Goethe-Universität — Pressemitteilungen

Aug 28 2025

11:00

Team um Forschende der Goethe-Universität Frankfurt entwickelt Technologie zur Suche nach Genen bestimmter Funktionen

Wie Pflanzen verrotten: Neue Methode entschlüsselt verborgene Zersetzer von Holz und Blatt

Wenn Millionen kleiner Organismen totes Pflanzenmaterial zersetzen, halten sie damit den globalen Kohlenstoffkreislauf in Gang. Um herauszufinden, welche molekularen Werkzeuge verschiedene Arten für diesen Abbau besitzen, haben Forschende der Goethe-Universität zusammen mit Kolleg*innen der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung und der Justus-Liebig-Universität Gießen eine neue Methode entwickelt. Ihre Analyse von über 18.000 Arten brachte überraschende Entdeckungen: Neben Pilzen und Bakterien verfügen offenbar auch einige wirbellose Tiere über eine ganze Palette dieser Werkzeuge, während manch ein Pilz sie wieder verlor, als er zu einem Parasiten wurde.

FRANKFURT. Wenn ein Baum stirbt, wird er zur Grundlage für neues Leben: In einem langsamen, unsichtbaren Prozess werden Blätter, Holz und Wurzeln nach und nach zersetzt – nicht von Wind und Wetter, sondern von Abermillionen kleinster Lebewesen. Pilze durchziehen das Totholz mit feinen Fäden und bauen Zellwände ab. Winzige Tiere wie Insektenlarven oder Milben nagen sich durch das Gewebe. Und dabei geschieht etwas Entscheidendes: Der in der Pflanze gespeicherte Kohlenstoff wird freigesetzt und steht letztlich wieder Pflanzen zur Photosynthese zur Verfügung. Doch wer genau übernimmt diese Aufgabe im globalen Kohlenstoffkreislauf? Und welche molekularen Werkzeuge nutzen die Organismen dafür? Um diese Fragen beantworten zu können, haben die Forschenden eine neue bioinformatische Methode entwickelt, über die sie jetzt in Molecular Biology and Evolution berichten.

18.000 Arten unter der Lupe
Diese Methode namens fDOG (Feature architecture-aware directed ortholog search) ermöglicht es, die Erbsubstanz verschiedener Organismen nach Genen zu durchsuchen, die aus demselben Vorläufergen hervorgegangen sind. Bei diesen so genannten „Orthologen“ geht man davon aus, dass sie Proteine ähnlicher Funktion kodieren. Für die aktuelle Studie suchten die Wissenschaftler*innen nach Genen für Enzyme, die pflanzliche Zellwände abbauen können, sogenannte Plant Cell Wall-Degrading Enzymes (PCDs). Anders als bisherige Verfahren durchsucht fDOG nicht nur große Mengen an Genomdaten, sondern analysiert zusätzlich die Architektur der gefundenen Proteine – also den strukturellen Aufbau, der viel über die Funktion eines Enzyms verrät.

„Wir starten mit einem Gen einer Art, dem sogenannten Seed, und können dann zehntausende Arten nach orthologen Genen durchforsten“, erklärt Ingo Ebersberger, Professor für angewandte Bioinformatik an der Goethe-Universität. „Dabei behalten wir stets im Blick, ob sich die gefundenen Gene möglicherweise in Funktion und Struktur von dem Seed unterscheiden – etwa durch den Verlust einzelner Bereiche, die die für Funktion bedeutsam sind.“

Mit dieser Methode durchsuchte das Forschungsteam mehr als 18.000 Arten aus allen drei Domänen des Lebens – also Bakterien, Archaeen und Eukaryoten (Pflanzen, Tiere Pilze) – nach über 200 potenziellen PCD-Kandidaten. Das Ergebnis: Eine detaillierte globale Karte der Fähigkeit zum Abbau der pflanzlichen Zellwand – mit bisher unerreichter Genauigkeit.

Überraschende Entdeckungen bei Pilzen und Tieren
Die Forschenden entwickelten spezielle Visualisierungsverfahren ein, um die großen Datenmengen auszuwerten und Muster sichtbar zu machen. Im Reich der Pilze zeigten sich dabei charakteristische Veränderungen im Enzym-Repertoire, die darauf hindeuten, wie sich der Lebensstil bestimmter Pilzarten verändert hat: Von einem zersetzenden Lebensstil – also dem Abbau toter Pflanzen – zu einem parasitischen Lebensstil, bei dem sie lebende Tiere befallen. Solche evolutionären Übergänge spiegeln sich in charakteristischen Mustern des Enzymverlusts und -gewinns wider.

Im Tierreich gab es eine besondere Überraschung: Einige Gliederfüßer besitzen ein unerwartet breites Spektrum an zellwandabbauenden Enzymen. Diese Enzyme stammen wahrscheinlich ursprünglich von Pilzen und Bakterien und gelangten durch die direkte Übertragung von Genen zwischen verschiedenen Organismen – also horizontalen Gentransfer – in das Erbgut der Wirbellosen. Das deutet darauf hin, dass sie möglicherweise eigenständig pflanzliches Material abbauen können – und nicht auf die Bakterien in ihrem Darm angewiesen sind, wie bisher angenommen. In einem weiteren Fall stellte sich allerdings heraus, dass die potenziellen PCD-Gene in der analysierten Sequenz auf eine mikrobielle Kontamination zurückzuführen waren – ein wichtiger Hinweis darauf, wie sorgfältig solche Daten geprüft werden müssen.

Neue Einblicke in den globalen Kohlenstoffkreislauf
Die Studie zeigt, wie sich mit fDOG biologische Fähigkeiten systematisch über den gesamten Lebensbaum hinweg erfassen lassen – von großräumigen Übersichten bis hin zu detaillierten Untersuchungen einzelner Arten. Die Methode ermöglicht es, sowohl evolutionäre Veränderungen zu verfolgen als auch bisher übersehene Akteure im globalen Kohlenstoffkreislauf zu identifizieren. Da Böden große Mengen an abgestorbenem Pflanzenmaterial enthalten und damit den größten irdischen Kohlenstoffspeicher darstellen, ist der Abbau von Pflanzenmaterial ein wichtiger Treiber des globalen Kohlenstoffkreislaufs. „Unsere Methode gibt uns einen völlig neuen Blick darauf, wie sich Stoffwechsel-Fähigkeiten über den Lebensbaum verteilen", so Ebersberger. „Wir können nun in verschiedenen Maßstäben analysieren und dabei sowohl jüngste evolutionäre Veränderungen als auch große Muster erkennen."

Publikation: Vinh Tran, Felix Langschied, Hannah Muelbaier, Julian Dosch, Freya Arthen, Miklos Balint, Ingo Ebersberger: Feature architecture-aware ortholog search with fDOG reveals the distribution of plant cell wall-degrading enzymes across life. Molecular Biology and Evolution (2025) https://doi.org/10.1093/molbev/msaf120

Bilder zum Download:
https://www.uni-frankfurt.de/177406412

Bildtext: Welche Organismen die nötigen enzymatischen Werkzeuge besitzen, um Zellulose in Totholz und Blättern zu zersetzen, untersuchte eine aktuelle bioinformatische Studie der Goethe-Universität. Foto: Markus Bernards

Weitere Informationen
Prof. Dr. Ingo Ebersberger
Leiter Arbeitskreis Angewandte Bioinformatik
Institut für Zellbiologie & Neurowissenschaften
Goethe-Universität Frankfurt
Tel. +49 (0)69 798-42112
ebersberger@bio.uni-frankfurt.de

Bluesky: @goetheuni.bsky.social
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Redaktion: Wissenschaftskommunikation: Dr. Phyllis Mania, Büro für PR & Kommunikation, Theodor-W.-Adorno-Platz 1, 60323 Frankfurt am Main, Telefon 069 798-13001, Fax 069 798-763-12531, mania@physik.uni-frankfurt.de

Aug 20 2025

16:29

Das Museum Giersch der Goethe-Universität wird zum Zukunftslabor für Jung und Alt

Museumsuferfest 2025: „Zukünfte gestalten“

Wie sieht unsere Zukunft aus? Welche Wege stehen uns offen – und welche sollten wir wählen? Zum Museumsuferfest 2025 vom 29. bis zum 31. August lädt das MGGU - Museum Giersch der Goethe-Universität unter dem Motto „Zukünfte gestalten“ ein, diese Fragen zu erkunden. Mit einem vielseitigen Programm und der aktuellen Ausstellung „FIXING FUTURES. Planetare Zukünfte zwischen Spekulation und Kontrolle“ wird das Museum zu einem kreativen Labor für Visionen, Diskussionen und künstlerische Interventionen.

FRANKFURT. Die Ausstellung „FIXING FUTURES“ des MGGU öffnet zum Museumsuferfest zum letzten Mal ihre Türen. Bis zum 31. August spannt die Ausstellung noch einmal thematisch den Bogen von Geoengineering und Wettermanipulation über Quantencomputer bis hin zu dekolonialen Visionen. Die zentrale Frage lautet: Welche Zukünfte wollen wir – und wie können wir sie gestalten? Die Ausstellung versteht Zukünfte nicht als fixierte Vorstellungen, sondern als offene Möglichkeitsräume.

Führungen und Gesprächsimpulse

An den drei Festtagen bietet das MGGU regelmäßige Führungen durch die Ausstellung an. Besucher*innen sind eingeladen, sich aktiv an Gesprächen über alternative Zukunftsentwürfe zu beteiligen.

Tarot-Lesungen mit Pêdra Costa

Ein besonderes Highlight des Wochenendes sind die Tarot-Sitzungen mit der brasilianischen Performancekünstlerin und Anthropologin Pêdra Costa. Die individuell gestalteten, queer-feministischen Lesungen eröffnen einen intuitiven Zugang zu den persönlichen Zukünften – spirituell, sensibel und mit dekolonialer Perspektive.

Die Sitzungen finden in verschiedenen Sprachen statt (Englisch, Spanisch, Portugiesisch und auf Wunsch mit deutscher Übersetzung) und stehen allen Interessierten offen – ohne Anmeldung, nach dem Prinzip „first come, first served“.

PLACES OF ONE'S OWN: FÜR MICH – Collagen-Präsentation

Am Samstag um 13 Uhr präsentieren Teilnehmer*innen vor dem Museum Collagen, die im Rahmen von Workshops mit der Künstlerin Jordan Rita Seruya Awori entstanden sind. Das Projekt – eine Kooperation von KONE e.V. und dem MGGU – thematisiert kreative Selbstreflexion und persönliche Freiräume. Die Werke spiegeln individuelle Erfahrungen ebenso wie gemeinsame Auseinandersetzungen mit Rollenbildern, Identität und Selbstvertrauen. Das Format „Places of One's Own“ ist Teil des Projektes „Places to See“.

Offenes Atelier für Kinder: Insekten und Fantasiewesen der Zukunft

Vor dem Museum entsteht ein Raum für junge Zukunftsgestalter*innen: Im offenen Atelier können Kinder Insekten und Wesen einer neuen Biodiversität gestalten – eine spielerische und künstlerische Antwort auf ökologische Herausforderungen.

Antiquariatsmeile mit Zukunftsfokus

Auch die beliebte Antiquariatsmeile greift in diesem Jahr das Thema „Zukünfte gestalten“ auf. Viele Händler*innen präsentieren ein speziell kuratiertes Angebot rund um Science-Fiction, Utopien, Nachhaltigkeit und gesellschaftliche Visionen. Die Meile wird großzügig von der STIFTUNG GIERSCH unterstützt.

Programmüberblick

Freitag, 29. August
10 – 19 Uhr Ausstellung „FIXING FUTURES – Planetare Zukünfte zwischen Spekulation und Kontrolle“
15 Uhr Eröffnung der Antiquariatsmeile
17 Uhr Führung durch die Ausstellung

Samstag, 30. August
10 – 19 Uhr Ausstellung „FIXING FUTURES – Planetare Zukünfte zwischen Spekulation und Kontrolle“ und Antiquariatsmeile
12 – 17 Uhr Tarot-Lesungen mit Pêdra Costa13 Uhr PLACES OF ONE'S OWN: FÜR MICH – Collagen-Präsentation mit Jordan Rita Seruya Awori im Zelt vor dem Museum
13 – 18 Uhr Offenes Atelier für Kinder am Stand vor dem MGGU
15 & 17 Uhr Führungen

Sonntag, 31. August
10 – 19 Uhr Ausstellung „FIXING FUTURES – Planetare Zukünfte zwischen Spekulation und Kontrolle“ und Antiquariatsmeile
12 – 17 Uhr Tarot-Lesungen mit Pêdra Costa
13 – 18 Uhr Offenes Atelier für Kinder am Stand vor dem MGGU
15 & 17 Uhr Führungen

Eintritt
Der Eintritt zum MGGU während des Museumsuferfestes ist ab Freitag, 29. August, 15 Uhr bis Sonntag nur mit dem Museumsufer-Button möglich. Der Button ist für 7 Euro an der Museumskasse erhältlich. Museumsufercard- und Museumsuferticket-Inhaber*innen erhalten freien Zutritt.

Weitere Informationen und das detaillierte Programm unter: www.mggu.de/veranstaltungen

MGGU – Museum Giersch der Goethe-Universität, Schaumainkai 83, 60596 Frankfurt am Main
Ansprechpartnerin für die Presse: Christine Karmann
Fon: 069/138210121 // E-Mail: presse@mggu.deTexte und Bilder zum Download für die Presse: www.mggu.de/presse

Redaktion: Volker Schmidt, Leiter Büro für PR & Kommunikation, Theodor-W.-Adorno-Platz 1, 60323 Frankfurt am Main, Tel: 069 798-13035, v.schmidt@em.uni-frankfurt.de

Aug 19 2025

16:14

Wie internationale Studienabsolventinnen und -absolventen gewonnen werden

Willkommenskultur als Mittel gegen den Fachkräftemangel

Um hochqualifizierte Fachkräfte ausländischer Herkunft für den Arbeitsmarkt zu gewinnen, braucht es eine ausgeprägte Willkommenskultur. Doch wie könnte diese aussehen? Gut 100 Arbeitsmarktexperten haben sich darüber bei einer Veranstaltung an der Goethe-Universität ausgetauscht. Veranstalter war der International Career Service Rhein-Main, ein Verbund von fünf öffentlichen Hochschulen in Südhessen.

FRANKFURT. Gerade in den urbanen Gebieten Hessens wie der Region Rhein-Main suchen Arbeitgeber händeringend nach Fachkräften mit Studienabschluss. Die Lage ist schon jetzt sehr angespannt und wird sich durch den Altersaustritt der „Babyboomer“ nochmals verschärfen. Allein auf dem Frankfurter Arbeitsmarkt werden bis zum Jahr 2030 rund 28.000 Akademiker fehlen. Dies zeigen die Prognosen, die das Institut für Wirtschaft, Arbeit und Kultur (IWAK) der Goethe-Universität im Auftrag der hessischen Landesregierung erstellt hat (www.hessische-berufsprognosen.de).

Um gegen diesen Mangel anzugehen, ist Kreativität gefragt. Ein beträchtliches Potenzial liegt in den rund 25.000 internationalen Studierenden, die derzeit an den fünf öffentlichen Hochschulen in Südhessen (Goethe-Universität Frankfurt a.M., Technische Universität Darmstadt, Frankfurt University of Applied Sciences, Hochschule Darmstadt und Hochschule Rhein-Main) studieren. Die wenigsten der an hessischen Hochschulen qualifizierten internationalen Studienabsolventen gelangt in der Regel in ein Beschäftigungsverhältnis auf dem hessischen Arbeitsmarkt. Dafür gibt es viele Gründe: Viele Internationale haben während des Studiums kaum Berührungspunkte mit der Region, sie kennen sich nicht aus mit dem Arbeitsmarktzugang hierzulande, manchen fehlen die erforderlichen Deutschkenntnisse. So zeigen Studien des DAAD (Deutscher Akademischer Austauschdienst), dass die Bereitschaft zum Bleiben zwar groß ist, viele internationale Studierende und Absolventen aber die damit verbundenen Hürden nicht überwinden können.

Deshalb fördert das Hessische Ministerium für Wissenschaft und Forschung, Kunst und Kultur seit 2023 aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds Plus und aus Landesmitteln den Aufbau des „International Career Service Rhein-Main (ICS RM)“ finanziell und berät fachlich. Dazu Christoph Degen, Staatssekretär im Hessischen Ministerium für Wissenschaft und Forschung, Kunst und Kultur: „Wir tragen mit diesem Dienst zur Fachkräftesicherung bei. Dabei müssen wir an den Hochschulen, wo zukünftige Fachkräfte ausgebildet werden, auch internationale Studienabsolventen ansprechen und gewinnen. Das liegt an einem so internationalen Standort wie dem Rhein-Main-Gebiet besonders nahe.“

Der International Career Service Rhein-Main ist ein Verbundprojekt der fünf öffentlichen Hochschulen in Südhessen. Die Johannes Gutenberg-Universität aus Mainz ist als assoziierter Partner beteiligt. Der Service unterstützt internationale Studierende mit Informationen zum deutschen Arbeitsmarkt oder dem Gründungsökosystem, macht sie mit Berufsfeldern und Unternehmen vertraut, hilft bei der Erstellung von Bewerbungsunterlagen und der Vorbereitung von Vorstellungsgesprächen. „Wir bemerken eine konstant hohe Nachfrage und erhalten positive Rückmeldungen zu unseren Angeboten“, erklärt Jens Blank, der die Aktivitäten der beteiligten Hochschulen koordiniert.

Zudem wurde ein Runder Tisch und ein Beirat gebildet, als Brücke zwischen Hochschulen und gewerblicher Wirtschaft sowie Sozialwirtschaft. Da geht es etwa um die Frage, wie Studierende von Anfang an mit der Region in Kontakt kommen können. „Es gibt viele Angebote, aber die sind nicht gebündelt. Wir haben die Angebote jetzt im Tool RAISE (regionale Angebote für internationale Studierende) zusammengeführt. Das Tool steht allen, die internationale Studierende an den Hochschulen beraten, zur Verfügung“, sagt Christa Larsen. Die Leiterin des Instituts für Wirtschaft, Arbeit und Kultur der Goethe-Universität (IWAK) koordiniert die Aktivitäten des Runden Tisches und des Beirats.

Damit internationale Studierende sowie Absolventinnen und Absolventen im Rhein-Main-Gebiet heimisch werden können, braucht es jedoch auch eine gelebte Willkommenskultur. Wenn es um die langfristige Einbindung in die Region geht, ist es entscheidend, ob die Menschen sich hier wohlfühlen. Die am Runden Tisch beteiligten internationalen Studierenden sind der Ansicht, dass hier noch Verbesserungsbedarf besteht. Prof. Axel Plünnecke vom Institut der deutschen Wirtschaft vermittelte wichtige Einblicke aus der Forschung und verdeutlichte, dass die langfristige Bindung internationaler Akademikerinnen und Akademiker nur gelingen kann, wenn in Behörden und vor allem Betrieben die Willkommenskultur gelebt wird. Judith Freisburger vom Kompetenzzentrum Fachkräftesicherung hat darüber gezeigt, dass es nicht ausreicht, wenn einzelne Beschäftigte geschult sind. Vielmehr sind es die Prozesse und Strukturen und vor allem die Betriebskultur, die Offenheit und Wertschätzung unterstützen können. Jonas Fidler, Geschäftsführer der Vereinigung der hessischen Unternehmerverbände, resümierte den erreichten Stand und die noch zu bewältigenden Herausforderungen Er verdeutlichte die hohe Sensibilität, die bei Betrieben und Verwaltungen bereits für die Notwendigkeit gelebter Willkommenskultur besteht. Darüber hinaus haben bereits viele Betriebe ihre Strukturen und Prozesse verändert, um mehr Offenheit und Partizipation zu ermöglichen. Diese könnten als Vorbilder noch besser sichtbar gemacht werden.

„Die Schaffung einer Willkommenskultur ist ein komplexer Prozess, der Zeit und vielfältiges Engagement erfordert. Es ist jedoch wichtig, sich bewusst auf den Weg zu machen“, so Prof. Sabine Andresen, Vizepräsidentin für Chancen, Karriereentwicklung und -förderung sowie Diversität und Gleichstellung in ihrem Grußwort. Das Projekt „International Career Service Rhein-Main“ biete einen hervorragenden Anlass, sich gezielt mit Willkommenskultur auseinanderzusetzen.

Redaktion: Dr. Anke Sauter, Referentin für Wissenschaftskommunikation, Büro für PR & Kommunikation, Theodor-W.-Adorno-Platz 1, 60323 Frankfurt am Main, Telefon 069 798-13066, Fax 069 798-763-12531, sauter@pvw.uni-frankfurt.de

Aug 19 2025

11:02

Die Großstudie „Gruppenexperiment“ des Instituts für Sozialforschung aus den 50er Jahren soll digital zugänglich gemacht und erforscht werden – DFG fördert Langfristvorhaben für zwölf Jahre

Die postnazistische Gesellschaft

Zu Beginn der 1950er Jahre startete das Institut für Sozialforschung (IfS) eine der aufwendigsten empirischen Studien der deutschen Soziologie: Ziel war es, zu erfahren, inwiefern der Nationalsozialismus seinen Zusammenbruch überdauert hatte. Wie stark waren damals demokratische Einstellungen, wie verbreitet Rassismus und Antisemitismus? Die Ergebnisse blieben nach der Studie weitgehend unveröffentlicht, zu brisant erschienen manche Einblicke. Nun sollen sie in dem Langzeitprojekt „Die postnazistische Gesellschaft. Das ,Gruppenexperiment' des Instituts für Sozialforschung: Erschließung, Edition, Forschung“ erstmals in ihrer Gänze öffentlich gemacht und erforscht werden. Dazu stellt die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) zunächst für drei Jahre 1,3 Millionen Euro zur Verfügung.

FRANKFURT. Das „Gruppenexperiment“ des IfS produzierte ein einzigartiges Daten-, Auswertungs- und Publikationsmaterial. Für einen großen Teil davon gilt jedoch: Es ist bis heute nicht erschlossen, veröffentlicht und ausgewertet. Damals war die Befürchtung nicht nur beim Studienleiter Theodor W. Adorno groß, eine Veröffentlichung der Ergebnisse könne zu erschütternden politischen Auswirkungen führen. Das zunächst für die erste Phase von drei Jahren von der DFG finanzierte Projekt „Die postnazistische Gesellschaft. Das ,Gruppenexperiment' des Instituts für Sozialforschung: Erschließung, Edition, Forschung“ soll nun die Veröffentlichung und Auswertung der großangelegten Studie nachholen. Damit beauftragt wurden der Soziologe Stephan Lessenich, Direktor des IfS und Professor an der Goethe-Universität, gemeinsam mit Patrick Sahle, Professor für Digital Humanities an der Universität Wuppertal, und Dr. Thomas Risse, Leiter der IT-Services der Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg. Die Koordination des Gesamtvorhabens liegt bei Dirk Braunstein, Leiter des Archivs des Instituts für Sozialforschung. Ein interdisziplinär zusammengesetzter Internationaler Wissenschaftlicher Beirat wird die Edition und Forschung im Rahmen des Vorhabens eng begleiten.

Das auf insgesamt zwölf Jahre angelegte Projekt verfolgt zwei Ziele: Die größtenteils unbekannten Inhalte des Gruppenexperiments sollen vollständig transkribiert und digital frei zugänglich gemacht werden; über ein Onlineportal wird damit die Grundlage für eine weitere disziplinenübergreifende Forschung geschaffen. Darüber hinaus soll das Material im Projekt selbst aus verschiedenen Perspektiven heraus erforscht werden. Das Projektteam rechnet damit, dass das Gruppenexperiment wesentliche neue Erkenntnisse zum Verständnis der postnazistischen Gesellschaft in Westdeutschland liefern wird.

Weitere Informationen
Dr. Dirk Braunstein (Projektbearbeitung)
Leiter des Archivs
Institut für Sozialforschung
Senckenberganlage 26
60325 Frankfurt am Main
+49 (0)69 75 61 83 - 80
dirkbraunstein@netic.de

Dr. Mirko Broll (Öffentlichkeitsarbeit)
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
am Institut für Sozialforschung
Senckenberganlage 26
60325 Frankfurt am MainMail: broll@em.uni-frankfurt.de

Prof. Dr. Patrick Sahle
Professor für Digital Humanities
Bergische Universität Wuppertal
+49-(0)202-439-4862
sahle@uni-wuppertal.de

Herausgeber: Der Präsident der Goethe-Universität Redaktion: Pia Barth, Referentin für Wissenschaftskommunikation, Büro für PR & Kommunikation, Theodor-W.-Adorno-Platz 1, 60323 Frankfurt am Main, Telefon 069 798-12481, E-Mail p.barth@em.uni-frankfurt.de

Aug 8 2025

09:00

Frankfurter Physiker*innen beobachten die gekoppelte quantenmechanische Nullpunktbewegung der Atome eines Moleküls

Moleküle im Rampenlicht: Schnappschüsse enthüllen den ewigen Tanz der Teilchen

Forscher*innen der Goethe-Universität Frankfurt gelang erstmals die direkte Visualisierung der sogenannten quantenmechanischen Nullpunktbewegung in einem größeren Molekül. Diese Bewegung vollführen Teilchen selbst am absoluten Temperaturnullpunkt. In einem gemeinsamen Experiment mit dem Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg, der Universität Hamburg, dem European XFEL und weiteren Partnern konnten sie den „ewigen Tanz“ der Atome sichtbar machen. Gelungen ist dies Dank des in Frankfurt entwickelten COLTRIMS-Reaktionsmikroskops, das die Struktur der Moleküle rekonstruieren kann. Die Ergebnisse wurden jetzt in der Zeitschrift „Science“ veröffentlicht.

FRANKFURT. Die Quantenwelt ist für die allermeisten von uns nur schwer vorstellbar: Laut der Heisenbergschen Unschärferelation ist es, als würde man bei einem Tanz nie gleichzeitig genau sehen können, wo jemand gerade tanzt und wie schnell er sich bewegt – man muss sich immer für eines entscheiden. Trotzdem ist dieser quantenmechanische Tanz nicht chaotisch, die Tänzer*innen folgen einer strikten Choreografie. Übertragen auf Moleküle hat dieses seltsame Verhalten noch eine weitere Konsequenz: Selbst, wenn ein Molekül am absoluten Temperaturnullpunkt eigentlich komplett eingefroren sein sollte, kommt es nie völlig zur Ruhe. Angetrieben von der sogenannten Nullpunktenergie führen die Atome, aus denen das Molekül besteht, einen ständigen, leisen Tanz auf, den niemand anhalten kann.

Korreliertes Verhalten der Nullpunktbewegung erstmals direkt gemessen
Diese nach festen Mustern ablaufenden Bewegungen um den Nullpunkt direkt zu messen, galt lange als unmöglich; doch nun ist genau das Wissenschaftler*innen der Goethe-Universität Frankfurt und weiteren Partnern am weltgrößten Röntgenlaser European XFEL in Hamburg gelungen. Sie konnten den „Tanz der Moleküle“ einfangen, indem sie das „Rampenlicht“ auf jeweils ein einzelnes Molekül richteten und Schnappschüsse seiner Atome machten. Nur so konnten sie die perfekte Choreografie der einzelnen Atome des Moleküls sichtbar machen.

Prof. Till Jahnke vom Institut für Kernphysik der Goethe-Universität Frankfurt und dem Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg erläutert: „Das Tolle an unserer Arbeit ist, dass wir sehen konnten, dass nicht jedes Atom für sich schwingt, sondern dass die Atome in den Molekülen gekoppelt schwingen, nach festen Mustern. Dieses Verhalten konnten wir erstmals in einzelnen mittelgroßen Molekülen direkt messen, die sich zudem noch in ihrem energetisch tiefsten Zustand befinden. Diese Nullpunktbewegung ist ein rein quantenmechanisches Phänomen, das klassisch nicht erklärbar ist.“ Statt von Choreografien sprechen Physiker*innen hier von Vibrationsmoden. Sind die Bewegungsmuster von Molekülen mit zwei bis drei Atomen relativ leicht nachvollziehbar, so wird es bei mittelgroßen Molekülen – wie dem hier untersuchten Iodpyridin mit elf Atomen – schnell unübersichtlich. Ganze 27 unterschiedliche Vibrationsmoden hat Iodpyridin im Repertoire – von Ballett über Tango bis hin zum Volkstanz ist also alles dabei.

Dieses Experiment hat eine längere Geschichte. „Wir haben die Daten bereits 2019 im Rahmen einer von Rebecca Boll am European XFEL geführten Messung aufgenommen, die eigentlich auf eine ganz andere Thematik abzielte. Erst zwei Jahre später verstanden wir dann, dass wir tatsächlich Anzeichen für die Nullpunktbewegung sehen. Der Durchbruch kam letztendlich durch die Zusammenarbeit mit unseren Kolleg*innen aus der theoretischen Physik vom Center for Free-Electron Laser Science in Hamburg. Insbesondere Benoît Richard und Ludger Inhester haben mit ihren neuartigen Analysemethoden die Interpretation der Messdaten noch einmal auf ein ganz anderes Level gehoben. Es mussten hier rückblickend schon viele Puzzleteile zusammenkommen und ineinanderpassen“, erklärt Jahnke.

Explosion enthüllt Molekülstruktur
Doch wie gelingt eine Aufnahme der tanzenden Teilchen? Bei der als „Coulomb Explosion Imaging“ bezeichneten Methode werden Moleküle durch ultrakurze, hochintensive Röntgenlaserpulse zur kontrollierten Explosion gebracht, um hochauflösende Bilder ihrer Struktur zu gewinnen. Der Röntgenpuls schlägt dabei zahlreiche Elektronen aus dem Molekül heraus, wodurch elektrisch positiv geladene Atome entstehen, die sich durch elektrostatische Abstoßung innerhalb von Bruchteilen einer Billionstel-Sekunde gegenseitig wegschleudern. Die auseinanderfliegenden Atomtrümmer werden von einer speziellen Apparatur aufgezeichnet, die Einschlagort und -zeitpunkt der Bruchstücke misst, um daraus die ursprüngliche Molekülstruktur zu rekonstruieren. Dieses sogenannte COLTRIMS-Reaktionsmikroskop wurde in den letzten Jahrzehnten in der Arbeitsgruppe für Atomphysik an der Goethe-Universität entwickelt. Eine speziell für die Anforderungen des European XFEL angepasste Version konstruierte Dr. Gregor Kastirke im Rahmen seiner Doktorarbeit. Das Gerät jetzt in Aktion zu sehen, sei etwas ganz Besonderes, so Kastirke: „Solche bahnbrechenden Ergebnisse zu sehen, macht mich schon ein wenig stolz. Sie entstehen nur durch jahrelange Vorbereitung und enge Teamarbeit.“

Neue Einblicke in die Quantenwelt
Die Ergebnisse eröffnen völlig neue Einblicke in quantenmechanische Phänomene. Erstmals können Forscher*innen die komplexen Muster der Nullpunktbewegung in komplexeren Molekülen direkt beobachten. Diese Erkenntnisse zeigen auf, welche Möglichkeiten sich mit dem in Frankfurt entwickelten COLTRIMS Reaktionsmikroskop überhaupt erst eröffnen. „Wir entwickeln unsere Methode immer weiter und planen bereits die nächsten Experimente“, erklärt Jahnke. „Unser Ziel ist es, neben dem Tanz der Atome auch den der Elektronen anzuschauen – also eine Choreografie, die um einiges schneller abläuft und zudem von der Bewegung der Atome beeinflusst wird. Mit unserer Apparatur können wir nach und nach regelrechte Kurzfilme von Molekülprozessen erstellen – das war früher undenkbar.“

Publikation: Benoît Richard, Rebecca Boll, Sourav Banerjee, Julia M. Schäfer, Zoltan Jurek, Gregor Kastirke, Kilian Fehre, Markus S. Schöffler ,Nils Anders, Thomas M. Baumann, Sebastian Eckart, Benjamin Erk, Alberto De Fanis, Reinhard Dörner, Sven Grundmann, Patrik Grychtol, Max Hofmann, Markus Ilchen, Max Kircher, Katharina Kubicek, Maksim Kunitski, Xiang Li, Tommaso Mazza, Severin Meister, Niklas Melzer, Jacobo Montano, Valerija Music, Yevheniy Ovcharenko, Christopher Passow, Andreas Pier, Nils Rennhack, Jonas Rist, Daniel E. Rivas, Daniel Rolles, Ilme Schlichting, Lothar Ph. H. Schmidt, Philipp Schmidt, Daniel Trabert, Florian Trinter, Rene Wagner, Peter Walter, Pawel Ziolkowski, Artem Rudenko, Michael Meyer, Robin Santra, Ludger Inhester, and Till Jahnke: Imaging collective quantum fluctuations of the structure of a complex molecule. Science (2025) DOI: 10.1126/science.adu2637

Bilder zum Download:
https://www.puk.uni-frankfurt.de/176440809

Bildtext:
Moleküle werden durch ultrakurze, hochintensive Röntgenlaserpulse zur kontrollierten Explosion gebracht - so gelingen hochauflösende Bilder von Molekülstrukturen (Bild: Till Jahnke)

Weitere Informationen
Prof. Dr. Till Jahnke
Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg
und
Institut für Kernphysik
Goethe-Universität Frankfurt
069 798 47023
till.jahnke@xfel.eu
https://www.atom.uni-frankfurt.de/

Redaktion: Dr. Phyllis Mania, Referentin für Wissenschaftskommunikation, Büro für PR & Kommunikation, Theodor-W.-Adorno-Platz 1, 60323 Frankfurt am Main, Telefon 069 798-13001, Fax 069 798-763-12531, mania@physik.uni-frankfurt.de

Aug 4 2025

10:41

Neue Ausgabe des Wissenschaftsmagazins „Forschung Frankfurt“ über Sprache und Verständigung in einer vielstimmigen Welt

Von den Schönheiten, Schrecken und Chancen des poetischen Übersetzens

Sprachen sind nicht bloß Mittel zur Verständigung, sie sind auch Fenster zur Welt - mit eigenem Rhythmus, eigenen Metaphern, eigenen Weltsichten. Wie kann eine Übersetzung zwischen Sprachen gelingen – vor allem wenn es um poetische Texte geht? Von den Herausforderungen des poetischen Übersetzens handelt der Beitrag der Lyrikerin und Übersetzerin Uljana Wolf in der neuen Ausgabe von „Forschung Frankfurt“. Das Wissenschaftsmagazin der Goethe-Universität hat den Titel „Sprache. Wir verstehen uns!“

FRANKFURT. Der Ausgangspunkt ist überraschend: Niemand, so die Lyrikerin und Übersetzerin Uljana Wolf in ihrem Beitrag „Surrender, Sinn. Von den Aufgaben der Übersetzerin“, kenne die „Schönheiten, Schrecken und Chancen“ des poetischen Übersetzens besser als der Stummfilmstar Buster Keaton. An dessen Film „The Ballonatic“ führt die Lyrikerin vor, dass aller Anfang des Übersetzens nicht das wortgetreue Entschlüsseln eines Textes ist, sondern das Nichtverstehen, das einen spielerischen, kreativen Prozess in Gang setzt. In diesem werden Dinge auseinandergenommen, neu zusammengesetzt und anders verstanden. Dabei, sagt Uljana Wolf, bedient sich die Übersetzerin des „zweiten Körpers“ des Gedichts: einem „Gebilde aus Klang, Rhythmus, Ähnlichkeiten, Buchstabenfiguren, Zufall und latenter Mehrsprachigkeit“, das einen Text umgibt und ihn permanent mit allen Dingen und Körpern um sich herum vernetzt.

Der Beitrag von Uljana Wolf ist die gekürzte Fassung eines Vortrags, der im Wintersemester 2024/25 die neue Monika Schoeller-Dozentur für literarisches Übersetzen an der Goethe-Universität eröffnet hat. In wechselndem Rhythmus mit den Frankfurter Poetikvorlesungen soll diese Dozentur Theorie und Praxis des literarischen Übersetzens reflektieren und fördern, besonders auch vor dem Hintergrund zunehmend maschinengenerierter Übersetzungen. Mit Uljana Wolf eröffnete die Dozentur eine der erfolgreichsten und gleichzeitig experimentellsten Lyrikerinnen und Übersetzerinnen der Gegenwart.

Wie kommt der Mensch überhaupt zur Sprache? Darum geht es auch in weiteren Beiträgen des Wissenschaftsmagazins. Wie macht das Gehirn aus Schallwellen Sprache? Was zeichnet den Spracherwerb von mehrsprachig aufwachsenden Kindern aus? Ein Sonderforschungsbereich an der Goethe-Universität etwa befasst sich mit der Negation (Verneinung) in unterschiedlichen Sprachen, in Schwerpunktprogramm ViCom geht es um die Rolle von Mimik und Gestik bei der Verständigung. In einem Beitrag geht es um die Sprachen Europas und wie sie sprachgeschichtlich miteinander verbunden sind – und welche Bedeutung daraus für die sprachhistorische Ausbildung künftiger Lehrkräfte resultiert.

Andere Beiträge widmen sich den Schwierigkeiten und Möglichkeiten des Zusammenlebens von Religionen – in der nachreformatorischen Zeit, im Nationalsozialismus und im digitalen Zeitalter. Um Verständigung über kulturelle Grenzen hinweg geht es zum Beispiel in einem Beitrag über Missionare in Französisch Louisiana.

Im Profilbereich „Universality and Diversity“ befassen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ganz explizit mit dem Wesen von Sprachen und wie sie funktionieren, aber auch mit den Bedingungen für interreligiöse Verständigung. In einer Zeit, in der das Trennende oft präsenter ist als das Verbindende, ist es wichtig, die Möglichkeiten und Voraussetzungen des gesellschaftlichen Dialogs zu erforschen.

Die aktuelle Ausgabe von „Forschung Frankfurt“ (1/2025) kann kostenlos bestellt werden über: ott@pvw.uni-frankfurt.de.

Weitere Informationen:

Gesamte PDF-Ausgabe von Forschung Frankfurt: www.forschung-frankfurt.de

Beitrag „Surrender, Sinn. Von den Aufgaben der Übersetzerin“ der Lyrikerin und Übersetzerin Uljana Wolf.
https://aktuelles.uni-frankfurt.de/forschung/surrender-sinn/

Redaktion: Pia Barth, Referentin für Wissenschaftskommunikation, Büro für PR & Kommunikation, Theodor-W.-Adorno-Platz 1, 60323 Frankfurt am Main, Telefon 069 798-12481, E-Mail p.barth@em.uni-frankfurt.de

Pressemitteilungen – August 2025

Pressestelle Goethe-Universität

Wie Pflanzen verrotten: Neue Methode entschlüsselt verborgene Zersetzer von Holz und Blatt

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Die postnazistische Gesellschaft

Moleküle im Rampenlicht: Schnappschüsse enthüllen den ewigen Tanz der Teilchen

Von den Schönheiten, Schrecken und Chancen des poetischen Übersetzens

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