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Arbeitsgruppenleitung
Dr. Michael Gudo
e-mail: michael.gudo[at]morphisto.de
Die Kernkompetenzen der Arbeitsgruppe liegen im Bereich der Konstruktionsmorphologie, Evolutionsbiologie (Mechanismen und Faktoren oder Evolution), Frankfurter Evolutionstheorie (Morphoprozess-Theorie), der Histologie, der Großphylogenie der Stammbäume des Tierreiches, der Bauplan-Evolution und der Verknüpfung von empirisch biologisch/paläobiologischen Forschungsthemen mit wissenschaftstheoretischen und wissenschaftshistorischen Aspekten.
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Mitarbeiter |
Dr. Manfred Grasshoff
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Tareq Syed
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Holger Granz
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Mathias Reinke
Doktorand
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Nina Kurrle
studentische Mitarbeiterin,
Chemielaborantin (Histologielabor)
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Aktuelle Forschungsthemen
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Kreationismus versus Evolution
Der Kreationismus gilt heute als eine Bedrohung des evolutionsbiologischen Argumentierens. Es wird in ihm - insbesondere in der amerikanischen Debatte - eine Alternativtheorie zur Evolutionstheorie erblickt. Diese Alternative setzt in verschiedenen Varianten den Schöpfungsbericht an die Stelle evolutionsbiologischer und paläontologischer Argumente und Begründungszusammenhänge. Eine kritische Auseinandersetzung mit dieser Bewegung ist schon allein deshalb schwierig, weil mit dem Ausdruck "Kreationismus" die unterschiedlichsten weltanschaulichen, religiösen und sektiererischen Strömungen bezeichnet werden. In Konsequenz haben sich derzeit mehrere Fronten aufgetan, an denen ein gegenseitiger Schlagabtausch (Schöpfung gegen Evolution) stattfindet, ohne dass jedoch die jeweils vorgetragenen Argumente in ihrem historischen und wissenschaftstheoretischen Kontext analysiert würden. Bemerkenswerterweise wird nämlich regelmäßig übersehen, dass der Kreationismus nicht ausschließlich eine Gegenbewegung gegen die Evolutionstheorie war, sondern im engen Zusammenhang der Darwinschen Evolutionstheorie diskutiert wurde. Wenn also heute der Kreationismus als Bedrohung der Evolutionstheorie dargestellt wird, so kann dies nur dann gelten, wenn man vermutet, dass die Evolutionstheorie synonym zum Darwinismus ist. Kritik am Darwinismus wird somit oft als Kritik an der Evolutionstheorie schlechthin verstanden. Dass dies nur teilweise stimmt, ist schon daran zu sehen, dass gerade ein Kritiker des Darwinismus in der Form der neudarwinistischen Theorie, nämlich Steven Jay Gould, sich immer wieder mit dem Kreationismus auseinandergesetzt hat, ohne deshalb den evolutionsbiologischen Aspekt vollständig dem Darwinismus als einzig möglicher Evolutionstheorie zu überlassen. Tatsächlich gibt es verschiedenste Evolutionstheorien und viele Anti-Darwinistische Theorien, die sich konkret mit genau denjenigen Problemen befassen, die von Kreationisten als "Beweise" gegen Evolution und für den Schöpfungsglauben angeführt werden. Wenn "Die Evolutionstheorie" von Kreationisten angegriffen wird, so ist zu allererst zu fragen, welche Evolutionstheorie denn überhaupt gemeint ist, und wenn es um Probleme und Unzulänglichkeiten der Neodarwinistischen (Synthetischen) Konzeption geht, so ist im zweiten Schritt darauf hinzuweisen, dass Probleme und offene Fragen vielmehr Forschungsmotivationen darstellen und keinesfalls "Beweise" gegen den Vorgang der Evolution sind.
Mit unseren eigenen Forschungen in diesem Bereich versuchen wir:
- Kreationistische Konzepte als unwissenschaftlich zu entlarven (==> hier ein Text zum physikotheologischen Hintergrund des Kreationismus)
- Die versuchten Einflussnahmen durch Kreationisten auf bildungspolitische Entscheidungen aufzudecken
- Umfassend und fundiert über verschiedene Formen des Kreationismus zu informieren (siehe hierzu auch unsere Fortbildungs-Veranstaltungs-Kalender)
- Gewisse Probleme innerhalb der Evolutionsbiologie aufzugreifen und wissenschaftlich zu bearbeiten.
- Empirische und theoretische (methodologische) Forschungen miteinander zu verknüpfen und die Methoden-Abhängigkeit von Forschungsergebnissen aufzuzeigen
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Mitarbeiter & Kooperationspartner
Dr. Dr. Mathias Gutmann
Dipl. Chem. Holger Granz
Dipl. Biol. Tareq Syed
Publikationen
>> gedruckte Publikationen
>> Internet-Materialien
Online-Artikel
>> Geoscience-Online (g-o.de)
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Hydro-Bionik (Hydrobionik, Hydronik)
Die Bionik hat das Ziel, einerseits Prinzipien und Prozesse der Natur für die Technik nutzbar zu machen und andererseits die Natur mit Methoden der Technik besser verstehen zu können. Die Bionik versucht also, Konstruktionsweisen von Lebewesen mit technischen Materialien und Systemen nachzubauen. Man möchte von ‘der Natur’, von ‘den natürlichen Konstruktionen’ lernen, und baut demzufolge z.B. Roboter in Form von Spinnen (d.h. mit acht Beinen, entsprechender Hydraulik und Scharniergelenken), überzieht Flugzeuge mit einer rauen Oberfläche (‘Haifischhaut’) oder entwickelt schmutz- und wasserabweisende Fassadenfarben, die eine ähnliche Struktur haben wie die Oberfläche der Lotusblütenblätter.
Insgesamt ist festgzuhalten, dass in der Bionik vielmehr die Entwicklung neuer Apparate im Vordergrund der Arbeiten steht und nicht evolutionsbiologische oder im biologischen Sinne konstruktionsmorphologische Fragestellungen. Es geht der Bionik somit mehr um eine Inspiration für die Apparatetechnik, als um eine Klärung biologischer Fragestellungen. Dass gerade hierbei nach dem Prinzip der „wechselseitigen Erhellung“ auch neue Betrachtungsmöglichkeiten für Lebewesen gefunden werden, ist ein vermuteter Nebeneffekt. Für den erkenntnistheoretischen Wert der Bionik ist aber zu bedenken, dass bei Lebewesen natürlich nur solche Bauprinzipien gefunden werden können, die technisch bereits erschlossen sind, denn sonst würde man sie gar nicht als technische Prinzipien erkennen.
Eine methodisch reflektierte Bionik, die auch gegenüber hydraulische Beschreibungen nicht blind ist, bezeichnen wir hingegen als ‘Hydro-Bionik’ . Im Rahmen der in diesem Kontext durchzuführenden Projektarbeiten, soll eine systematische Ausrbeitung erfolgen.
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Mitarbeiter & Kooperationspartner
Dr. Manfred Grasshoff
Dipl. Biol. Tareq Syed
Mathias Reinke
Publikationen
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Konstruktions-Morphologie
Konstruktionsmorphologie stellt die funktionellen Zusammenhänge im Körperaufbau von Organismen in den Vordergrund. Untersucht wird das mechanisch kohärente Zusammenspiel anatomischer Strukturen und deren Materialeigenschaften. Hierbei spielen Muskeln, Knochen und Bindegewebe eine ebenso wichtige Rolle, wie flüssigkeitsgefüllte Hohlräume. Organismen werden primär als hydraulische Konstruktionen dargestellt und als solche untersucht. Diese Betrachtungsweise eröffnet einen fundamental neuen Zugang zu den Lebewesen, denn hierdurch werden nicht Merkmalskompositionen, sondern vielmehr die Funktionierensweisen in den Vordergrund gestellt.
Konstruktionsmorphologie bietet damit eine entscheidende Voraussetzung vor die Bionik, d.h. für die Umsetzung konstruktioneller Lösungen aus biologischen Systemen in technische Konstruktionen.
Wir führen konstruktionsmorphologische Untersuchungen an allen Organismengruppen durch, sowohl im Rahmen eigener Projekte, als auch in Ihrem Auftrag. Eine Basis bildet hierbei oft die klassische anatomische und histologische Präparation, wobei die Innovationen der Konstruktionsmorphologie in der biomechanischen Interpretation, der Visualisierung von Kräftemustern (u.a. mit Hilfe von FEM/FEA) und der Untersuchung der Materialeigenschaften liegt.
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Mitarbeiter & Kooperationspartner
Dr. Manfred Grasshoff
Prof. Dr. Wolfgang Oschmann
Dipl. Biol. Tareq Syed
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Evolutionstheorie (Morphoprozesstheorie der Evolution) und Evolutionsgeschichtsforschung
Die Morphoprozesstheorie der Evolution ist als Weiterentwicklung der Frankfurter Evolutionstheorie anzusehen. Lebewesen unterliegen als chemomechanische Energiewandler den thermodynamischen Prinzipien und müssen sich im Laufe ihres individuellen Lebens wandeln, weil energiewandelnde Prozesse einem ständigen dynamischen Wandel unterliegen. Evolution ist somit eine Konsequenz der Konstruktion der Organismen; Evolution ist ein Morphoprozess, der seit vielen Millionen Jahren abläuft und von einer Generation an die nächste weitergetragen wird. Dieser Vorgang wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst.
Gegenstand der Morphoprozessforschung ist, den Einfluss und Geltungsbereiche der Evolutionsfaktoren zu bestimmen, zwischen kontinuierlichen und episodischen Faktoren zu unterscheiden, und für die Evolutionsgeschichtsforschung diejenigen Evolutionsfaktoren herauszusuchen, die zur Rekonstruktion von Bauplanwandlungen geeignet sind.
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Mitarbeiter & Kooperationspartner
Dr. Manfred Grasshoff
Dipl. Biol. Tareq Syed
Publikationen
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| Großphylogenie der Metazoen ("New Animal Phylogeny")
Innerhalb der vielzelligen Tiere (=Metazoa) unterscheiden Zoologen ca. 35 Stämme (Phyla), d.h. eine begrenzte Zahl von Bauplänen, innerhalb derer sich die heute bekannte unübersehbare Artenfülle entwickelte. Der Evolutionsbegriff umfaßt selbstredend sowohl Aufspaltung von Arten und Unterarten als auch die Entstehung grundsätzlich neuer Baupläne. Soll nur die Entstehung der verschiedenen Baupläne in einem Abstammungsschema wiedergegeben werden, so spricht man häufig von einer "Großphylogenie".
Die Großphylogenie der Metazoa ist neuerdings ein besonders kontroverses Feld, da molekularbiologische Daten (sogenannte "New Animal Phylogeny") ein Stammbaumschema implizieren, welches mit den bisherigen, morphologisch erarbeiteten Szenarien unvereinbar zu sein scheint. Eine Lösung des Problems erscheint aber möglich, wenn anagenetische Modellierungen, d.h. Aufweis schrittweiser morphologischer Umbauten, stärkere Berücksichtigung finden als bisher. Beispielsweise ist die auf Studien an Entwicklungsgenen basierende Hypothese eines segmentierten "Urbilateriers" hervorragend mit der 30 Jahre vorher konzipierten Hydroskelett-Theorie W.F.Gutmanns vereinbar. Dieses konstruktionsmorphologisch begründete Modell zur Großphylogenie der Metazoa kann insbesondere konkrete Begründungen dafür liefern, warum in vielen Stammlinien die Segmentation und Coelomräume des Urbilateriers sekundär verloren gegangen sein müssen.
Indem wir fundierte Analysen der vorgebrachten molekularbiologischen, klassisch morphologischen und konstruktionsmorphologischen Modelle zur "Großphylogenie" der Metazoen vornehmen und die Stammbäume miteinander vergleichen, haben unsere Forschungen das Ziel, klar zwischen Anagenese und Phylogenese zu trennen und die Unterschiede herauszuarbeiten.
Unsere Forschungen konzentrieren sich vor allem auf
- Die Entstehung der Metazoen
- Die Aufspaltung der Haupt-Evolutionslinien des Tierreiches
- Die "Ecdysozoen-Articulaten"-Problematik
- Die Deuterostomier-Evolution
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Mitarbeiter & Kooperationspartner
Jun. Prof. Dr. Dr. Mathias Gutmann
Dr. Manfred Grasshoff
Dipl. Biol. Tareq Syed
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| Evolution hydraulischer Konstruktionen (Modellierung und Simulation)
Untersucht man Lebewesen auf einer biotechnischen Ebene, so stellen sie sich als komplexe Konstruktionen dar, deren Körperformen und Bewegungen als Interaktion von verspannenden, kräfteerzeugenden und kräfteübertragenden Strukturen generiert werden. Hierarchisch organisierte, flüssigkeitsgefüllte Körperhohlräume, die als Hydroskelette sowohl Muskelkräfte übertragen als auch die Körperform mitbestimmen, spielen hierbei eine wesentliche Rolle.
Konstruktionsmorphologische Ableitungen zeichnen den Evolutionsverlauf nach, indem ausgehend von konstruktions-analytischen Untersuchungen die Baupläne von Tieren in ingenieursmäßiger Weise verstanden und dargestellt werden. Hiervon ausgehend lassen sich plausible Szenarien für den Evolutionsverlauf nachzeichnen ("rekonstruieren"). Ergebnis sind anagenetische Transformationslinien, die zeigen, wie ein Bauplan schrittweise in einen anderen Bauplan gewandelt wurde.
Mittlerweie liegen solche Ableitungsmodelle füralle Hauptevolutionslinien des Tierreiches vor. Im Rahmen unserer akuellen Forschungen werden einige dieser Linien überarbeitet und weiter detailliert. Hierzu zählen insbesondere:
- Die Evolutionlinie der Chordaten
- Die Evolutionslinie der Echinodermen (DFG GU566/1-1)
- Diie Evolution des Landganges der Tetrapoden (mit besonderer Berücksichtigung des Schultergürtel-Apparates)
- Die Evolutionslinie der Coelenteraten/Cnidarier
Ein wichtiger Punkt im Rahmen der aktuellen Arbeiten ist der Einsatz moderner Analysemethoden. Bisher gab es jedoch keinerlei Möglichkeiten, die Hydrodynamik von Körperfüllungen, die Wirkweise von Druckkräften und Verspannungsverhältnissen, sowie Bewegungsabläufe im räumlichen Gefüge organismischer Konstruktionen darzustellen und zu quantifizieren.
Die Forschungsarbeiten befassen sich mit zwei Aspekten:
- die Entwicklung eines Programmes zur Modellierung hydraulischer Konstruktionen und
- die Modellierung, Simulation und Visualisierung von Evolutionsverläufen ausgewählter Tierkonstruktionen.
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Mitarbeiter & Kooperationspartner
Dipl. Biol. Tareq Syed
Prof. Dr. Dominique Homberger
Prof. Dr. Holger Preuschoft
Jun. Prof. Dr. Dr. Mathias Gutmann
Dr. Manfred Grasshoff
Dr. Karl Edlinger
Publikationen
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Histologie und Vergleichende Anatomie
Histologie ist die Materialtechnik der Organismen. Ausgehend von Dünn-, Semidünn- oder Ultradünnschnitten werden die Zusammensetzungen von Körpergeweben bestimmt und hierüber schließlich die Materialeigenschaften von Organen und Organsystemen untersucht. Histologische Präparationen sind geeignet, den Anteil zugfester, elastischer und kontraktiler Fasern zu bestimmen. Die 3D-Rekonstruktion liefert Einblicke in die räumliche Organisation. In Kombination mit konstruktionsmorphologischer Interpretation läßt sich auf diese Weise ein mechanisch kohärentes Gesamtbild des Aufbaus eines Organismus erhalten.
Neben diesen auf die Bionik abzielenden Untersuchungsverfahren führen wir histologische Präpartionen jeder Art durch. Die Möglichkeiten der selektiven Gewebe-, Zell- und Zellstruktur-Darstellung eröffnen ein schier unerschöpfliches Feld von Möglichkeiten. Wir führen in Ihrem Auftrag nicht nur histologische Präparationen durch, sondern auch die notwendigen Recherchen und Untersuchungen, die zur gezielten Darstellung bestimmter Gewebe- und Zelltypen notwendig sind.
3D-Rekonstruktionen bieten ein anspruchvolles Werkzeug zur Analyse. Dabei eigenen sich weich und hart eingebettete Präparate gleichermaßen für die Rekontruktion. Hierzu haben wir eigene Software-Pakete entwickelt.
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Mitarbeiter & Kooperationspartner
Prof. Dr. Günther Fleissner
Dr. Gerta Fleissner
Nina Kurrle
Publikationen
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