Auricher Wissenschaftstage –
Forum einer dritten Kultur
Aufenthalt im Hahn-Meitner-Institut (HMI) in Berlin
vom 17. bis zum 27. Mai 2005
Von Björn Engelke
Dieses Jahr war ich, Björn Engelke, aus dem 11. Jahrgang des Fachgymnasiums der BBS II, derjenige, der ein zweiwöchiges Stipendium an dem renommierten Hahn-Meitner-Institut in Berlin absolvieren durfte. Mein Arbeitsbereich in dem Forschungsinstitut war die Abteilung „Strukturforschung – Theoretische Physik“. Die Zeit an dem HMI hat mir sehr gut gefallen, vor allem das freie Arbeiten und die Hilfsbereitschaft der wissenschaftlichen Mitarbeiter dort. Ich hatte ein eigenes Projekt, an dem ich völlig eigenständig arbeiten konnte. Tauchten Fragen auf, halfen mir die Physiker sofort bei der Problemlösung.
Vor einem Rechner im HMI
Unter der Leitung meines Betreuers, Prof. Dr. Martin Falcke, entwickelte ich ein Computerprogramm, das auch weiterhin eingesetzt werden wird. In dem Projekt ging es um Folgendes:
In fast jeder organischen Zelle gibt es das endoplasmatische Reticulum. Das ist ein Calcium-Speicher, der die Zelle über Kanäle mit Calcium versorgt. Das Wichtige an der Funktionsweise der Kanäle ist, dass sie sich nur dann öffnen oder schließen, wenn sie mit Calcium reagieren. Die Wahrscheinlichkeit, dass der schließende Teil mit Calcium reagiert, ist wesentlich geringer als dass der öffnende Teil mit Calcium reagiert. Die Konzentration von Calcium in der Umgebung des Kanals ist klein, solange der Kanal geschlossen ist. Der Kanal öffnet, sobald eine Reaktion mit diesen geringen Calciummengen stattgefunden hat. Daraufhin steigt die Calciumkonzentration schnell und schließlich findet auch eine Reaktion statt, die den Kanal schließt. Dieses Öffnen und Schließen kann sich wiederholen und zu einem nahezu periodischen Vorgang werden. Zellen nutzen diese nahezu periodischen Konzentrationsänderungen, um Signale in der Frequenz zu kodieren. Mein Projekt hatte zum Inhalt, experimentell gemessene Daten auf ihre Regelmäßigkeit in zu untersuchen. Es zeigte sich, dass Konzentrationsänderungen in lebenden Zellen nicht genau periodisch sind, wie zum Beispiel ein Metronom, sondern eine leicht veränderliche Periode haben. Bei den vorhandenen Messungen handelte es sich um Messungen aus den USA und Frankreich. Diese Messungen betrachteten über einen gewissen Zeitraum die Konzentration des Calciums, wobei immer so genannte „peaks“ entstanden. Diese „peaks" galt es zu ermitteln und auf ihre Regelmäßigkeit zu überprüfen. Dazu sollte ich ein eigenes Computerprogramm entwickeln, welches die Daten der Excel-Datei einliest, diese verarbeitet und wieder ausgibt.
Wir stellten zum Schluss unserer Untersuchungen fest, dass das Calcium, ähnlich dem Radio, auch die Frequenz moduliert.
Der Aufenthalt im HMI hat mich in meinem Wunsch bestätigt, wissenschaftlich zu arbeiten. Mein Interesse galt schon immer den naturwissenschaftlichen Fächern, vor allem Physik. Mein Schwerpunkt am Fachgymnasium ist das Unterrichtsfach Informationstechnologie, was mir sehr dabei half, das Computerprogramm in der Programmiersprache C++ zu schreiben.