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Portal Wissen = Paths
(2015)
How traits are inherited from one generation to the next, how mutations change genetic information and consequently contribute to the development of new characteristics and emergence of new species – all these are exciting biological questions. Over millions of years, genetic differentiation has brought about an incredible diversity of species. Evolution has followed many different paths. It has led to an awesome natural biodiversity – to organisms that have adapted to very different environments and are sometimes oddly shaped or behave strangely. Humanmade biodiversity is stunning, too. Just think of the 10,000 rose varieties whose beauty delights, or the myriad wheat, barley, and corn variations; plants that had all once been plain grasses feed us today. We humans create our own biodiversity unknown to nature. And it is serving us well.
Thanks to genome research we are now able to read the complete genetic information of organisms within a few hours or days. It takes much longer, however, to functionally map the many genomic sequences. Researchers achieve this through various methods: Activating or deactivating genes systematically, modifying their code, and exchanging genetic information between organisms have become standard procedures worldwide. The path to knowledge is often intricate, though. Elaborate experimental approaches are often necessary to gain insight into biological processes.
Methods of genomic research enable us to investigate not only what is “out there” in nature, but also to ask, “How does a living organism, like a moss, react when sent to the International Space Station (ISS)? Can we gain knowledge about the adaptation strategies of living beings in harsh environmental conditions or even for colonizing the Moon or Mars?” Can we use synthetic biology to precisely alter microorganisms, planned on a drawing board so to speak, to create new options for treating diseases or for making innovative biology-based products? The answer to both questions is a resounding Yes! (Although moving to other planets is not on our present agenda.) Human land use determines biodiversity. On the other hand, organisms influence the formation of landscapes and, sooner or later, the composition of our atmosphere. This also leads to exciting scientific questions. Researchers have to strike new paths to reach new conclusions. Paths often cross other paths. A few years ago it was still unforeseeable that ecological research would substantially benefit from fast DNA sequencing methods. Genome researchers could hardly assume that the same techniques would lead to new possibilities for examining the highly complex cellular regulation and optimizing biotechnological processes.
You will find examples of the multi-faceted research in biology as well as other very interesting articles in the latest edition of Portal Wissen. I wish you an enjoyable read!
Prof. Dr. Bernd Müller-Röber
Professor of Molecular Biology
Portal Wissen = Schichten
(2013)
Die neue Ausgabe unseres Potsdamer Forschungsmagazins widmet sich ganz und gar und auf sehr unterschiedliche Weise dem Thema „Schichten“.
Als Geowissenschaftler begegnen mir Schichten häufig: Boden-, Sedimentoder Gesteinsschichten – sie sind das Zeugnis lang anhaltender und immer wiederkehrender Erosionsund Ablagerungsprozesse, wie sie schon in der frühen Erdgeschichte stattfanden. Gebirge werden beispielsweise durch Wasser, Eis und Wind erodiert. Die Erosionsprodukte bilden vielleicht irgendwann auf dem Meeresgrund als Ablagerungshorizont eine neue Schicht. Umgekehrt führen Deformationsprozesse als Folge von tektonischen Plattenbewegungen dazu, dass Gebirge entstehen und der Mensch versteinerte Meeresbewohner in verfalteten Sedimentschichten im Hochgebirge findet – Beziehungen, wie sie bereits von Ibn Sina und später von Charles Darwin bei seiner Andenüberquerung beschrieben wurden. Aber auch die Landschaft, die wir bei einem Blick aus dem Fenster wahrnehmen, ist nichts anderes als das Produkt verschiedener Überlagerungen von Prozessen Liebe Leserinnen und Leser, in der Vergangenheit und heute. Langsam ablaufende Prozesse oder seltener stattfindende Extremereignisse wie Fluten, Erdbeben oder Bergstürze – einzelne Merkmale werden dabei ausgelöscht, andere treten zutage. Ähnlich einem Palimpsest – einem Stück Pergament, das die Mönche im Mittelalter immer wieder abgeschabt und neu überschrieben haben. Die Analyse von Gesteins- und Bodenschichten gleicht der Arbeit eines Detektivs. Geophysikalische Tiefensondierungen mit Schall- und Radarwellen, die genaue Vermessung von Erdbebenherden oder Tiefbohrungen bringen uns verdeckte Erdschichten näher. Fossilienfunde und radiometrische Datierungen verraten das Alter einer Schicht. Mithilfe dünner Ascheschichten können wir nachweisen, wann verheerende Vulkanausbrüche Umweltbedingungen beeinflusst haben.
Böden, die Epidermis unseres Planeten, spiegeln die Eigenschaften der darunterliegenden Gesteinsschichten, der Vegetationsbedeckung oder den Einfluss des Klimas wider. Die Form, Sortierung und Oberflächenbeschaffenheit von Sandkörnern lassen uns erkennen, ob Wind oder Wasser für ihren Transport gesorgt haben. So wissen wir, dass Norddeutschland vor über 260 Millionen Jahren eine Wüstenlandschaft war, in der der Wind mächtige Dünen wandern ließ. Die mineralogische Untersuchung damit verbundener Schichten verrät, ob das Klima trocken oder feucht war. So dechiffrieren wir Hinweise auf vergangene Prozesse, die unter der Erdoberfläche versteckt sind oder – wie etwa in Gebirgen – offen zutage treten.
Auf den kommenden Seiten laden wir Sie ein, Potsdamer Wissenschaftler an die Orte ihrer Forschung zu begleiten: Im Tien Shan-Gebirge spüren sie längst vergangene Erdbeben auf, in Tiefseesedimenten entdecken sie uralte Lebensformen und im Weltall erforschen sie gar Schichten, die uns etwas über die Entstehung von Planeten verraten. Die Wissenschaftler der Universität Potsdam beschränken sich allerdings nicht auf die Schichtabfolgen der festen Erde. „Portal Wissen“ blickt auch jenen Wissenschaftlern über die Schulter, die sich mit „Bildungsschichten“ oder „Gesellschaftsschichten“ befassen. So erklären Forscher, wie der gesellschaftliche Auftrag der Inklusion in der Lehre umgesetzt wird oder wie Kreuzberger Schüler zusammen mit Potsdamer Studierenden Sprache im urbanen Raum erforschen.
So unterschiedlich sie sind, eines ist allen diesen „Schichten“ gemeinsam: Ihre Struktur und Form sind Zeugnis sich immer wieder verändernder Rahmenbedingungen. Auch die Gegenwart wird Spuren und Schichten hinterlassen, die zukünftige Erdwissenschaftler vermessen und untersuchen werden. Schon jetzt spricht man vom Anthropozän, einem vom Menschen dominierten geologischen Zeitabschnitt, charakterisiert durch tiefgreifende Änderungen in den Erosions- und Sedimentationsraten und der Verdrängung natürlicher Lebensräume.
Ich wünsche Ihnen, dass Sie in diesem Heft spannende und anregende Geschichten entdecken. Denn es lohnt sich, einen Blick unter die Oberfläche zu werfen.
Prof. Manfred Strecker, PhD.
Professor für Allgemeine Geologie
Portal Wissen = Layers
(2013)
The latest edition of our Potsdam Research Magazine “Portal Wissen” addresses the topic “Layers” in many different ways. Geoscientists often deal with layers: layers of soil, sediment, or rock are the evidence of repeated and long-lasting processes of erosion and sedimentation that took place in the early history of the earth. For instance, mountains are eroded by water, ice and wind. The sand that results from that erosion might eventually form a new layer on the ocean floor known as a sediment horizon. After tens of millions of years, tectonic plate movements can deform the ocean floor, pushing it upwards as mountains are created, bringing the layers of sand from former mountain chains together with fossilized sea dwellers into the realm of climbers and mountaineers – a fundamental cycle within the Earth system that was succinctly described by Ibn Sina nearly 1000 years ago, and later by Charles Darwin when he was crossing the Andes.
The landscape around us overlays the products of recent processes with those from the past. Slow processes or extreme events that happen very rarely – like floods, earthquakes or rockslides – wipe out certain characteristics, while others remain on the surface. In this sense, the landscape is like a palimpsest – a piece of parchment that monks in the Middle Ages scraped clean again and again to write something new. Analysing rock layers and soil is similar to the work of a detective. Geophysical deep sounding with sound and radar waves, precise measurements of motions related to earthquakes, and deep boreholes each provide a glimpse of the characteristics of what lies beneath us, giving us a better understanding of spatial distribution of the various layers. Fossils can tell us the age of a layer of sediment, while radiometric isotopes in minerals reveal how quickly a rock moved from deep within the Earth up to the surface, perhaps during the process of mountain building. Thin layers of ash tell us when there was a devastating volcanic eruption that influenced environmental conditions. The shape, gradation, and surface conditions of sand grains reflect whether wind or water was responsible for their transport. We know, for instance, that northern Germany was a desert landscape more than 260 million years ago. At that time, the wind made huge dunes migrate across the region. Over time, climate and vegetation slowly alter the physical and chemical characteristics of sand and rock at the surface, turning them into soil, the epidermis of our planet. Mineralogical analyses of layers of the soil layer tell us whether the climate was dry or wet. These kinds of observations allow us to reconstruct links between our climate system and processes that have taken place on the Earth’s surface, as well as those processes that originate at much deeper levels. The clues we use might be hidden under the surface of the earth or clearly visible on the surface, like in the mountains, or even in freshly cut rock alongside roads.
On the following pages, we invite you to accompany scientists from Potsdam into their world of research. They track hidden traces of longgone earthquakes in the Tien Shan Mountains; they discover ancient forms of life in deep-sea sediments. They even examine layers in outer space that can tell us something about the formation of planets. “Portal Wissen” not only presents scientists of the University of Potsdam who deal with the sequence of layers formed by solid rock, but also those scientists who deal with levels of education or social strata. Research scientists explain how to implement the social mission of inclusion in teaching, and how pupils from the Berlin district Kreuzberg examine language in urban neighbourhoods together with students from the University of Potsdam.
Although these types of “layers” are very different, they all have something in common. Their structure and profile are evidence of continuously changing conditions. The present will leave traces and layers that future geoscientists will measure and examine. We already speak of the Anthropocene, a geological era dominated by humans, which is characterized by far-reaching changes in erosion and sedimentation rates, and the displacement of natural habitats. I hope that you will discover exciting and inspiring stories in this edition. And remember – it is always worth having a look beneath the surface.
Prof. Manfred Strecker, PHD
Professor of Geology
Lange gab es auf der Erde Dinge, die konnte nur der Mensch. Doch diese Zeit könnte zu Ende gehen. Mithilfe des universalen Werkzeugs, das uns einzigartig macht – unserer Intelligenz –, haben wir dafür gesorgt, dass wir es nicht länger sind. Zumindest wenn es darum geht, kognitive Aufgaben zu lösen. Künstliche Intelligenz kann inzwischen Schach spielen, Sprache verstehen, Auto fahren. Vieles sogar besser als wir. Wie kam es dazu?
Der Philosoph Aristoteles schuf mit seinen Syllogismen die ersten „Gesetze des Denkens“, die Mathematiker Blaise Pascal und Wilhelm Leibniz bauten einige der frühesten Rechenmaschinen, der Mathematiker George Boole führte als erster eine formale Sprache zur Darstellung der Logik ein, der Naturwissenschaftler Alan Turing schuf mit seiner Dechiffriermaschine „Colossus“ den ersten programmierbaren Computer. Philosophen, Mathematiker, Psychologen, Linguisten – seit Jahrhunderten entwickeln Wissenschaftlerin- nen und Wissenschaftler Formeln, Maschinen und Theorien, die es möglich machen sollen, unsere wertvollste Fähigkeit zu reproduzieren und womöglich sogar zu verbessern. Aber was ist das eigentlich: „Künstliche Intelligenz“?
Schon die Bezeichnung fordert zum Vergleich auf. Ist Künstliche Intelligenz wie menschliche Intelligenz? Alan Turing formulierte 1950 einen Test, der eine befriedigende operationale Definition von Intelligenz liefern sollte: Intelligent ist eine Maschine demnach, wenn sie ein dem Menschen gleichwertiges Denkvermögen besitzt. Sie muss also bei beliebigen kognitiven Aufgaben dasselbe Niveau erreichen. Beweisen muss sie dies, indem sie einen menschlichen Fragenden glauben lässt, sie sei ein Mensch. Keine leichte Sache: Immerhin muss sie dafür natürliche Sprache verarbeiten, Wissen speichern, aus diesem Schlüsse ziehen und Neues lernen können. Tatsächlich entstanden in den vergangenen zehn Jahren etliche KI-Systeme, die in Chat- Gesprächen, mit automatisch erzeugten Texten oder Bildern den Test auf die eine oder andere Weise bestanden. Im Fokus stehen nun meist andere Fragen: Braucht KI ihre Schöpfer überhaupt noch? Wird sie den Menschen nicht nur überflügeln, sondern eines Tages sogar ersetzen – sei es in der Welt der Arbeit oder sogar darüber hinaus? Löst KI im Zeitalter der allumfassenden digitalen Vernetzung unsere Probleme – oder wird sie Teil davon?
Über Künstliche Intelligenz, ihr Wesen, ihre Beschränkungen, ihr Potenzial und ihr Verhältnis zum Menschen wird nicht erst diskutiert seitdem es sie gibt. Vor allem Literatur und Kino haben Szenarien mit verschiedenstem Ausgang kreiert. Aber wie sehen das Wissenschaftler, die mit oder zu Künstlicher Intelligenz forschen? Für die aktuelle Ausgabe des Forschungsmagazins kamen ein Kognitionswissenschaftler, eine Bildungsforscherin und ein Informatiker darüber ins Gespräch. Daneben haben wir uns in der Hochschule nach Projekten umgesehen, deren fachliche Heimat die zahlreichen Möglichkeiten offenbart, die KI für viele Disziplinen erahnen lässt. So geht die Reise in die Geowissenschaften und die Informatik ebenso wie die Wirtschafts-, Gesundheits- und Literaturwissenschaften.
Daneben haben wir die Breite der Forschung an der Universität nicht aus den Augen verloren: Ein Jurist führt ein in die gar nicht so weltferne Sphäre des Weltraumrechts, während Astrophysiker daran arbeiten, dass modernste Teleskope zum richtigen Zeitpunkt genau in die Regionen des Weltraums schauen, wo gerade etwas „los ist“. Eine Chemikerin erklärt, warum die Batterie der Zukunft aus dem Drucker kommt, und Molekularbiologen berichten, wie sie stressresistente Pflanzen züchten wollen. Mit menschlichem Stress in der Arbeitswelt beschäftigt sich nicht nur ein Forschungs-, sondern auch ein Gründerprojekt. Darüber ist in diesem Heft genauso zu lesen wie über aktuelle Studien zum Restless Legs Syndrom bei Kindern oder aber der Situation von Muslimen in Brandenburg. Nicht zuletzt machen wir Sie mit jenen Schafen bekannt, die derzeit im Park Sanssouci weiden – im Auftrag der Wissenschaft. Gar nicht so dumm! Viel Vergnügen!
Die Redaktion
Portal Wissen = Borders
(2013)
The new edition of the Potsdam Research Magazine “Portal Wissen” approaches the subject “Borders” from different perspectives.
As a linguist, this headline makes me think of linguistic borders and the effects that might result from the contact of two languages at a particular border. There is, for instance, ample evidence of code-switching, i.e. the use of material from at least two languages in a single utterance. The reasons for code-switching can be manifold. On the one hand, code-switching may result from a limited language competence, for example if a speaker lacks a particular word in a nonnative language. On the other hand, code-switching may be a matter of prestige if the speaker wants to demonstrate his or her affiliation to a certain social group by switching languages. If code-switching does not only occur sporadically but involves whole language communities over a longer period of time, it can result in significant changes of the involved languages. Which language “gives” and which one “takes” is determined by sociolinguistic factors. It is, hence, quite easy to predict that German varieties spoken in language islands in South and Eastern Europe as well as in North and Latin America will absorb more and more language material from their neighbouring languages until they disappear unless political will strives to preserve these language varieties. Increasing mobility of modern societies has multiplied the extent and the intensity of language contact and certainly comprises a large number of different contact situations besides the one most commonly known, i.e. the contact between German and English.
From a historic point of view, German witnesses a strong influence of various Romance languages such as Latin, French and Italian. In Potsdam, one cannot help being reminded of the French influence during the 18th century.
Overcoming language borders becomes also apparent in the everyday life of an international research university. In March this year, the Annual Conference of the German Linguistic Society took place in Potsdam, with more than 500 participants. Lingua franca of this conference was English. Compared to previous conferences, this further increased the number of international participants.
The articles in this edition illustrate various approaches to the topic “Borders”: On the trail of “Boundary Surveys”, we follow the Australian explorer Ludwig Leichhardt. “Travellers Across Borders” is focussed on articles dealing with the literature of the colonial Caribbean or with the work of an Italian geologist deep beneath the earth’s surface, for example. Looking for the “Boundless”, our authors follow scientists who discuss questions like “Why love hurts?”. The present issue of “Portal Wissen” also takes into account “Drawing Up Borders” in an article that is concerned with the limits of workrelated stress. Instances of successful “Border Crossing” are provided by the “Handkerchief Lab” as well as by new biotechnological applications.
I would like to wish you inspiring border experiences, hoping that you will get many impulses for crossing professional borders in your field of expertise.
Prof. Ulrike Demske
Professor of the History and the Varieties of the German Language
Vice President International Affairs, Alumni and Fundraising
Portal Wissen = Raum
(2012)
Mit „Portal Wissen“ laden wir Sie ein, die Forschung an der Universität Potsdam zu entdecken und in ihrer Vielfalt kennenzulernen. In der ersten Ausgabe dreht sich alles um „Räume“. Räume, in denen geforscht wird, solche, die es zu erforschen gilt, andere, die durch Wissenschaft zugänglich oder erschlossen werden, aber auch Räume, die Wissenschaft braucht, um sich entfalten zu können. Forschung vermisst Räume: „Wissenschaft wird von Menschen gemacht“, schrieb der Physiker Werner Heisenberg. Umgekehrt lässt sich sagen: Wissenschaft macht Menschen, widmet sich ihnen, beeinflusst sie. Dieser Beziehung ist „Portal Wissen“ nachgegangen. Wir haben Wissenschaftler getroffen, sie gefragt, wie aus ihren Fragen Projekte entstehen, haben sie auf dem oft verschlungenen Weg zum Ziel begleitet. Ein besonderes Augenmerk dieses Heftes gilt den „Kulturellen Begegnungsräumen“, denen ein eigener Profilbereich der Forschung an der Universität Potsdam gewidmet ist.
Forschung hat Räume: Labore, Bibliotheken, Gewächshäuser oder Archive – hier ist Wissenschaft zu Liebe Leserinnen und Leser, Hause. All diese Orte sind so einzigartig wie die Wissenschaftler, die in ihnen arbeiten, oder die Untersuchungen, die hier stattfinden. Erst die Vision davon, wie ein Problem zu lösen ist, macht aus einfachen Zimmern „Laborräume“. Wir haben ihre Türen geöffnet, um zu zeigen, was – und wer – sich dahinter befindet.
Forschung eröffnet Räume: Wenn Wissenschaft erfolgreich ist, bewegt sie uns, bringt uns voran. Auf dem Weg einer wissenschaftlichen Erkenntnis aus dem Labor in den Alltag stehen mitunter Hürden, die meist nicht auf den ersten Blick zu erkennen sind. Auf jeden Fall aber ist ihre Anwendung erster Ausgangspunkt von Wissenschaft, Antrieb und Motivation jedes Forschers. „Portal Wissen“ zeigt, welche „Praxisräume“ sich aus der Übersetzung von Forschungsresultaten ergeben. Dort, wo wir es unbedingt erwarten, und dort, wo vielleicht nicht.
Forschung erschließt Räume: Bei Expeditionen, Feldversuchen und Exkursionen wird nahezu jede Umgebung zum mobilen Labor. So eröffnet Wissenschaft Zugänge auch zu Orten, die auf vielfach andere Weise verschlossen oder unzugänglich scheinen. Wir haben uns in Forscher- Reisetaschen gemogelt, um bei Entdeckungsreisen dabei zu sein, die weit weg – vor allem nach Afrika – führen. Zugleich haben wir beobachtet, wie „Entwicklungsräume“ sich auch von Potsdam aus erschließen lassen oder zumindest ihre Vermessung in Potsdam beginnen kann.
Forschung braucht Räume: Wissenschaft hat zwei Geschlechter, endlich. Noch nie waren so viele Frauen in der Forschung tätig wie derzeit. Ein Grund zum Ausruhen ist dies gleichwohl nicht. Deutschlandweit ist aktuell nur jede fünfte Professur von einer Frau besetzt. „Portal Wissen“ schaut, welche „Entwicklungsräume“ Frauen sich in der Wissenschaft, aber auch darüber hinaus geschaffen haben. Und wo sie ihnen verwehrt werden. Wir wünschen Ihnen eine anregende Lektüre und dass auch Sie einen Raum finden, der Sie inspiriert.
Prof. Dr. Robert Seckler
Vizepräsident für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs