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17.06.2015, 15:30 Uhr

Klasse für Naturwissenschaften und Medizin, 568. Sitzung

Prof. Dr. Onur Güntürkün, Bochum: Die vielfache Evolution des Denkens; Prof. Dr. Frank Neese, Mülheim: Grundlegende Einblicke in die Speicherung von chemischer Energie in der Photosynthese

Die vielfache Evolution des Denkens
Prof. Dr. Onur Güntürkün, Bochum

Die Fähigkeit zu komplexem Denken hat uns Menschen unsere einzigartig dominierende Stellung in der Welt verliehen. Unser Denken basiert größtenteils auf neuronalen Interaktionen von Milliarden Nervenzellen unserer Hirnrinde (Cortex). Die Verschaltungsprinzipien dieser corticalen Zellen des Menschen sind identisch mit denen von Cortexneuronen anderer Säugetiere wie z. B. Schimpansen, Katzen oder Ratten. Der große Unterschied ist: wir haben erheblich mehr von diesen corticalen Zellen als andere Säugetiere. Aus diesen Erkenntnissen speist sich die momentan dominierende Theorie über die Evolution des Denkens. Diese Theorie besagt, dass vor ca. 150 Millionen Jahren die typischen Verschaltungsprinzipien der Hirnrinde von Säugetieren entstanden. Die einzigartige Architektur des Cortex schafft die Möglichkeit zu schnellen, lernabhängigen Veränderungen flexibler corticaler Zellverbände, die die Grundlage der kognitiven Fähigkeiten darstellen, die typisch für Säugetiere sind und bei uns Menschen ganz besonders ausgeprägt sind.
Diese Theorie ist leider nicht vollständig. Mittlerweile wissen wir, dass Raben, Krähen und Papageien ohne eine Hirnrinde und mit erheblich kleineren Gehirnen sehr ähnliche kognitive Leistungen erbringen können wie z. B. Schimpansen. D. h. unsere Fähigkeit zu komplexen Denkprozessen hängt zwar von den Verschaltungsprinzipien unseres Cortexes ab, aber es gibt auch alternative neurale Architekturen, die ähnliche Leistungsmerkmale erzeugen. Dazu kommt, dass Vögel mit erheblich kleineren Gehirnen die meisten Säugetiere kognitiv überflügeln. Wie schaffen sie das? Wir stehen erst am Anfang der Auflösung dieses Rätsels. Aber eines ist jetzt schon gewiss: die Evolution komplexer Denkprozesse geschah im Verlauf der Evolution mehrfach und parallel zueinander mit unterschiedlichen Typen von Hirnstrukturen.

Professor Dr. Onur Güntürkün wurde am 1958 in Izmir (Türkei) geboren. Nach dem Abitur in der Türkei (1975) studierte er Psychologie an der Ruhr-Universität Bochum, promovierte dort in der Arbeitseinheit Tierpsychologie und war dann Postdoc in Paris, San Diego und Konstanz, bevor er 1993 einen Ruf auf die C3-Professur für Biopsychologie an der Ruhr-Universität Bochum annahm. 1997 wurde diese Stelle auf C4 und 2014 auf W3 umgewandelt. Seit der Rufannahme in Bochum haben ihn jeweils halbjährige Forschungsaufenthalte nach Brisbane (Australien), Izmir (Türkei) und Antwerpen (Belgien) geführt. Z. Zt. ist er bis April 2015 Fellow des Wissenschaftskollegs Berlin.
Onur Güntürkün ist Mitglied der Nationalen Akademie Leopoldina und erhielt verschiedene Auszeichnungen wie z. B. den Gerhard Hess-Förderpreis der DFG (1993), den Alfried Krupp-Förderpreis (1995), die Wilhelm-Wundt-Medaille (2006), den TÜBITAK Sonderpreis der Türkei (2007), die Verdienstauszeichnung des türkischen Parlaments (2009), den Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis (2013), sowie den Communicator-Preis (2014). Er bekam zwei Ehrendoktortitel verliehen (Istanbul Universität 2000; Dokuz Eylül Universität 2008), ist Träger des Verdienstordens des Landes Nordrhein-Westfalen (2011) und z. Zt. Mitglied des Senats der DFG. Onur Güntürkün hat bisher über 250 wissenschaftliche Beiträge in internationalen Fachzeitschriften mit peer-review System publiziert, ca. 10 Millionen Euro Drittmitteln (zumeist von der DFG) eingeworben und hat im Web of Science einen h-Index von 42. Verkürzt beschrieben versucht er in seiner Forschung zu verstehen, wie das Denken bei Menschen und anderen Tieren im Gehirn entsteht. Dabei verwendet er sowohl Methoden der Experimentalpsychologie als auch neuroanatomische (Immunzytochemie, tract-tracing), neurophysiologische (Einzelzellableitung, EEG) und bildgebende (fMRT, DTI) Verfahren.

Grundlegende Einblicke in die Speicherung von chemischer Energie in der Photosynthese
Prof. Dr. Frank Neese, Mülheim

Die Speicherung von Energie in chemischen Bindungen ist ein wichtiges Zukunftsfeld, welches alle Bereiche der naturwissenschaftlichen Forschung von den Grundlagenwissenschaften bis hin zu den Ingenieurwissenschaften berührt. Dabei spielen nur wenige chemische Reaktionen eine Schlüsselrolle, wobei der Spaltung von Wasser (H2O) in Sauerstoff (O2), Protonen (H+) und Elektronen (e-) eine besonders hervorgehobene Bedeutung zukommt. Da diese Reaktion kinetisch stark gehemmt ist, ist es notwendig Katalysatoren einzusetzen. Die Entwicklung von effizienten Katalysatoren, welche auf weithin verfügbaren, billigen und stabilen Materialien beruhen, stellt ein ungelöstes Problem dar. Die Natur hat hierzu in Form des photosynthetischen 'oxygen evolving complex' (OEC) die perfekte Blaupause geliefert. Der OEC enthält als essentiellen Bestandteil vier Manganionen und ein Kalziumion. Die Analyse von Struktur und Mechanismus des OEC stellt eine 'tour de force' für die Grundlagenwissenschaften dar. Erst in der jüngsten Vergangenheit konnten – durch eine Kombination moderner, hochauflösender spektroskopischer Methoden im Zusammenspiel mit jüngst entwickelten quantenchemischen Methoden – entscheidende Durchbrüche erzielt werden.
Der Vortrag wird das produktive Zusammenspiel von Theorie und Experiment in anschaulicher Form beleuchten und zeigen wie man in dieser Weise selbst komplizierteste Vorgänge in atomarem Detail verstehen lernen kann.

Professor Dr. Frank Neese, geboren 1967 in Wiesbaden, 1987 Abitur am Niemöller Gymnasium, Studium der Biologie an der Universität Konstanz, 1997 Promotion in Biochemie "Electronic Structure and Spectroscopy of Novel Copper Chromophores in Biology"; Mentor Prof. Kroneck. 1997-1999 Postdoktorand an der Stanford University bei Edward I Solomon (nicht-Häm Eisenzentren, MCD und resonanz Raman Spektroskopie, Theorie). 2001 Habilitation an der Universität Konstanz;  Venia legendi für "Bioanorganische und Theoretische Chemie"
Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Strahlenchemie (später Bioanorganische Chemie) in Mülheim an der Ruhr unter Direktor Karl Wieghardt. 2006 Ruf auf den Lehrstuhl für Theoretische Chemie an der Universität Bonn angenommen, Rufe auf eine W3 Professur für Anorganische Chemie (Heidelberg), Physikalische Chemie (Manchester) und Biochemie (Penn State University) abgelehnt. Seit 2011 Direktor am Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion (vormals Bioanorganische Chemie) in Mülheim an der Ruhr.