Wasser, Energie und Umwelt im Fokus

Die Tübinger Geo- und Umweltforschung befasst sich mit anthropogenen Eingriffen in Natur und Umwelt weltweit sowie ihren Auswirkungen auf die Zukunft der Menschheit und die Ökosysteme der Erde. Zahlreiche Fachgebiete der Geo- und Umweltnaturwissenschaften – von der Geomikrobiologie bis zur Umwelttoxikologie – sind auf die Erforschung vielfältiger und komplexer Fragen ausgerichtet. Das Spektrum reicht von der Grundlagenforschung bis zur praktischen Anwendung, von Funktionsweisen biogeochemischer Prozesse bis zur nachhaltigen Erschließung von Rohstoffen. Immer wieder haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dabei hochaktuelle Fragen im Blick: die Verfügbarkeit von sauberem Wasser, die Entwicklung neuer Energiequellen, der Einfluss des sich ändernden Klimas und nicht zuletzt die Schadstoffbelastungen der Umwelt. Die jeweiligen Fachgebiete sind international exzellent vernetzt. 

Im Rahmen der Exzellenzinitiative hat die Universität Tübingen eine interdisziplinäre Plattform „Umweltsysteme“ aufgebaut. Sie vernetzt die Geowissenschaften mit den benachbarten Disziplinen Biologie, Chemie und Physik und bezieht auch Sozial- und Wirtschaftswissenschaften, Rechtswissenschaft und ethische Aspekte mit ein. Eine enge Kooperation mit den benachbarten Universitäten Stuttgart und Hohenheim erweitert das Spektrum um die Ingenieur- und Agrarwissenschaften sowie die Sozioökonomie. Mitglieder dieses Netzwerks forschen in Zusammenarbeit mit Umweltbehörden, Beratungsunternehmen sowie nationalen Forschungslaboren. Mit der Plattform „Umweltsysteme“ will die Universität Tübingen zur Lösung globaler Herausforderungen rund um Klimawandel, Wasserversorgung und Umweltverschmutzung beitragen.

Auszeichnungen

• Humboldt-Professur (2017) für Prof. Dr. Largus T. Angenent, Geowissenschaften

Computer zum Denken bringen

Der Exzellenzcluster „Maschinelles Lernen: Neue Perspektiven für die Wissenschaft“ befasst sich mit Entwicklungen im Bereich des maschinellen Lernens und deren Auswirkungen auf verschiedenste Wissenschaftsbereiche. Die beteiligten Forscherinnen und Forscher untersuchen Anwendungsfälle aus ganz unterschiedlichen Fächern – von der Medizin über die Geowissenschaften bis zu den Sozialwissenschaften.

Im Mittelpunkt der Forschung im Cluster stehen Algorithmen, die komplexe Strukturen und kausale Zusammenhänge in wissenschaftlichen Daten erkennen können, und Methoden, mit denen sich Unsicherheiten in datengetriebenen wissenschaftlichen Modellen quantifizieren lassen. Zudem befasst sich der Cluster mit Techniken, die es Forschenden ermöglichen, einzelne Schritte des maschinellen Lernens besser nachzuvollziehen, in den Ablauf einzugreifen und ihn zu kontrollieren. Nicht zuletzt stehen wissenschaftstheoretische und ethische Fragen auf der Agenda, die sich ergeben, wenn Algorithmen eine zunehmend zentralere Rolle im wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn spielen.

Maschinen lernen Sehen

Die Robustheit des intelligenten Systems Mensch auch in künstlichen Anordnungen nachzubilden, ist eine große Herausforderung für die Forschung im Bereich des maschinellen Lernens. Der Sonderforschungsbereich „Robustheit des Sehens – Prinzipien der Inferenz und der neuronalen Mechanismen“ (SFB 1233) befasst sich mit den Grundlagen des biologischen und des maschinellen Sehens.

In Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme wollen die Mitglieder des Sonderforschungsbereichs die Prinzipien und Algorithmen besser verstehen, die den Berechnungen biologischer visueller Systeme zugrunde liegen und ein „robustes Sehen“ ermöglichen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kombinieren dazu Ansätze aus der Neurowissenschaft, der Forschung zu Computer Vision sowie dem maschinellen Lernen und konzentrieren sich vor allem auf die Bereiche, in denen es grundlegende Unterschiede zwischen der Neurobiologie des Sehens und aktuellen Algorithmen des maschinellen Sehens gibt.

Am „Tübingen AI Center“, unserem Kompetenzzentrum für Maschinelles Lernen, arbeiten Forschungsgruppen der Universität und des Max-Planck-Instituts an der Weiterentwicklung robuster lernender Systeme. Lernalgorithmen sollen erfolgreich mit äußeren und unerwarteten Einflüssen umgehen können. Gleichzeitig soll ihr Output besser vorhersagbar und transparenter sein. Das Kompetenzzentrum will in diesem Bereich eine Brücke zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung schlagen.

Ein Netzwerk zur künstlichen Intelligenz

Tübingen hat sich im Bereich der künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens ausgesprochen dynamisch entwickelt und gilt mittlerweile als einer der führenden Standorte weltweit. Sichtbares Zeichen dieser Stärke ist die 2016 gegründete Cyber Valley Initiative, ein Verbund von Akteuren aus Wissenschaft und Industrie, die gemeinsam Grundlagen und Anwendungspotenziale der künstlichen Intelligenz erforschen und entwickeln wollen. In der Initiative wirken neben den Universitäten Tübingen und Stuttgart die Max-Planck-Gesellschaft und die Fraunhofer-Gesellschaft, das Land Baden-Württemberg sowie zahlreiche global tätige Industrieunternehmen mit.

Weitere Projekte

• ERC Consolidator Grant ANUBIS: Advanced numerics for uncertainty and Bayesian inference in science (ab 09/2024)
• ERC Consolidator Grant DeepCoMechTome: Using deep learning to understand computations in neural circuits with connectome-constrained mechanistic models
• ERC Starting Grant ConSequentIAL: Continual and sequential learning for artificial intelligence
• ERC Starting Grant LEGO-3D: Learning generative 3D scene models for training and validating intelligent systems
• ERC Starting Grant NextMechMod: Next generation mechanistic models of retinal interneurons

Die kulturelle Entwicklung der Menschheit

Kaum eine Frage beschäftigt uns so sehr wie die nach dem Ursprung des Menschen. Am Institut für Ur- und Frühgeschichte und Archäologie des Mittelalters der Universität wie auch am Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment (SHEP) arbeiten weltweit führende Spezialistinnen und Spezialisten daran, die frühen Wege der Menschheit zu rekonstruieren. Nicht zuletzt haben sich verschiedene Institute der Universität im Tübinger Zentrum für Archäologie (TZA) zusammengeschlossen, einer interfakultären Einrichtung, die sich der archäologischen Forschung für den Zeitraum vom Paläolithikum bis zum Mittelalter widmet. All diese Forscherinnen und Forscher profitieren von der engen Vernetzung der Disziplinen, die es ihnen auch ermöglicht, aktuelle naturwissenschaftliche Analysemethoden zu nutzen.

Tübinger Paläoanthropologinnen und -anthropologen haben in den letzten Jahren verschiedene bahnbrechende Entdeckungen gemacht: Mit Skelettfunden einer bisher unbekannten aufrecht gehenden Primatenart im Allgäu, dem Danuvius guggenmosi, haben sie bisherige Hypothesen zur Evolution des aufrechten Gangs infrage gestellt. Weiterhin wurden in Höhlen auf der Schwäbischen Alb verschiedene Tierfiguren, Flöten und Schmuckstücke aus Mammut-Elfenbein und Knochen ausgegraben, die während der letzten Eiszeit vor rund 40 000 Jahren hergestellt wurden. Diese Objekte zählen zu den ältesten Belegen für figürliche Kunst, Musik und Glaubensvorstellungen des Menschen.

Im Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment (SHEP) ist die Universität Tübingen eine höchst produktive Kooperation mit der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung eingegangen. Das SHEP umfasst sieben Arbeitsgruppen, die von Professorinnen und Professoren der Universität geleitet werden. Im Zentrum ihrer Arbeit steht die biologische und kulturelle Evolution des Menschen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen die komplexen Wechselbeziehungen zwischen den Faktoren Biologie, Kultur und Umwelt untersuchen und in einem integrativen Ansatz zusammenführen. Dazu nutzen sie ein breites Methodenspektrum von Artefakt-Analysen über geochemische und geochronologische Verfahren bis hin zu Klimarekonstruktionen. Durch die wissenschaftliche Bearbeitung sollen Fossilienfunde Auskunft zu früheren Ökosystemen geben. Die Forscherinnen und Forscher des SHEP sind weltweit aktiv und an zahlreichen bedeutenden Ausgrabungen beteiligt; immer wieder machen sie mit wegweisenden Publikationen auf sich aufmerksam.

Zentraler methodischer Ansatz in der Forschung zur menschlichen Evolution und Archäologie ist die Archäometrie, also der Einsatz naturwissenschaftlicher Techniken, sei es zur Bestimmung von Herkunft, Alter oder Echtheit von archäologischen Funden oder zur Lösung von Fragen zur technischen oder kognitiven Entwicklung der Menschheit. Dazu gehören etwa Datierungsverfahren wie die Radiokarbonmethode oder die Dendro-Chronologie, vermehrt aber auch chemische, physikalische und biologische Analysen zur Materialcharakterisierung. Den archäometrischen Methoden und ihrer Weiterentwicklung widmen sich das Institut für Naturwissenschaftliche Archäologie sowie das Competence Center Archaeometry – Baden-Württemberg (CCA-BW) der Universität Tübingen. Die Universität profitiert zudem von der Expertise des Curt-Engelhorn-Zentrums Archäometrie (CEZA) in Mannheim, das das Know-how der Tübinger Wissenschaftler hervorragend ergänzt.

Die Heidelberger Akademie der Wissenschaften hat ein Langzeitprojekt in der Älteren Urgeschichte an die Universität Tübingen und das Forschungsinstitut der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung (SGN) in Frankfurt vergeben: die Forschungsstelle The Role of Culture in Early Expansions of Humans (ROCEEH). Die Forscherinnen und Forscher untersuchen die Bedingungen der unterschiedlichen Formen menschlicher Expansion und deren Wechselwirkung in Afrika und Eurasien im Zeitraum zwischen 3 Millionen Jahren und 20.000 Jahren vor heute. Ziel ist es, die die bio-kulturelle Geschichte der Menschen in ihren evolutionären, historisch-sozialen und ökologischen Dimensionen zu verstehen.

Weitere Einrichtungen, Projekte und Auszeichnungen

• Kolleg-Forschungsgruppe Words, bones, genes, tools: tracking linguistic, cultural and biological trajectories of the human past (FOR 2237)
• Leibniz-Preis (2021) für Prof. Dr. Katerina Harvati-Papatheodorou, Paläoanthropologie
• ERC Advanced Grant FIRSTSTEPS: Our first steps to Europe: Pleistocene Homo sapiens dispersals, adaptations and interactions in South-East Europe
• ERC Consolidator Grant REVIVE: Tracing hominin occupations of and migrations through the Levant: reviving Paleolithic research in Lebanon
• ERC Starting Grant PROTOPEST: Infectious disease outbreaks as contributors to socio-cultural transformations in the 2nd millennium BCE

Erreger erforschen – Menschen schützen

Bedrohungen durch mikrobielle Krankheitserreger zu erforschen und zugleich effektive Wirkstoffe dagegen zu entwickeln, ist das Ziel des lnterfakultären Instituts für Mikrobiologie und Infektionsmedizin an der Universität Tübingen (IMIT). Das Institut bringt die Expertise der Biologie über die Erreger mit dem Know-how der Medizin über Infektionen zusammen. Schwerpunkte liegen auf der Physiologie von Bakterien, der Antibiotikaforschung sowie der Infektions- und Mikrobiomforschung. Ziel der Forscherinnen und Forscher ist es, die Diagnostik und Therapie von Infektionskrankheiten zu verbessern, auch um die Ausbreitung schwer behandelbarer Erreger zu verhindern. Das IMIT arbeitet eng mit dem Max-Planck-Institut (MPI) für Biologie zusammen.

Das ausgezeichnete Profil des IMIT und seine hervorragenden Verbindungen vor Ort waren Grundlage für die Auswahl von Tübingen als einem Standort des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF). Ziel aller Partner im DZIF ist es, die translationale Forschung zu fördern und neue Verfahren zu Diagnostik, Prävention und Therapie von Infektionskrankheiten zu entwickeln. Die Tübinger Beteiligten bringen hier unter anderem ihre Expertise in der Erforschung von Tropenkrankheiten und in der Entwicklung von Antibiotika ein.

Ziel der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Exzellenzcluster „Kontrolle von Mikroorganismen zur Bekämpfung von Infektionen“ (CMFI) ist es, neue Strategien gegen Infektionen jenseits von Breitbandantibiotika zu entwickeln. Die Mitglieder des CMFI untersuchen die Interaktionen von Mikroorganismen im Mikrobiom untereinander und mit ihrem Wirt. Statt die Krankheitserreger und viele weitere Organismen ungezielt auszuschalten, wollen sie neue zielgerichtete Wirkstoffe entwickeln, die sich positiv auf Mikrobiome auswirken. Der Cluster verbindet Forschung aus der Universität, dem Universitätsklinikum, dem MPI für Biologie und dem DZIF in einem integrativen Ansatz. Die medizinische Mikrobiologie befasst sich vor allem mit Krankheitserregern als Verursachern von Infektionen, während die molekulare Mikrobiologie meist einzelne Mechanismen oder Stoffwechselprozesse betrachtet. Der Cluster bringt beides zusammen und integriert auch Umweltmikrobiologie und Bioinformatik, um nützliche, „probiotische“ Bakterien zu identifizieren und zu erforschen sowie die Komplexität mikrobieller Gemeinschaften zu verstehen. Anhand von In-vitro-Modellsystemen bis hin zu kontrollierten humanen Kolonisationsstudien erforschen die Beteiligten, wie das Mikrobiom eindringende Krankheitserreger abwehren kann. Neuartige Mikrobiom-spezifische Interventionen sollen in präklinischen und frühen klinischen Studien erprobt werden.

Neue Ansätze gegen Infektionen

Ein wichtiger Akteur der Tübinger Infektionsforschung ist auch das Institut für Tropenmedizin, Reisemedizin und Humanparasitologie, zugleich Kompetenzzentrum für Baden-Württemberg, das in der Erforschung oft tödlich verlaufender Tropenkrankheiten zu den weltweit führenden Zentren gehört. Ein Schwerpunkt ist hier die Entwicklung und klinische Erprobung neuer Medikamente und Impfstoffe gegen den Erreger der Malaria. Dazu kommt die Erforschung von viraler Hepatitis, multiresistenter Tuberkulose und einer Vielzahl von Wurmerkrankungen. Ein wichtiger Partner des Instituts ist das Centre de Recherches Médicales de Lambaréné (CERMEL) in Gabun.

Weitere Einrichtungen und Projekte

• ERC Starting Grant BugDrug: Bugs as drugs: Understanding microbial interaction networks to prevent and treat infections
• ERC Starting Grant gutMAP: Gut microbiome-mediated activities of psychotropic drugs
• ERC Starting Grant PowerMit: Leveraging the impact of gut microbes to advance the efficacy of CAR-T cell immunotherapy
• ERC Starting Grant SOAR: Systematic triangulation of pathobiont-host-interactions

Mehr Informationen zum Thema NFDI  

Mehr Informationen zum Thema NFDI  

• Center for Applied Geoscience (ZAG)
• Center for Light-Matter Interaction, Sensors & Analytics (LISA+)
• Center for Plant Molecular Biology (ZMBP)
• Center for Quantum Science (CQ)
• Cognitive Science Center (CSC)
• Kepler Center for Astro and Particle Physics

• Bernstein-Zentrum für Computerbasierte Neurowissenschaften Tübingen (BCCN)

• Carl Friedrich von Weizsäcker-Stiftungsprofessur für Theorie und Geschichte der Wissenschaften

• Comprehensive Infectious Disease Center Tübingen (CIDiC)

• Deutsches Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK)

• Deutsches Zentrum für Infektionsforschung (DZIF)

• LEAD Graduate School & Research Network

• Interfakultäres Institut für Biochemie (IFIB)

• Interfakultäres Institut für Biomedizinische Informatik (IBMI)

• Interfakultäres Institut für Mikrobiologie und Infektionsmedizin Tübingen (IMIT)

• Internationales Zentrum für Ethik in den Wissenschaften (IZEW)

• Interfakultäres Zentrum für Pharmakogenomik und Arzneimittelforschung (IZEPHA)

• Kompetenzzentrum für Archeometrie – Baden-Wuerttemberg (CCA-BW)

• Proteomzentrum Tübingen (PCT)

• Südwestdeutsches Tumorzentrum Tübingen-Stuttgart (CCC)

• Werner Reichardt Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN)

• Tübinger Interfakultäres Zentrum für Archäologie (TZA)

• Zentrum für Quantitative Biologie (QBiC)

• Cyber Valley
• Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ)
• Deutsches Zentrum für Diabetesforschung e. V.
• Deutsches Zentrum für Infektionsforschung (CIDRE)
• Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE)
• Friedrich-Miescher-Laboratorium der Max-Planck-Gesellschaft Tübingen
• Hertie-Institut für klinische Hirnforschung (HIH)
• Informations-, Kommunikations- und Medienzentrum (IKM)
• Leibniz-Institut für Wissensmedien (IWM)
• Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik Tübingen
• Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie Tübingen
• Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme Tübingen
• Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut Reutlingen (NMI)
• Next Generation Sequencing Competence Center Tübingen
• Robert-Bosch-Institut für Klinische Pharmakologie Stuttgart
• Senckenberg Center for Human Evolution and Palaeoenvironment (SHEP)

Als zentrale Einheit innerhalb dieser Einrichtung bietet das Nanostruktur-Labor eine breite Vielfalt von Techniken und Methoden. Dies umfasst sowohl Standardmethoden zur Probenherstellung und Charakterisierung als auch fortgeschrittene einzigartige Forschungsinstrumente.

Das Konzept von LISA⁺ besteht in der Koordination der personellen Ressourcen, der technischen Einrichtungen und der Forschungsthemen zur:

1. effizienten und professionellen Nutzung der vorhandenen Ressourcen,
2. kohärenten Planung einer nachhaltigen Entwicklung,
3. kompetenten Ausbildung und Beratung, und
4. Optimierung des Wissenstransfers zwischen Nutzern innerhalb von LISA⁺, aber auch zwischen Nutzern und externen Partnern, auch aus der Industrie.

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Sehr geehrte Damen und Herren,

Willkommen auf den Seiten des QBiCs!
Das Zentrum für Quantitative Biologie (QBiC) hat im Sommer 2012 seine Arbeit als zentrale Einrichtung für Bioinformatik und omics Technologien der Universität Tübingen, der Medizinischen Fakultät und des Max Planck Instituts für Entwicklungsbiologie aufgenommen. Durch die Zusammenarbeit mit 10 lokalen Core Facilities, umfassen unsere Dienstleistungen die komplette Bandbreite an omics Technologien. Zu der Generierung der Hochdurchsatzdaten bietet das QBiC eine integrierte bioinformatische Analyse an. Die Daten des QBiC werden in der zentralen Einrichtung unter strenger Einhaltung von Zugangsberechtigungen in einem Datenmanagement Konzept unter Einhaltung der FAIR Richtlinien gepflegt.

Wir freuen uns, dass Sie die Möglichkeit nutzen sich über die Webseite zu unseren Dienstleistungen zu informieren. Bitte zögern Sie nicht Kontakt zu uns auf zu nehmen, um noch mehr Details zu erfahren.

Wir unterstützen Sie sehr gerne bei Ihren laufenden und zukünftigen Forschungsvorhaben.

Mit den besten Grüßen

Professor Dr. Sven Nahnsen
Direktor Zentrum für Quantitative Biologie (QBiC)