Uni-Tübingen

Forschungsschwerpunkte

Besondere Forschungsschwerpunkte der Universität Tübingen liegen in den Bereichen

Neurowissenschaften

Komplex wie das Gehirn selbst ist seine Erforschung

Der Erforschung des Gehirns und seiner Funktionen nähern sich die Tübinger Neurowissenschaftler des Exzellenzclusters Werner-Reichardt-Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN) auf zahlreichen Gebieten und mit einer großen Methodenvielfalt.

Analysiert werden Hirnfunktionen wie Wahrnehmung, Gedächtnis, Kommunikation und Handlungen bis hin zur genetischen und molekularbiologischen Ebene. Neben den nicht-invasiven experimentellen Verfahren zur Untersuchung des menschlichen Gehirns wie der funktionellen Kernspintomografie und der Magnetenzephalografie nutzen die Wissenschaftler dabei auch Computersimulationen und Tierexperimente.

Die Erforschung der Hirnfunktionen soll auch dazu beitragen, die Entstehung neurologischer Erkrankungen besser zu verstehen. Außerdem werden am CIN diagnostische Verfahren der Neurologie weiterentwickelt. In diesem Bereich arbeiten neben Medizinern und Biologen auch Germanisten, Informatiker und Philosophen.

Für eine enge Verbindung zwischen Forschung und Anwendungspraxis in den Neurowissenschaften sorgt das Zentrum für Neurologie. Es wurde von der gemeinnützigen Hertie-Stiftung gemeinsam mit dem Land Baden-Württemberg, der Universität Tübingen, ihrer Medizinischen Fakultät und dem Universitätsklinikum Tübingen gegründet.

Die wissenschaftlichen Aktivitäten des Zentrums für Neurologie sind im Hertie-Institut für klinische Hirnforschung (HIH) gebündelt. Die Wissenschaftler des Hertie-Instituts konzentrieren sich auf die Erforschung neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson. Die Forschungsergebnisse sollen direkt in die Krankenversorgung einfließen. Daneben werden weitere Hirnerkrankungen wie Tumoren und Entzündungen erforscht.

Am Tübinger Bernstein-Zentrum für Computational Neuroscience (theoretische Neurowissenschaften) wird erforscht, wie das Gehirn Sinnesinformationen und Vorwissen zu einer schlüssigen Wahrnehmung unserer Umwelt kombiniert – eine Leistung, die bis heute auch nicht annähernd durch Computer imitiert werden kann. Die Wissenschaftler nutzen neuartige experimentelle Techniken, mit denen die Aktivität großer Gruppen von Nervenzellen gleichzeitig und sehr genau gemessen werden kann. Die Arbeiten sollen neue klinische und technologische Anwendungsmöglichkeiten eröffnen, zum Beispiel im Bereich des maschinellen Sehens oder in der Entwicklung und Verbesserung neuronaler Sinnesprothesen. Am Bernstein-Zentrum sind neben Wissenschaftlern der Universität und des Universitätsklinikums Tübingen sowie des CIN und des HIH auch Forscher des Tübinger Max-Planck-Instituts für biologische Kybernetik beteiligt.

Die Universität ist zudem als Standort am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) beteiligt. Die Tübinger Arbeitsgruppen des DZNE untersuchen Ursachen und Folgen neurodegenerativer Erkrankungen des alternden menschlichen Gehirns, insbesondere bei Parkinson und Alzheimer.

Speziell mit dem biologischen und maschinellen Sehen befassen sich Wissenschaftler im Sonderforschungsbereich 1233 „Robustheit des Sehens – Prinzipien der Inferenz und neuronale Mechanismen“. Das Sehen funktioniert bei vielen Säugetieren unter äußerst variablen Bedingungen. Sie können Objekte bei wechselnder Beleuchtung und aus verschiedener Perspektive verlässlich identifizieren. Diese Fähigkeit, die Forscher als robuste visuelle Inferenz bezeichnen, erfordert komplexe Berechnungen der Nervenzellen des visuellen Systems. Die Wissenschaftler wollen das biologische Sehen grundlegend verstehen und künstliche Sehsysteme nach diesem Vorbild weiterentwickeln.

Das Graduate Training Centre of Neuroscience (GTC) / International Max Planck Research School for Cognitive and Systems Neuroscience (IMPRS) ist das Herzstück der neurowissenschaftlichen Ausbildung in Tübingen. Es werden drei Masterstudiengänge und ein Promotionsprogramm mit ergänzenden neurowissenschaftlichen und Soft Skills Trainings durchgeführt. Die einzelnen Graduiertenprogramme bieten ein ausgesprochen breites Spektrum an neurowissenschaftlichen Forschungs- und Ausbildungsmöglichkeiten.

Das ERC-Projekt SPECFIN: Spektrale Fingerabdrücke neuronaler Interaktionen befasst sich mit der Frage, wie Kognition aus komplexen neuronalen Interaktionen innerhalb und zwischen Gehirnregionen resultiert. Wenn die Arbeit erfolgreich ist, wird sie einen Paradigmenwechsel in der kognitiven Neurowissenschaften darstellen, indem sie zwei weitgehend voneinander getrennte Disziplinen verbindet: die Elektrophysiologie des Menschen und der Affen. Gleichzeitig wird sie einen leistungsfähigen neuen Rahmen schaffen, um kognitive Prozesse in Form von mechanistischen, netzwerkartigen Bausteinen zu verstehen.

Sprache und Kognition

Ein Brückenschlag zwischen Geistes- und Naturwissenschaften

Die vielfältige linguistische Forschung an der Universität Tübingen zeichnet sich durch eine Kombination tiefer Untersuchungen zu Einzelsprachen und hochgradiger Interdisziplinarität aus: Das Tübinger Zentrum für Linguistik (TüZLi) dient als Plattform für die Koordination dieser Forschungsaktivitäten und bietet einen organisatorischen Rahmen für den interdisziplinären Ausbau der inner- und interfakultären Kooperation zwischen Sprach-, Kultur-, Kognitions- und Neurowissenschaften.

Leitidee ist die Entwicklung einer integrativen Sicht auf Sprache als Natur- und Kultur-Phänomen. Diese Perspektive verbindet die linguistischen Untersuchungen zur Struktur, Interpretation, Entwicklung und Verarbeitung von Sprache mit kognitions- und neurowissenschaftlichen Forschungen zu den biologischen Grundlagen und kulturwissenschaftlichen Betrachtungsweisen der kulturellen Ausformungen der menschlichen Sprache. Zielsetzung des Zentrums ist es, am Gegenstand Sprache einen Beitrag zum Brückenschlag zwischen Geistes- und Naturwissenschaften zu leisten.

Aktuelles Beispiel für die Verbundforschung am TüZLi ist der zum Juli 2009 eingerichtete Sonderforschungsbereich 833 "Bedeutungskonstitution – Dynamik und Adaptivität sprachlicher Strukturen". Gegenstand des SFB 833 ist die Frage, wie Bedeutung entsteht, sowohl im sprachlichen wie außersprachlichen Kontext als auch während der Sprachverarbeitung sowie unter den spezifischen Bedingungen einer Einzelgrammatik. An dem Forschungsverbund sind Sprachwissenschaft – Allgemeine Sprachwissenschaft, Computerlinguistik und Einzelphilologien – sowie Kognitionswissenschaften – Psychologie und Neurowissenschaften – beteiligt.

Das ERC-Projekt Wide Incremental learning with Discrimination nEtworks (WIDE) versucht, einen tieferen Einblick zu gewinnen, wie wir in der Alltagssprache Wörter bilden und verstehen. Es wird der radikale Vorschlag zugrunde gelegt, die buchstabenähnlichen Lauteinheiten ganz beiseite zu lassen und sich stattdessen auf die vielfältigen Details des Sprachsignals selbst zu konzentrieren. Ausgehend von den zehntausenden veränderlichen Merkmalen eines Sprachsignals will man künstliche neurale Netzwerke durch Versuch und Irrtum lernen lassen, welche Bedeutungen jeweils gemeint sind.

Ziel des Graduiertenkollegs 1808: Ambiguität – Produktion und Rezeption ist es, zu zeigen, dass durch Kooperation der sprachbezogenen Fächer neue Erkenntnisse hinsichtlich der Produktion und Rezeption, der Auslösung und Auflösung von Ambiguität gewonnen werden können. Dieses Ziel wird in der Überzeugung verfolgt, dass Ambiguität als Querschnittsphänomen ein geeignetes Paradigma für neue Formen der Zusammenarbeit verschiedener sprachbezogener Disziplinen darstellt.

Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen

Großer Forschungsbedarf bei intelligenten Systemen

Intelligente Systeme schließen autonom den Zyklus von Wahrnehmung, Handlung und Lernen. Es handelt sich um Systeme, die aus ihrer Wahrnehmung, zum Beispiel ihrer Umgebung, und ihren vorangegangen Erfahrungen ihre nächsten Handlungen steuern und aus den neu gewonnenen Erfahrungen lernen. Im Forschungsgebiet des Maschinellen Lernens werden Algorithmen entwickelt, die selbständig lernen, komplexe Zusammenhänge in großen, unübersichtlichen Daten zu erkennen. Mögliche Anwendungsbereiche solcher intelligenten Techniken sind allgegenwärtig, ob im Bereich automatischer Sprachverarbeitung, medizinischer Diagnoseverfahren oder selbstfahrender Autos. Trotz bahnbrechender Erkenntnisse in den letzten Jahren gibt es einen enormen Forschungsbedarf: Die Anwendungsbereiche von maschinellem Lernen sind nach wie vor sehr eingeschränkt. Die Forscherinnen und Forscher wollen besser verstehen, in welchen Fällen automatisch extrahiertes Wissen zuverlässige Ergebnisse erzeugt.

In der Kooperation Cyber Valley zwischen Partnern aus Forschungseinrichtungen und Industrie wollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler durch die Erforschung und Entwicklung intelligenter Algorithmen die digitale Zukunft aktiv mitgestalten. Das Land Baden-Württemberg soll in den kommenden Jahren zu einem Top-Standort im Bereich intelligenter Technologien werden. „Cyber Valley“ soll auch als Gründerplattform für marktfähige Anwendungen dienen, überall dort in der virtuellen und realen Welt, wo selbstlernende Systeme zum Einsatz kommen können.

Am Tübinger Bernstein-Zentrum für Computational Neuroscience (theoretische Neurowissenschaften) wird erforscht, wie das Gehirn Sinnesinformationen und Vorwissen zu einer schlüssigen Wahrnehmung unserer Umwelt kombiniert. Die Wissenschaftler nutzen neuartige experimentelle Techniken, mit denen die Aktivität großer Gruppen von Nervenzellen gleichzeitig und sehr genau gemessen werden kann. Die Arbeiten sollen auch neue klinische und technologische Anwendungsmöglichkeiten eröffnen, zum Beispiel bei der Entwicklung von robusten Bildverarbeitungsalgorithmen und bei der Verbesserung neuronaler Sinnesprothesen.

Speziell mit dem biologischen und maschinellen Sehen befassen sich Wissenschaftler im Sonderforschungsbereich 1233 „Robustheit des Sehens – Prinzipien der Inferenz und neuronale Mechanismen“. Das Sehen funktioniert bei vielen Säugetieren unter äußerst variablen Bedingungen. Sie können Objekte bei wechselnder Beleuchtung und aus verschiedener Perspektive verlässlich identifizieren. Diese Fähigkeit, die Forscher als robuste visuelle Inferenz bezeichnen, erfordert komplexe Berechnungen der Nervenzellen des visuellen Systems. Die Wissenschaftler wollen das biologische Sehen grundlegend verstehen und künstliche Sehsysteme nach diesem Vorbild weiterentwickeln.

In der regionalen Forschungsallianz System Mensch verfolgen Wissenschaftler die Vision, durch systemtheoretische Modellierung ein tiefgehendes Verständnis für das komplexe System Mensch zu erlangen. Die Erkenntnisse sollen für das Design technischer Systeme oder für die Entwicklung neuer Mensch-Maschine-Interaktionen nutzbar werden. Indem auch die Störanfälligkeiten des Systems Mensch erforscht werden, eröffnen sich zudem Ansätze zu neuen medizinischen Therapien.

Entwicklungen im Bereich des maschinellen Lernens haben das Potenzial, die Wissenschaft auf grundlegender Ebene zu verändern. Das Exzellenzcluster „Maschinelles Lernen: Neue Perspektiven für die Wissenschaft“ verfolgt das Ziel, das volle Potential des maschinellen Lernens für die Wissenschaft zu erschließen und zu verstehen, welche Veränderungen dies für wissenschaftliche Herangehensweisen mit sich bringen wird.

Die International Max Planck Research School for Intelligent Systems (IMPRS-IS) vereint das Max-Planck-Institut für intelligente Systeme mit der Universität Stuttgart und der Universität Tübingen zu einer gut sichtbaren und einzigartigen Graduiertenschule mit international anerkannten Lehrenden, die in diesem Themenfeld führend sind. Dieses Programm ist ein Kernelement der baden-württembergischen Cyber Valley Initiative zur Beschleunigung der Grundlagenforschung und der wirtschaftlichen Entwicklung im Bereich der künstlichen Intelligenz.

Das ERC-Projekt Probabilistic Automated Numerical Analysis in Machine learning and Artificial intelligence (PANAMA) wird die Effizienz und Sicherheit der künstlichen Intelligenz erheblich verbessern und Beiträge zu wissenschaftlichen, technologischen und gesellschaftlichen Herausforderungen Europas liefern. Es soll eine neue allgemeine Theorie für die Berechnung von Lernmaschinen und konkrete neue Algorithmen für einen Kernbereich des maschinellen Lernens entwickeln.

Molekularbiologie der Pflanzen

Pflanzliche Entwicklungsprozesse und Stressreaktionen

Das Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen (ZMBP) vereint Kompetenzen aus verschiedenen Fachbereichen der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät: Die Fachdisziplinen Genetik, Molekularbiologie, Biochemie, Nano-Biophysik, Zellbiologie, Physiologie und Entwicklungsbiologie kooperieren in der komplexen Pflanzenforschung.

Im Mittelpunkt steht die Erforschung grundlegender Entwicklungsprozesse der Pflanzen sowie die Reaktion von Pflanzen auf verschiedene Umwelteinflüsse wie Trockenheit, das Eindringen von Krankheitserregern oder Parasiten sowie die Etablierung von Symbiosen. Die pflanzlichen Forschungsobjekte sind vor allem die Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), Tabak, Paprika, Hornklee (Lotus japonicus) und Mais.

In den vergangenen Jahren wurden viele Schlüsselfaktoren in Pflanzen identifiziert, die zur pflanzlichen Entwicklung und Anpassung an Umweltfaktoren wie beispielsweise Krankheitserreger oder Wassermangel beitragen. Im Sonderforschungsbereich 1101 „Molekulare Kodierung von Spezifität in pflanzlichen Prozessen“ erforschen die Wissenschaftler, welche Mechanismen die Schlüsselfaktoren auslösen und wie diese bis in das atomare Detail funktionieren. Sie wollen wissen, wie die Pflanzenzelle eine spezifische biologische Leistung hervorbringt.

Die International Max Planck Research School „From Molecules to Organisms“ ist ein innovatives Graduiertenprogramm, das eine hervorragende interdisziplinäre Ausbildung in den Bereichen Struktur-, Molekular-, Zell- und Entwicklungsbiologie sowie Bioinformatik, Genomik und Evolutionsbiologie bietet.

Das ERC-Projekt „Chromatin Packing and Architectural Proteins in Plants“ (CHROMATADS) – Verpackungs- und Gerüstproteine des Chromatins in Pflanzen – zielt darauf ab, eine große Wissenslücke in der funktionellen Genomik der Pflanzen zu schließen und unser Verständnis der dreidimensionalen Chromatinstruktur wesentlich zu verbessern. Der Schwerpunkt liegt auf TADS (Topologically Associating Domains), welche die funktionellen und strukturellen Chromatindomänen darstellen, die das Genom abgrenzen.

Das Ziel des ERC-Projekts DeCoCt: Knowledge based design of complex synthetic microbial communities for plant protection besteht darin, mikrobielle Gemeinschaften aus natürlichen Felddaten zu sezieren, zu entwerfen und wiederherzustellen, die mit natürlichen Gemeinschaften konkurrieren und in der Lage sind, eine krankheitsverursachende Gemeinschaft in eine schützende umzuwandeln.

Bildung und Medien

Determinanten und Wirkmechanismen von Lern- und Wissensprozessen

Von der Funktionalität unseres Bildungssystems über die Rolle der sozialen Herkunft für den Bildungserfolg bis zur Verbesserung der Unterrichtsgestaltung – zu diesen Fragestellungen forschen Tübinger Wissenschaftler in einem interdisziplinären Kontext hinsichtlich kognitiver, sozialer und institutioneller Determinanten und Wirkmechanismen von Lern- und Wissensprozessen unter Einsatz moderner Medien. PCs, das World Wide Web und mobile Technologien gehören längst zu selbstverständlichen Kommunikationsmitteln, die dem Nutzer ein steigendes Maß an Medienkompetenz abverlangen und auch im Umfeld von schulischem und außerschulischem Lernen wichtige Hilfsmittel geworden sind.

In der Forschung kommen evidenz- und nutzenorientierte Strategien u.a. mit Schulleistungs- und Interventionsstudien zum Einsatz, die eine nachhaltige Forschung durch die Kooperation mit der Praxis in Schulen, Hochschulen, Museen und der Wirtschaft ermöglichen.

Für Politik, Wissenschaft und Gesellschaft stellt die Bildungsforschung ein hoch relevantes Thema dar, an dessen Erforschung in Tübingen nicht nur das Institut für Erziehungswissenschaft beteiligt ist, sondern auch das Institut für Soziologie und das außeruniversitäre Institut für Wissensmedien.

Das Hector-Institut für Empirische Bildungsforschung wurde im September 2014 als Forschungsinstitut innerhalb der Universität Tübingen gegründet. Als breit angelegtes Institut nutzt es sowohl für Forschung und Lehre als auch bei der Umsetzung von Verbesserungen in der Praxis systematisch den Wissensschatz aus Psychologie, Erziehungswissenschaft und verwandten Disziplinen.

Im Rahmen der Exzellenzinitiative hat die Universität Tübingen die „Graduate School on Learning, Educational Achievement, and Life Course Development“ (LEAD) eingerichtet. Die Forschungsprojekte über Lernen, Leistung und lebenslange Entwicklung sollen Antworten auf drängende Fragen im Bildungsbereich geben.

Der Leibniz-WissenschaftsCampus Tübingen zielt konkret auf die Schaffung eines eng und strategisch ausgerichteten Netzwerks, um Fragen der Nutzung digitaler Medien in bildungsbezogenen, organisationalen und informellen Kontexten weiterzuentwickeln und das wissenschaftliche Umfeld für diese Thematik zu stärken. Die Wissenschaftler erforschen, wie die Schnittstellen, die durch digitale Technologien Zugriff auf unzählige Informationen ermöglichen, beschaffen sein müssen, um Wissenserwerb, Verstehen, Wissensaustausch, Entscheiden oder Problemlösen optimal zu fördern.

Mikrobiologie und Infektionsforschung

Gebündeltes Knowhow zur Erforschung von Infektionen

Infektionen werden vor allem erforscht, um sie effizient bekämpfen zu können. Fortschritte können sich dabei nur ergeben, wenn Bereiche wie Medizin, Biologie, Biochemie, Pharmazie und Bioinformatik eng zusammenarbeiten. An der Universität Tübingen kooperieren Forscher aus all diesen Bereichen im Interfakultären Institut für Mikrobiologie und Infektionsmedizin Tübingen (IMIT).

Ein wichtiger Ansatzpunkt für die Bekämpfung von bakteriellen Infektionen ist die Zellhülle der Bakterien. Ihre Erforschung steht im Mittelpunkt des Sonderforschungsbereichs 766 „Die bakterielle Zellhülle. Struktur, Funktion und Schnittstelle bei der Infektion“. Ein zweiter Themenkomplex im Sonderforschungsbereich ist die Wechselwirkung zwischen krankheitserregenden Bakterien und ihren Wirtszellen bei Menschen, Mäusen und Pflanzen.

Im Sonderforschungsbereich Transregio 34 „Pathophysiologie von Staphylokokken in der Post-Genom-Ära“ steht ein Bakterium namens Staphylococcus aureus, das eine ganze Reihe von schweren Infektionen wie Blutvergiftung, Wundinfektionen, Lungen- oder auch Herzklappenentzündungen verursachen kann.

Tübingen ist außerdem ein Standort des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung (DZIF).

Das Graduiertenkolleg 1708: Molecular Principles of Bacterial Survival Strategies beschäftigt sich mit den Strategien, mit denen Bakterien ungünstige Umweltbedingungen ertragen und so die Besiedlung neuer Lebensräume und Wirte ermöglichen. Das Graduiertenkolleg bietet eine interdisziplinäre Plattform für die Grundlagenmikrobiologie in Tübingen.

Cyanobakterien sind die einzigen Prokaryonten, die eine oxygene Photosynthese durchführen. Sie haben einen enormen Einfluss auf die biogeochemischen Zyklen der Erde gehabt. In den letzten Jahren wurden Cyanobakterien zunehmend als „Zellfabriken“ für eine nachhaltige Wirtschaft untersucht.  Die Forschungsgruppe 2816: The Autotrophy-Heterotrophy Switch in Cyanobacteria: Coherent Decision-Making at Multiple Regulatory Layers befasst sich mit der Funktion und Kontrolle von wichtigen Enzymen, Pfaden und Regulatoren des Stoffwechsels und deren Zusammenspiel, um die versteckten regulierenden Schichten zu identifizieren, die die zentralen Stoffwechselwege innerhalb dieser Bakterien organisieren.

Das Exzellenzcluster CMFI - Kontrolle von Mikroorganismen zur Bekämpfung von Infektionen arbeitet an der Entwicklung neuer zielgerichteter Wirkstoffe, die sich positiv auf Mikrobiome, die Kolonien von potenziell schädlichen Mikroorganismen, die auf dem menschlichen Körper leben, auswirken.

Das ERC-Projekt APOQUANT: The quantitative Bcl-2 interactome in apoptosis untersucht die bisher unbekannten mitochondrialen Signalnetzwerke, die es Krebszellen ermöglichen, den Tod zu überlisten.

Apoptose, der programmierte Zelltod, ist für die Entwicklung eines Lebewesens, seine Immunfunktionen und die Aufrechterhaltung der Funktionen des Gewebes entscheidend, aber bei Erkrankungen wie zum Beispiel Krebs oder neurodegenerativen Krankheiten häufig gestört. Das ERC-Projekt „APOSITE: Apoptotic foci: composition, structure and dynamics zielt darauf ab, die Zusammensetzung, Dynamik und Struktur apoptotischer Schwerpunkte zu entwirren und zu verstehen.

Translationale Immunologie und Krebsforschung

Komplexe Grundlagenforschung für Patienten

Bei den großen Forschungsthemen Immuntherapie und Überwindung der Therapieresistenz solider Tumoren liegt die Aufmerksamkeit der Forscher des Interfakultären Instituts für Zellbiologie ganz auf der komplizierten Immunabwehr des Körpers. Denn es geht zwar bei Autoimmunerkrankungen und bei Krebs um verschiedene Krankheiten und Forschungsansätze. Doch Grundlage weiterer Fortschritte bildet die Erkenntnis, dass die menschliche Immunabwehr je nach genetischer Veranlagung unterschiedlich reagiert.

So geht man zum Beispiel bei Multipler Sklerose oder Diabetes davon aus, dass bei bestimmter genetischer Disposition manche Krankheitserreger körpereigenen Strukturen ähneln und das Immunsystem beim Kontakt mit den Erregern ein Abwehrprogramm einschaltet, dass sich dann auch gegen den eigenen Körper richtet. Es kommt zu Überreaktionen. Bei Krebserkrankungen hingegen müsste die Immunabwehr sogar gestärkt werden.

Ergebnisse der Spitzenforschung zum komplexen Thema Krebs mit mehr als 200 Erkrankungsarten rasch vom Labor ans Krankenbett zu bringen, ist eine der Aufgaben des Südwestdeutschen Tumorzentrums. Enge Kontakte bestehen im Bereich Krebsforschung außerdem zum Standort Tübingen des Deutschen Konsortiums für Translationale Krebsforschung der Helmholtz-Gemeinschaft.

Der SFB Transregio 209: Leberkrebs - neue mechnistische und therapeutische Konzepte in einem soliden Tumormodell untersucht drei Bereiche von Mechanismen, welche die Leberkarzinogenese prägen. Die Ziele sind über das Leberkrebsmodell hinaus relevant und helfen bei der Erforschung anderer solider Tumormodelle.

Das stark erhöhte Auftreten des Cholangiokarzinoms (CCC oder Gallengangskarzinom), eines besonders aggressiven Lebertumortyps, für den es derzeit keine systemische Therapie gibt, wird im Rahmen des ERC-Projekts CholangioConcept: Functional in vivo analysis of cholangiocarcinoma development, progression and metastasis untersucht.

Das Exzellenzcluster „Individualisierung von Tumortherapien durch molekulare Bildgebung und funktionelle Identifizierung therapeutischer Zielstrukturen (iFIT)“ bündelt verschiedene Bereiche der Krebsforschung und konzentriert sich mit modernsten bildgebenden Verfahren auf die Möglichkeiten, wie Tumore Stress im menschlichen Körper überwinden.

Die Forschungsgruppe 2314:  Targeting therapeutic windows in essential cellular processes for tumor therapy hat das Ziel, neue Zielstrukturen für die Therapie solider Tumoren zu identifizieren und in einer Kombination von genetischen und Molekül-basierten Strategien zu validieren. Der Arbeit liegt die Hypothese zugrunde, dass Tumorzellen durch den Selektionsdruck, in nicht optimalen Umgebungen zu wachsen, unabhängig von den spezifischen Mutationen von einer Vielzahl von Änderungen in einer Reihe grundlegender zellulärer Prozesse abhängig sind.

Das ERC-Projekt APOQUANT: The quantitative Bcl-2 interactome in apoptosis untersucht die bisher unbekannten mitochondrialen Signalnetzwerke, die es Krebszellen ermöglichen, den Tod zu überlisten.

Das ERC-Projekt MUTAEDITING: Mutation-driven immunoediting of human cancer? untersucht die Wechselwirkungen zwischen genetischen Veränderungen (Mutationen von Krebszellen im Laufe einer Krebserkrankung) mit den Reaktionen des menschlichen Immunsystems. Das Ergebnis wird einen entscheidenden Einfluss auf die Krebstherapie der Zukunft haben.

Apoptose, der programmierte Zelltod, ist für die Entwicklung eines Lebewesens, seine Immunfunktionen und die Aufrechterhaltung der Funktionen des Gewebes entscheidend, aber bei Erkrankungen wie zum Beispiel Krebs oder neurodegenerativen Krankheiten häufig gestört. Das ERC-Projekt „APOSITE: Apoptotic foci: composition, structure and dynamics“ zielt darauf ab, die Zusammensetzung, Dynamik und Struktur apoptotischer Schwerpunkte zu entwirren und zu verstehen.

Geo- und Umweltforschung

Wasser, Klima, Energie – Zukunftsthemen der Menschheit

Die Verfügbarkeit von sauberem Wasser, die Belastung der Umwelt mit Schadstoffen, die Rohstoffversorgung, die Entwicklung des globalen Klimas – zahlreiche wichtige Themen ergeben sich für die Zukunft der Menschen im Geo- und Umweltbereich. Den weit gefächerten Forschungsfragen stehen am Tübinger Zentrum für Angewandte Geowissenschaften (ZAG) fast ebenso breite Kompetenzen gegenüber, die über viele Jahrzehnte gewachsen sind. Fachgebiete sind unter anderem Hydrogeochemie und -geologie, Umweltchemie und -physik, Geomikrobiologie, Geophysik und Sedimentologie.

Im Sonderforschungsbereich 1253 „CAMPOS – Catchments as Reactors: Schadstoffumsatz auf der Landschaftsskala“ erarbeiten Wissenschaftler neue Ansätze zur Quantifizierung des Transport- und Umsetzungsverhaltens von Schadstoffen in Fließgewässern, Grundwasser und Boden. Ziel ist es, realistischere Vorhersagen über die Entwicklung der Wasser- und Bodenqualität unter sich ändernden Umweltbedingungen treffen zu können.

Der Fokus des Sonderforschungsbereichs 1070 „RessourcenKulturen“ ist die soziokulturelle Dynamik, die sich aus der Nutzung von Ressourcen ergibt. Hauptziele sind die Neukonzeption des Ressourcenbegriffs in der Kulturwissenschaft, die Identifizierung diachroner soziokultureller und politischer Entwicklungen, das Verständnis der Identitätsbildung in Bezug auf menschliche Migrationen und ein besseres Verständnis der symbolischen Dimension von Ressourcen.

Im Schwerpunktprogramm der Deutschen Forschungsgemeinschaft 1372 „Tibetan Plateau: Formation – Climate – Ecosystems“ wird die Entstehung des Tibet-Plateaus erforscht. Es gehört neben Arktis und Antarktis zu den Schlüsselregionen der Erde, in denen anthropogene Veränderungen tiefgreifende Auswirkungen auf die weltweite Umweltentwicklung haben. In den Geowissenschaften wird außerdem das Schwerpunktprogramm der Deutschen Forschungsgemeinschaft 1803 „Earthshape“ koordiniert. Darin untersuchen Wissenschaftler die Wechselwirkungen zwischen biologischen und geomorphologischen Prozessen wie zum Beispiel von Erosion unter Einbeziehung von tektonischen Prozessen wie beispielsweise der Gebirgsbildung.

Auf der Basis der hervorragenden interdisziplinären Vernetzung und Ausrichtung auf immer komplexere Umweltthemen soll die Forschung an der Universität Tübingen künftig in einem neuen zentralen Gebäude, dem Geo- und Umweltzentrum (GUZ), gebündelt werden, das in enger Nachbarschaft zu den anderen naturwissenschaftlichen Disziplinen auf dem Campus Morgenstelle angesiedelt wird.

Ein nachhaltiges Ressourcenmanagement des Grundwassers im Rahmen von Klimawandel und Landnutzungsänderungen erfordert vorhersagekräftige Modelle, die alle relevanten hydrologischen und (biogeo)chemischen Prozesse als gekoppelte Systeme simulieren und dabei explizit Rückkopplungsmechanismen berücksichtigen. Das Graduiertenkolleg 1829 „Integrated Hydrosystem Modelling“ befasst sich mit den entsprechenden bisher ungeklärten Prozessbeschreibungen.

Das ERC-Projekt EXTREME: EXtreme Tectonics and Rapid Erosion in Mountain Environments bietet erstmals einen ganzheitlichen Modellierungs- und Datenerfassungsansatz, der die zeitliche und räumliche Entwicklung aller Aspekte der tektonischen Platteneckenentwicklung quantifiziert. EXTREME wird ein globales Verständnis von kontinentaler Verformung in Bezug auf atmosphärische und feste Erde liefern.

Ziel des ERC-Projekts O2RIGIN: From the origin of Earth's volatiles to atmospheric oxygenation ist es, den Zusammenhang zwischen endogenen und exogenen Prozessen unseres Planeten zu verstehen, die zum Redoxkontrast zwischen Erdoberfläche und Erdinneren führten.

Menschliche Evolution und Archäologie

Die kulturelle Entwicklung der Menschheit

Am Tübinger Institut für Ur- und Frühgeschichte und der Forschungsstelle "The Role of Culture in Early Expansions of Humans" (ROCEEH), an der die Universität Tübingen beteiligt ist, steht die kulturelle Entwicklung der ersten Hominiden zum Menschen im Vordergrund. Die ersten Anfänge gehen in die Zeit vor 2,5 Millionen Jahren zurück und reichen bis in die jüngere Altsteinzeit. Dafür müssen die Forscher verschiedene Kontinente bereisen. Denn heute geht man davon aus, dass die Menschen einen gemeinsamen Ursprung in Afrika haben und sich von dort aus in verschiedenen Ausbreitungswellen über die Erde verteilten.

Die Entwicklungsgeschichte des Homo sapiens an sich ist noch längst nicht in allen Details erforscht. Die Forscher versuchen in diesem Großprojekt jedoch auch die Frage zu beantworten, warum die Ahnen der heutigen Menschen so erfolgreich waren und sich gegen alle anderen Hominiden durchsetzen konnten. Im Zusammenhang mit wechselnden Umweltbedingungen und den biologischen Grundlagen der menschlichen Entwicklung werden von Tübingen aus archäologische Funde aus allen Teilen der Erde untersucht. Dazu trägt das Tübinger Interfakultäre Zentrum für Archäologie (TZA) bei, in dem auch die naturwissenschaftliche Archäologie stark vertreten ist. Eine enge Kooperation über die Zusammenarbeit in der Forschungsstelle ROCEEH hinaus besteht mit der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung im Tübinger Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment.

Der Fokus des Sonderforschungsbereichs 1070 „RessourcenKulturen“ liegt auf der soziokulturellen Dynamik, die sich aus der Nutzung von Ressourcen ergibt. Hauptziele sind die Neukonzeption des Ressourcenbegriffs in der Kulturwissenschaft, die Identifizierung diachroner soziokultureller und politischer Entwicklungen, das Verständnis der Identitätsbildung in Bezug auf menschliche Migrationen und ein besseres Verständnis der symbolischen Dimension von Ressourcen.

Das ERC-Projekt CROSSROADS: Human Evolution at the Crossroads konzentriert sich auf das frühe Paläolithikum und untersucht Hypothesen über die früheste menschliche Besiedlung Europas und die Entwicklung und Anpassung der frühen europäischen Hominini. Dieses interdisziplinäre Großprojekt wird ein Meilenstein in der Paläoanthropologie des Balkans sein und wird seine fossile und paläolithische Vergangenheit kontextualisieren.

Das ERC-Projekt STONECULT: Do early stone tools indicate a hominin ability to accumulate culture? untersucht, ob frühe Steinwerkzeuge eher der Technologie von Menschenaffen oder von modernen Menschen ähneln. Die Ergebnisse und Schlussfolgerungen von STONECULT werden daher mehrere Bereiche gleichzeitig berühren (z. B. Anthropologie, Archäologie, vergleichende Psychologie, Ethologie und Primatologie).

Das ERC-Projekt PALAEOSILKROAD: A Silk Road in the Palaeolithic: Reconstructing Late Pleistocene Hominin Dispersals and Adaptations in Central Asia ist ein multidisziplinäres archäologisches Projekt, das die Entdeckung paläolithischer Fundorte im innerasiatischen Bergkorridor zum Ziel hat und die Hypothese untersucht, dass pleistozäne Zerstreuungen während des letzten Gletscherzyklus (vor ca. 110 000 - 15 000 Jahren) im Zusammenhang mit klimatischen Impulsen stehen.

Die Tübinger Forschungslandschaft umfasst weitere Profilbereiche sowie eine ganze Reihe von Sonderforschungsbereichen, Sonderforschungsbereichen Transregio und Forschungsgruppen der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

Die Universität engagiert sich in der Ausbildung der Nachwuchswissenschaftler in Graduiertenkollegs der Deutschen Forschungsgemeinschaft und in von der Universität Tübingen eingerichteten interdisziplinär angelegten Promotionsverbünden. Die strukturierten Promotionsprogramme und Promotionsverbünde sind in die Graduiertenakademie als Dacheinrichtung eingebunden.