Computerfachwissen für die Genforschung
Als Bioinformatiker sitzt Matthias Pfeifer (25) an der Schnittstelle zwischen Naturwissenschaft und Informationstechnologie. Mit Hilfe spezieller Software verarbeitet und analysiert er am Helmholtz Zentrum in München Daten biologischer Prozesse und Strukturen und erforscht so das Erbgut von Nutzpflanzen.
Bioinformatiker Matthias Pfeifer (25) arbeitet an der Schnittstelle zwischen Informatik und Naturwissenschaften.
Foto: privat
Seit es der Wissenschaft gelungen ist, Methoden zur Entschlüsselung der DNA von Mensch, Tier und Pflanzen zu entwickeln, ist die Informatik für die Biologie unentbehrlich. Immer mehr naturwissenschaftliche Daten lassen sich nur noch mit Hilfe computergestützter Verfahren analysieren – ein Job für Bioinformatiker wie Matthias Pfeifer. Der 25-Jährige weiß, wie Moleküle, Proteine und Zellen zusammengesetzt sind und kennt die Grundprinzipien der Genetik. Er kann aber auch Algorithmen entwerfen und Anwendungen programmieren.
„Zwei Bereiche zu kombinieren, die auf den ersten Blick nicht unbedingt etwas miteinander zu tun haben, finde ich spannend“, erklärt er. Am Helmholtz Zentrum in München arbeitet er seit Januar 2011 in einer interdisziplinären Forschungsgruppe, die das Erbgut von Weizen, Gerste und anderen Nutzpflanzen analysiert. Ziel ist es, herauszufinden, welches Gen welche Funktion hat - etwa Trockenheits- oder Krankheitsresistenz. Diese Informationen sind beispielsweise wichtig für die Züchtung neuer Getreidesorten.
Die Molekularbiologen der Forschungsgruppe liefern den Bioinformatikern Daten aus der DNA-Sequenzierung der Pflanzen. Sequenzieren bedeutet, anhand biochemischer Verfahren die Abfolge der einzelnen Bausteine des Erbguts zu bestimmen; beim Weizen sind das rund 17 Milliarden. Matthias Pfeifer entwickelt mit seinen Kollegen Wege, diese Fülle an Informationen in Datenbanken systematisch zu speichern, effizient zu analysieren und zu vergleichen. Zum Teil nutzt er bestehende bioinformatische Programme, für spezifische Fragestellungen schreibt er die Konzepte selbst. „Ohne den biologischen Background wüsste ich nicht, welche Informationen am Ende interessant sind für das weitere Vorgehen.“ Matthias Pfeifer steht ständig in Kontakt mit den Biologen und tauscht sich aus: Teamarbeit wird groß geschrieben in der Forschung. Die Gruppe ist international besetzt, Arbeitssprache ist Englisch.
Lösungen für komplexe Probleme
Als er sich 2006 für das Diplom-Studium der Bioinformatik an der Hochschule Weihenstephan in Freising entschied (heute Bioprozessinformatik) hatte Matthias Pfeifer bereits eine Ausbildung als Fachinformatiker absolviert. „Die Informatik wollte ich als Kern beibehalten, aber Naturwissenschaften haben mich auch schon immer interessiert.“ Im Studium büffelte er molekulare Zellbiologie und physikalische Chemie ebenso wie Messtechnik und Software-Entwicklung. Ein Schwerpunkt war zudem die Prozessautomatisierung. Mit dieser Ausbildung hätte der Bioinformatiker auch in der Medikamentenherstellung oder in der Lebensmittelindustrie eine Beschäftigung finden können. Im Praxissemester am Supercomputing Center in Barcelona kam er allerdings das erste Mal mit der Forschung in Berührung und es gefiel ihm auf Anhieb, sich mit Fragen und Problemen zu beschäftigen, für die es bislang noch keine Lösung gibt.
Die wissenschaftliche Arbeit erfordert Sorgfalt und Ehrgeiz: „Manchmal bleibe ich an einem Problem hängen. Dann gehe ich nochmal einen Schritt zurück, lese viel Fachliteratur und prüfe, ob es etwas Ähnliches vielleicht woanders schon gegeben hat, zum Beispiel bei Mais.“ Über neueste Forschungserkenntnisse muss der Nachwuchswissenschaftlicher sich ohnehin regelmäßig informieren. Die Ergebnisse seiner eigenen Arbeit und der seines Teams werden ebenfalls in Fachzeitschriften veröffentlicht – meistens sind mehrere Autoren gemeinsam an einer Publikation beteiligt. Etwa 30 Prozent seiner Zeit wendet der Bioinformatiker für das Schreiben von Berichten, „Papers“ und Präsentationen auf.
