenzcluster CITEC und an der Technischen Fakultät, arbeitet daran, das menschliche Gehirn mit Hilfe von computerbasierten Modellen besser zu verstehen. Das Projekt läuft EU-weit und hat das Ziel, Erkenntnisse zum Gehirn zu sammeln und miteinander zu vernetzen.
Insgesamt ist das HBP auf zehn Jahre angelegt und soll bis 2023 laufen. Dabei gliedert sich das Projekt in verschiedene Teilphasen. Die aktuell dritte Phase läuft von 2018 bis 2020, die vierte Phase ist von 2020 bis 2023 vorgesehen. Für jede Phase sind die Gruppen aufgefordert, einen Antrag auf Weiterförderung zu stellen. Das Projekt, in dem die Universität Bielefeld mitarbeitet, wurde als „sehr gut“ begutachtet. Insgesamt sind für das EU-Projekt 1,19 Milliarden Euro vorgesehen.[Weiterlesen]