Stephan Schuh, Niclas Wohlleben, Marc Zimmermann
Wir untersuchen mit Hilfe eines Computerprogramms, dass die Wechselwirkungen zwischen Genen oder auch ferromagnetischen Interaktionen simulieren soll, die Entwicklung eines chaotischen Systems über mehrere Generationen. Dieses Programm basiert auf einem Modell von Stuart Kauffman aus dem Jahre 1969.
Kauffman verarbeitete in seinem Modell Erkenntnisse aus der Molekularbiologie. Man hatte nämlich festgestellt, daß unser Körper in jeder Zelle etwa 1.000.000 Gene besitzt und somit, da Gene binäre Informationsträger sind, theoretisch 21.000.000 verschiedene Zellsorten möglich wären. Man fand allerdings nur 1000 Zellsorten. Mit der wesentlich größeren Menge von 21.000.000 verschiedenen Zellen wäre ein Organismus aber überhaupt nicht zu organisieren. Für diese Beschränkung der Variationsbreite der Natur macht Kauffman oben genannte Wechselwirkungen zwischen den Genen verantwortlich.
In dem Modell werden die Gene symbolisiert durch Plätze in einem zweidimensionalen Gitter der Größe L×L, die jeweils zwei Werte (Null oder Eins) annehmen können.
Die Zustände der Plätze beim folgenden Simulationsschritt sind abhängig von den Zuständen ihrer vier nächsten Nachbarn. Nach Anbringung einer Mutation an dem Mittleren der L×L Plätze, bei der einfach dessen binärer Wert umgekehrt wird, untersuchen wir dessen Weiterentwicklung im Vergleich zu einem equivalenten Feld an dem keine Veränderung vorgenommen wurde.
Wir erhalten statistische Ergebnisse über Ausbreitung der Mutation, den Zeitraum in dem sich die Mutation ausbreitet, etc. und versuchen daraus Regelmäßigkeiten abzuleiten. Anleitung und Unterstützung bei der Programmierung erhielten wir von Prof. Dr. Stauffer, der am Institut für theoretische Physik der Universität Köln arbeitet.
Das Programm wurde erst zuerst auf einem Schneider Homecomputer unter Basic programmiert, dann am Schulcomputer unter Pascal, um die Ergebnisse für den Jugend forscht Artikel zu erhalten. Weitere Versuche liefen dann an der Universität Köln am Rechenzentrum unter Fortran, da die Rechenkapazität unserer Rechner nicht mehr ausreichte. Aus den Ergebnissen der ersten Versuche in Köln ergibt sich die Bestätigung eines Ergebnisses, das sich bei der Auswertung der Schulversuche noch ungenau abzeichnete. Weitere Ergebnisse sind allerdings abzuwarten, da die Kölner Versuchsreihe noch nicht vollkommen ausgewertet ist und die Ergebnisse dann erst durch eine differenziertere Versuchsreihe bestätigt werden müssen.
