EXC 2068:  Physik des Lebens - Die dynamische Organisation lebender Materie (PoL)

• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung seit 2019
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390729961

Auch 70 Jahre nach dem Erscheinen von Erwin Schrödingers wegweisendem Buch 'Was ist Leben?' bleibt eine der darin gestellten zentralen Fragen unbeantwortet: Welche physikalischen und chemischen Gesetzmäßigkeiten bedingen die räumlichen und zeitlichen Ereignisse in einem lebenden Organismus? Während das Verständnis der biochemischen Grundlagen des Lebens inzwischen weit fortgeschritten ist, bleibt Schrödingers Vision, dass die physikalischen Prinzipien der räumlichen und zeitlichen Organisation lebender Materie einen 'wesentlichen Teil' der Biologie ausmachen werden, ein unerfüllter Traum. Unsere Einblicke in die Mechanik und Statistik lebender Materie und das Verständnis ihrer dynamischen Selbstorganisation sind weit weniger entwickelt als für tote Materie. Das zentrale Ziel unserer Exzellenzcluster-Bewerbung 'Physik des Lebens' (Physics of Life) ist die Aufklärung der Prinzipien, welche die Grundlage der dynamischen Organisation lebender Materie bilden.Jetzt ist der richtige Zeitpunkt für einen entscheidenden neuen Anlauf, die Biologie und die Physik zu vereinen. Die jüngsten großen Fortschritte in der zellulären Biochemie, der Genomik und der Mikroskopie haben nicht nur die Systembiologie ermöglicht, sondern rücken auch ein physikalisches Verständnis lebender Materie in greifbare Nähe. Der Wissenschaftscampus in Dresden hat bei diesen Entwicklungen bereits eine zentrale Rolle gespielt und wiederholt erfolgreich Brücken zwischen der Biologie und der Physik geschlagen. Unser geplanter Exzellenzcluster 'Physik des Lebens' manifestiert diese weltweit herausragende Stellung. Eine synergistisch eng verknüpfte Gruppe von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus der Physik, Biologie und Informatik wird biologische Prozesse als physikalische Phänomene beschreiben, und lebende Materie als eine spezielle Form selbstorganisierender und aktiver weicher kondensierter Materie verstehen. Wir werden die grundlegenden Organisationsprinzipien lebender Materie durch ein enges Zusammenspiel von Experiment und Theorie identifizieren und mittels computergestützter Modelle und interaktiver Mikroskopie beleben und testen. Diese Herangehensweise wird sowohl die Physik als auch die Biologie entscheidend weiterbringen und Erkenntnisse liefern, mit denen Zellen und Gewebe gezielt gesteuert und lebende Systeme mit neuen Eigenschaften geschaffen werden können.Unser zentrales Ziel ist es, Erwin Schrödingers Vision in die Realität umzusetzen und die 'Gesetze der Physik' zu identifizieren, die der dynamischen Organisation von Molekülen, Zellen und Geweben zu Grunde liegen. Zusätzlich zu dem elementaren Verständnisgewinn und den tiefen Einblicken in den lebenden Materiezustand werden die hier gewonnenen Erkenntnisse für drängende Probleme in den Bereichen der Biotechnologie und der Medizin neue Herangehensweisen ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Exzellenzcluster (ExStra)
• Antragstellende Institution: Technische Universität Dresden
• Beteiligte Institution: Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR); Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. (IPF); Max Bergmann Zentrum für Biomaterialien; Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme; Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG); Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik; Zentrum für Systembiologie Dresden (CSBD)
• Sprecherinnen / Sprecher: Professor Dr. Otger Campas, seit 12/2021; Professorin Dr. Suzanne Eaton, bis 7/2019 (†); Professor Dr. Stephan Wolfgang Grill, bis 12/2021; Professor Dr. Helmut Schiessel, seit 12/2021
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Michael Brand; Professor Jan Brugués, Ph.D.; Professor Dr.-Ing. Raimund Dachselt; Professor Dr. Christian Dahmann; Professor Dr. Stefan Diez; Professorin Dr. Elisabeth Fischer-Friedrich; Professor Dr. Benjamin M. Friedrich; Professor Dr. Jochen Guck; Professor Dr. Anthony A. Hyman; Professor Dr. Frank Jülicher; Professorin Dr. Elisabeth Knust; Professor Dr. Nils Kröger; Professor Eugene Myers, Ph.D.; Dr. Gaia Pigino; Professor Dr. Ivo Sbalzarini; Professor Dr. Michael Schlierf; Professor Dr. Jens-Uwe Sommer; Professor Dr. Adrian Francis Stewart; Tsing-Young Dora Tang, Ph.D.; Professor Dr. Marc Timme; Agnes Toth-Petroczy, Ph.D.; Professor Dr. Carsten Werner; Professor Marino Zerial, Ph.D.