Statistischer Physik biologischer Makro-Evolution

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Die Kernfrage dieses Forschungsvorhabens lautet: Was können wir aus der wachsenden Anzahl genomischer Daten über die Evolution auf großen Zeitskalen lernen? Über jenen Prozess also, der durch ständiges Entstehen und Aussterben immer neuer Arten zu der heutigen Vielfalt des Lebendigen geführt hat. Dabei geht es uns weniger um die akkurate Rekonstruktion des historischen Verlaufs der Evolution - d.h. von Stammbäumen und Verwandtschaften zwischen Spezies - sondern um die statistischen Eigenschaften dieses Prozesses. Zum Beispiel wollen wir fragen: Wie wirken bei der Ko-Evolution von Arten ihre gegenseitige Abhänigigkeit voneinander und äußere Einflüsse zusammen? Wie graduell oder punktuell ist dieser Prozess? Was ist die dynamische Rolle der genetischen Kodierung? Auf der theoretischen Seite werden wir dazu stochastische Modelle der Evolution entwickeln und die Eigenschaften "typischer" Stammbäume in diesen Modellen untersuchen. Dabei verwenden wir Konzepte und Methoden der statistsichen Physik des Nichtgleichgewichts. Auf der "experimentellen" Seite werden wir genomische Sequenzdaten und die daraus gewonnenen Phylogenien analysieren und sie mit den Modellen vergleichen. Diese Statistik der Ko-Evolution kann auch auf ökologische Fragestellungen angewandt werden; zum Beispiel können plötzliche Umweltveränderungen und Invasionen in biologischen Netzwerken studiert werden.