Die Bildung des Prolamellar body: Wo Biologie und Geometrie sich begegnen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Myfanwy E. Evans
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 524578210

Die Natur ist voll von eindrucksvollen Beispielen geometrischer Formen, von der Spirale der Nautilusschale bis zum Muster in der Mitte einer Sonnenblume. Auf der Nanoskala gibt es ebenso viele Beispiele für interessante geometrische Formen, die dem Material oft eine komplizierte Funktionalität verleihen. Ein spektakuläres Beispiel dafür ist der Prolamellarkörper, eine zelluläre Struktur in den frühen Stadien der Pflanzenentwicklung. Hier bildet die Zellmembran eine wohlbekannte klassische Oberfläche aus der Differentialgeometrie, die so genannte Diamond Minimalfläche. Wie entsteht eine solche spektakuläre Oberfläche in einem biologischen System? Das ist die Frage, die in diesem Projekt untersucht werden soll. Das Hauptziel dieses Projekts ist es, die strukturellen Wege der Bildung Prolamellarerkörper zu entschlüsseln, indem ein interdisziplinärer Ansatz verfolgt wird, der nanomorphologische und biochemische Studien mit geometrischer und topologischer Modellierung kombiniert. Bisher war es aufgrund der Grenzen der biologischen Bildgebung im Nanomaßstab schwierig, diesen Bildungsweg zu entschlüsseln, aber neue Fortschritte bei diesen Techniken machen eine neue Untersuchung möglich. Ein wichtiges Ergebnis des Projekts wird ein dynamisches Strukturmodell der Bildung Prolamellarkörper sein, das Hinweise darauf geben könnte, wie sich andere ähnliche kubische Membranen in Zellen in allen Reichen des Lebens bilden. Dieses Projekt wird in Zusammenarbeit zwischen Pflanzenbiologen in Warschau und Mathematikern in Potsdam durchgeführt, um modernste Techniken aus beiden Disziplinen zum Verständnis dieser wichtigen biologischen Struktur einzusetzen. Die Kombination des Fachwissens der beiden Projektpartner wird diese spektakuläre Kombination von Geometrie und biologischer Form nutzen und zu Erkenntnissen über diese wichtige biologische Frage führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Polen
• Kooperationspartnerin: Dr. Lucja Kowalewska