Emerging Fields: 35 Millionen Euro für neue Forschungsfelder in Österreich

Menschen, die die Welt abseits von dominanten Normen wahrnehmen und fühlen oder sich in ihr kreativ bewegen, werden selten in Design und Kunst mitgedacht. Das Emerging Field TSxS fragt anders: Was können Design und Kunst wissen, wenn diverse Fähigkeiten als methodische Grundlage eingesetzt werden? Ein Forschungs-Hub und vier Labs an der Kunstuniversität Linz und der Technischen Universität Wien arbeiten in Teams, in denen sich vielfältige Fähigkeiten zusammenfinden, gemeinsam daran, einen Paradigmenwechsel zu erreichen, bei dem Diversität die Voraussetzung für Forschung und Gestaltung darstellt.

„Wenn Personen mit unterschiedlichen Lebensrealitäten Forschung zu Design und Kunst gemeinsam gestalten, können Fragen gestellt werden, die bisher nicht gestellt wurden – und Ausdrucksformen erkundet werden, denen bisher strukturell keine Beachtung geschenkt wurde“, so Florian Sametinger, Koordinator, über die Ziele des Emerging Fields.

Trotz bedeutender Fortschritte in der Krebsbehandlung stehen viele krebskranke Kinder weiterhin vor begrenzten Therapieoptionen, Therapieresistenz oder leiden an schweren Nebenwirkungen. Neue Ansätze sind dringend erforderlich. Das Emerging Field erforscht eine bisher vernachlässigte Ebene der Genregulation: die Steuerung der Proteinproduktion aus RNA in Zellen. Dieser Prozess wird von molekularen Maschinen durchgeführt, die man Ribosomen nennt. Lange Zeit galten Ribosomen als einfache Fabriken, heute sind sie jedoch als wichtige Regulatoren der Proteinsynthese bekannt, die das Zellverhalten im gesunden wie im kranken Zustand prägen. Durch die Untersuchung der Ribosomenfunktion bei pädiatrischen Krebserkrankungen versucht das Forschungsteam einen verborgenen „Ribosomencode“ zu entschlüsseln, den Krebszellen für ihr Wachstum und die Entstehung von Therapieresistenzen nutzen. Die Entschlüsselung dieses Systems könnte unser Verständnis der Proteinproduktion grundlegend verändern und neue Wege zu sichereren und wirksameren Therapien für krebskranke Kinder eröffnen.

„Motiviert durch die sich abzeichnende Rolle von Ribosomen als bislang wenig erforschte Ebene der Genregulation bei Krebserkrankungen im Kindesalter, vereint unser vielfältiges Team Fachwissen aus den Bereichen mechanistische Biologie und pädiatrische Krebsforschung. Diese leistungsstarke Kombination versetzt uns in die einzigartige Lage, den Ribosomencode von bösartigen Tumoren im Kindesalter zu entschlüsseln und diese Erkenntnisse in innovative Therapieansätze umzusetzen“, so Gülsün Elif Karagöz, Koordinatorin des Emerging Fields.

„Uncovering the Axioms of Mathematics“ ist ein interdisziplinäres Forschungsprojekt, das Mathematik, Informatik und Philosophie vereint, um eine der grundlegendsten Fragen der Wissenschaft zu beantworten: Wie sollten die Regeln der Mathematik lauten? Bereits vor 100 Jahren ging der Wiener Kreis – eine Gruppe führender Intellektueller aus Philosophie und Naturwissenschaften – dieser Frage nach. Ihre Arbeit gipfelte in Gödels Unvollständigkeitssätzen, einer der bedeutendsten Errungenschaften in den Grundlagen der Wissenschaft. Diese Sätze zeigen auf, dass es Fragen gibt, die mit den bekannten Regeln der Mathematik nicht beantwortet werden können. In diesem Emerging Field betrachten die Forschenden das Phänomen der Unvollständigkeit aus einer modernen Perspektive unter Berücksichtigung moderner Entwicklungen wie Computern und KI. Ziel ist die Enthüllung der Axiome der Mathematik.

„Axiome sind die Grundregeln der Mathematik – und damit ihr wichtigster Bestandteil. Sie sind gewissermaßen die Atome des Universums oder die Bits eines Computers: die elementaren Bausteine, aus denen alles entsteht. In diesem Sinne sind Axiome die DNA der Mathematik, die wir noch besser verstehen wollen“ so Juan P. Aguilera, Koordinator, über die Ziele des Emerging Fields.

Mehr als zwei Drittel aller Menschen leben in Küstennähe. Während der Ozean lange als Senke für Plastikverschmutzung galt, schleudern brechende Wellen Meeresgischt in die Luft, wodurch Plastik in die Atmosphäre gelangen kann. Das Emerging Field „Marine Micro/Nanoplastics: Emission, Fate and Health Impacts“ stellt drei grundlegende Fragen: Wie viel Plastik setzen Wellen in die Atmosphäre frei, wohin wird es transportiert, und welche Risiken entstehen für Menschen? Indem das Forschungsteam Ozeanprozesse ins Labor bringt und Emissionsexperimente mit Transportmodellierung und Gesundheitsstudien verknüpft, wird das Projekt erstmals Emission, Transport und Gesundheitseffekte in einem konsistenten Rahmen zusammenführen. Die gewonnenen Erkenntnisse werden das Verständnis globaler Plastikpfade und menschlicher Exposition grundlegend verändern und die Grundlage für zukünftige Luftqualitätsvorhersagen schaffen.
„Wir wollen einen Paradigmenwechsel einleiten, bei dem der Ozean nicht länger ausschließlich als Senke für Plastik gilt, sondern als zentrale Quelle, die Plastik erneut in die Atmosphäre freisetzt. Dadurch entsteht ein neues Verständnis der Emission, des globalen Transports sowie der gesundheitlichen Auswirkungen von Mikro- und Nanoplastik“, so Markus Holzner, Koordinator, über die Ziele des Emerging Fields.

Jeder Mensch entsteht aus der Verschmelzung einer Eizelle mit einem Spermium. Diese einzigartigen Zellen stammen aus der Keimbahn – einer Gruppe von Zellen, die den Bauplan des Lebens in sich tragen und ihn in einer ununterbrochenen Verbindung zwischen den Generationen weitergeben. Das Emerging Field „Germline Illuminated by Cellular Structural Biology“ hat sich zum Ziel gesetzt, ein grundlegendes Rätsel zu lösen: Wie schützen, verpacken und übertragen diese Zellen die genetische Information? Durch die Kombination revolutionärer hochauflösender Bildgebungstechnologien mit Computersimulationen wird das Team einen Blick in das Innere dieser Zellen werfen, um nicht nur die Biologie der Keimbahn zu beobachten, sondern auch ihre faszinierende, noch wenig erforschte Biologie zu verstehen.

Das Team wird untersuchen, wie Keimzellen „genetische Parasiten” abwehren, wie DNA in Spermien verpackt wird und wie Spermien und Eizellen verschmelzen, um neues Leben zu schaffen. Durch die Untersuchung dieser Prozesse in Fruchtfliegen, Zebrafischen und Mäusen wird GEMINI zum Verständnis von Fruchtbarkeit und Vererbung und damit dem Ursprung des Lebens selbst beitragen.

„Die Keimbahn enthält die wichtigsten Zellen unseres Körpers: Ohne sie wären wir alle nicht hier und unsere gesamte Spezies würde nicht existieren. GEMINI wird Licht auf die faszinierende Biologie werfen, die sich in diesen einzigartigen Zellen verbirgt. Damit wird es als Vorbild für das aufstrebende Gebiet der „Integrierten Zellbiologie 2.0“ dienen – wie die gegenseitige Befruchtung von Biologie und Technologie unser Verständnis grundlegender Fragen der Biologie verändern und gleichzeitig die Technologie voranbringen kann“, so Andrea Pauli, Koordinatorin, über die Ziele des Emerging Fields.

Woher kommt Erfindergeist? Er ist keine rein menschliche Eigenschaft, sondern findet sich auch im Tierreich. Im Emerging Field „Comparative Ecological Innovation Styles“ untersuchen die beteiligten Forschenden, wie unterschiedliche Körperbauten, ökologische Nischen und kognitive Fähigkeiten die Entstehung neuer Verhaltensweisen prägen. Anstatt nur erfolgreiche Problemlösungen zu vergleichen, analysiert das Team detaillierte Aneignungs-, Lern- und Entwicklungsverläufe bei einigen der innovativsten Tiere: Papageien, Rabenvögel und Menschenaffen. So wird ein prozessbasiertes Verständnis geschaffen, wie Innovation entsteht, welche Rolle motorische Fähigkeiten und Umweltbedingungen spielen und warum sich erfinderische Strategien zwischen Arten unterscheiden. Diese Erkenntnisse sollen nicht nur unser Bild von tierischer Intelligenz erweitern, sondern auch dazu beitragen, Robotersysteme zu entwickeln, die flexibler und anpassungsfähiger handeln.

„Innovation ist das Ergebnis der Interaktion von Körper, Umwelt und Erfahrung. Indem wir diese Prozesse vergleichend untersuchen, gewinnen wir ein neues Verständnis von Erfindertum – in der Evolution wie in der Übertragung in die Robotik“, so Alice Auersperg, Koordinatorin, über die Ziele des Emerging Fields.