Am MPI-CBG untersuchen wir, wie physikalische Prinzipien das dynamische Verhalten biologischer Materie beeinflussen – von Molekülen bis hin zu Organismen.Wir wollen herausfinden, wie sich Leben in Raum und Zeit selbst organisiert und wie physikalische Kräfte, Materialeigenschaften und Energieflüsse zu Wachstum, Form und Funktion in lebenden Systemen beitragen.
Unsere Forschungsgruppen untersuchen, wie mechanische Kräfte und chemische Signale zusammenwirken, um Morphogenese, Wachstum und Musterbildung zu steuern. Wir untersuchen mechano-chemische Selbstorganisation in Molekülen, Oberflächen und Volumen in einer Vielzahl von Systemen, darunter C. elegans, Zebrafische, Wachteln, Drosophila und Gewebe von Wirbeltieren. Dabei kombinieren wir Ansätze aus der theoretischen Physik, Mathematik und Informatik mit Experimenten, um die Rolle von aktiven Materialien, topologischen Defekten, spontaner Spannung und Energieverbrauch bei der Formgebung von Zellen, Geweben und Organen aufzudecken.
Unsere Forschung basiert auf dem Rahmenkonzept der Physik aktiver Materie und kombiniert die Physik weicher Materie, Nichtgleichgewichtsthermodynamik und Dynamiksystemtheorie mit modernster Bildgebung und Modellierung. Unsere interdisziplinären Bemühungen umfassen Fragen dazu, wie Gewebe trotz Variabilität ihre Form behalten, wie Netzwerke entstehen und wie das Wachstum von Organen gemessen und reguliert wird. Die Forschenden entwickeln außerdem neuartige Bildgebungswerkzeuge, um die Morphogenese zu visualisieren und die Stoffwechselenergetik während der Entwicklung und Regeneration zu untersuchen.
Gemeinsam tragen diese Forschungsarbeiten zu einem besseren Verständnis der physikalischen Grundlagen des Lebens bei und liefern neue Konzepte für die Physik, die von der Komplexität der Biologie inspiriert sind.