Auf der Suche nach der "physikalischen Theorie des Lebens"

Ramin Golestanian, neuberufener Direktor am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation gibt renommierter Zeitschrift  "Physics" der Amerikanische Physikalischen Gesellschaft (APS) ein Interview

Es gibt nichts Einfaches im Leben. In einer einzigen Zelle treten in einem sorgfältig abgestimmten Tanz jede Sekunde Millionen von Stoffwechselreaktionen auf. Billionen von Zellen können präzise aneinander haften bleiben, wachsen zu Geweben und Organismen zusammen, die sowohl Ameisen als auch Menschen bilden können. Um die Komplexität des Lebens zu erkennen, sind Physiker auf der Jagd nach einer mathematischen Theorie, die auf diesen Prinzipien basiert und erklärt, warum es Leben gibt und wie es funktioniert.

"Physiker haben bisher schon viele komplizierte Systeme studiert. Aber lebende Systeme befinden sich in Bezug auf Komplexität und Anzahl der Freiheitsgrade in einer vollkommen anderen Klasse", sagt Ramin Golestanian, neuer Direktor am Göttinger Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation.  Golestanian studiert lebende Systeme, beispielsweise Bakterienschwärme, indem er sie als sich bewegende Gruppen von energieverbrauchenden Partikeln modelliert, so genannte aktive Materie.

Physiker lieben es, Theorien zu vereinen. Theorien fassen komplexe Phänomene zu einem Satz von Ideen und Abläufen zusammen,  deren mathematische Formulierungen bei Vorhersagen bemerkenswert erfolgreich sein können. Zum Beispiel die Gesetze der Thermodynamik, die erklären, wie Energie sich in Systemen von Atomen bis hin zu Hurrikanen bewegt. Doch trotz solcher Erfolge haben die Forscher bisher keine universellen Gleichungen, die alltägliche Phänomene des Lebens beschreiben. "Mit unserer Grundlagenforschung  wollen wir Theorien entwickeln, die es uns  ermöglicht, eine präzise Kontrolle über Lebewesen zu erlangen", so Golestanian weiter. Eine solche Kontrolle könnte bessere Behandlungsmöglichkeiten bei bakteriellen Infektionen ermöglichen, verbesserte Therapien für Krebserkrankungen bedeuten und Verfahren entwickeln, um Pflanzen davon abzuhalten, eine Resistenz gegen Pestizide zu entwickeln.