Bruno Eckhardt

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Forschungsgebiete:

In der Arbeitsgruppe werden dynamische und physikalische Phänomene in biologischen Systemen untersucht. Dabei liegt der Schwerpunkt bei der Anwendung von Methoden aus der statistischen Physik und der nichtlinearen Dynamik um Regelvorgänge, Synchronisation und Musterbildung zu verstehen.

Forschungsprojekte:

Das Min-System in E. coli ist ein sehr gut untersuchtes Beispiel für das Auftreten von periodisch oszillierenden Zuständen in einer Zelle.

Fluoreszenzmessungen an einem zwei-dimensionalen System (Loose et al, Science 320, 789 (2008)) geben detaillierte Informationen über die Konzentrationen und erlauben grundsätzlich einen genaueren Test der Modellgleichungen durch Bestimmung der Parameter. In einem Projekt wird daher  die Anpassung der Parameter an die Beobachtungen und ein genauerer Vergleich zwischen Experiment und Modell angestrebt.

Können bei der Bestimmung von Parametern noch weitere Experimente durchgeführt werden, so stellt sich die Frage, welches Experiment die meisten Informationen liefert. Am Beispiel mehrere kleiner Netzwerke wurde gezeigt, wie Experimente bewertet, günstige ausgewählt und eine schnelle Konvergenz der Parameterschätzung erzielt werden kann.

Die Bewegung von Mikroorganismen in flüssigen Medien führt zu einer Strömung in der Flüssigkeit, die zum Mischen von Nährstoffen und anderem beiträgt. Beobachtungen an Algen (Chlamydomonas reinhardtii, Leptos et al, Physical Review Letters 103, 198103 (2009)) haben gezeigt, dass die Ausbreitung der Nährstoffe dann nicht durch eine Gauss-Verteilung beschrieben wird. Mit einer Modellierung als Zufallsbewegung mit langreichweitigen Korrelationen in Zeit und Raum (einem "continuous time random walk") ist es gelungen, die beobachtete Verteilung zu reproduzieren. Siehe Bild.