Ausgezeichnet geforscht: Universitätsgesellschaft zeichnet Doktorarbeiten aus

An der Verleihung der Eduard-Martin-Preise können Interessierte vor Ort oder online über die „Microsoft Teams“-Plattform teilnehmen. Den Festvortrag „Macht Ihr Smartphone Sie gesünder?“ hält die Eduard-Martin-Preisträgerin des Jahrgangs 2019/20, Prof. Jana-Rebecca Rehse.
Die Medien sind herzlich eingeladen.

Zwei winzige Teilchen, die sich weit voneinander entfernt an verschiedenen Orten befinden, können doch auf geheimnisvolle Weise verbunden sein – sofern sie dazu gebracht werden können, einen quantenmechanischen Zustand zu teilen. Albert Einstein nannte das eine „spukhafte Fernwirkung“, „Verschränkung“ nennen es die Quantenforscherinnen und -forscher. Dafür, dass sie eine solche Verschränkung zwischen Photonen beobachteten und so die Quanteninformationstechnologie einleiteten, erhielten Anton Zeilinger, John F. Clauser und Alain Aspect gerade den Physik-Nobelpreis. Für alles, was die Quantentechnologie in Zukunft noch vorhat – vom sagenhaft schnellen Quantencomputer bis hin zur unbezwingbaren Verschlüsselungstechnik –, ist diese Verschränkung zweier winziger Teilchen ausschlaggebend. Dr. Matthias Bock hat in seiner Doktorarbeit bei Professor Christoph Becher nicht weniger als einen Meilenstein in der Quantenforschung gesetzt: Er ermöglichte es einem Team aus Saarbrücker und Münchner Forscherinnen und Forschern, die Quanteneigenschaften eines Atoms und eines Photons über ganze 20 Kilometer herkömmliche Glasfaser hinweg zu verschränken: ein neuer Rekord – bislang war dies weltweit nur über 900 Meter gelungen.

Matthias Bock baute hierfür einen Frequenzkonverter, der die Wellenlänge des Lichtteilchens, eines Photons, so geschickt umwandelt, dass es ohne seine Eigenschaften zu verändern und ohne, dass die Verschränkung zerstört wird, über weite Strecken durch eine herkömmliche Glasfaserleitung der Telekom verschränkt sein kann. „Hierdurch wird es möglich, Quanteninformation ohne große Verluste über weite Entfernungen zu übertragen“, erklärt Matthias Bock. Sein Frequenzkonverter ist damit ein wesentlicher Baustein für die Quantenverstärker: Diese ersetzen die in der heutigen Kommunikationstechnik üblichen Signalverstärker, die mit der Entfernung schwächer werdende Signale wieder verstärken. An der Universität des Saarlandes forschen zahlreiche Forschungsgruppen in der Physik daran, derartige Fragen der Quantentechnologie zu lösen: etwa Fehlerquellen beim Quantenrechnen zu umgehen oder eben – wie in der Gruppe von Professor Becher – wie man bestehende Glasfasernetze für die Verknüpfung von Quantenrechnern nutzen kann.

Für diese herausragende Forschungsleistung, die auch Veröffentlichungen in den renommierten Fachblättern Nature, Nature Communications und Physical Review Letters vorzuweisen hat, zeichnet die Universitätsgesellschaft des Saarlandes
Dr. Matthias Bock, der heute an der Universität Innsbruck forscht, mit einem ihrer Eduard-Martin-Preise aus.

Insgesamt dreizehn herausragende Doktorarbeiten aus allen Fakultäten zeichnet die Universitätsgesellschaft in diesem Jahr aus. Jährlich schließen an der Universität des Saarlandes rund 300 Nachwuchsforscherinnen und -forscher ihre Promotion ab. Mehr als 2.800 junge Leute promovieren derzeit an der Universität insgesamt (zum Stichtag 30.11.2021 waren es 2.825). Für eine solche Doktorarbeit tauchen die jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler monate- und jahrelang ein in ihr spezielles Gebiet und bringen ihr Fach mit neuen Erkenntnissen voran – dies ist eine der Voraussetzungen für den Doktorhut.

Herausragend gelungen ist dies auch Dr. Caroline Schultealbert. Ihre Forschungsarbeit bei Professor Andreas Schütze kann dazu beitragen, dass Gassensoren in Zukunft größeren Einsatz in der Praxis finden. Diese Sinnesorgane für die Technik sind heute unter anderem in der Lage, sehr zuverlässig flüchtige organische Verbindungen zu messen. Auf diese Weise lässt sich die Luftreinheit in Innenräumen überwachen, Brände oder Undichtigkeiten erkennen, die Qualität von Lebensmitteln bewerten oder gar Krebs über den Atem diagnostizieren. Andreas Schützes Forschungsgruppe entwickelt solch neuartige Gassensorsysteme. Seine Verfahren sind inzwischen so ausgereift, dass sie in der Raumluft einzelne Schadstoffmoleküle unter einer Milliarde Luftmolekülen ausfindig machen.

Aber die Gassensoren haben heutzutage noch ein Problem: Sie können sich theoretisch vergiften. Es kann also vorkommen, dass die hochempfindlichen Messfühler durch Umwelteinflüsse unempfindlich werden. „Die Vergiftung ist bei Halbleitergassensoren ein wesentliches Hindernis für den breiten und zuverlässigen Einsatz“, erklärt Professor Schütze. Und hier kommt die Forschungsarbeit von Caroline Schultealbert ins Spiel: Sie hat zeigen können, dass eine Vergiftung in den Daten des temperaturzyklischen Betriebs zu erkennen ist und zu einem guten Teil sogar kompensiert werden kann. „Dies macht es möglich, Sensoren deutlich länger einzusetzen, ohne ihre Empfindlichkeit und die Genauigkeit zu verlieren“, erläutert Caroline Schultealbert. Ihr Ansatz, eine Vergiftung im laufenden Betrieb zu erkennen und teils zu kompensieren, hat zu einem Patent geführt, das in der Industrie auf großes Interesse stößt. Auch der Arbeitskreis der Hochschullehrer für Messtechnik (AHMT) zeichnete die junge Ingenieurin für diese Forschung mit dem Messtechnik-Preis 2022 aus.


In gleichem Maße wie die Lebenserwartung in unserer Gesellschaft, steigt auch die Zahl von Patienten mit Alterskrankheiten des zentralen Nervensystems wie Parkinson oder Alzheimer. Wie Menschen altern, ist von vielen Faktoren abhängig und individuell höchst verschieden – vieles auf diesem Gebiet ist noch ungeklärt. Allerdings stehen vor allem bestimmte Abläufe in unseren Zellen im Verdacht, entscheidenden Einfluss auf die Zellalterung und damit auf ein erhöhtes Risiko zur Entwicklung einer Alterserkrankung zu haben. Ziel des Bioinformatikers Dr. Fabian M. Kern ist es, diese Abläufe aufzudecken und einfache, verlässliche und ethisch unbedenkliche Verfahren zu finden, um altersbedingte Krankheiten vorbeugen und therapieren zu können.

In seiner Doktorarbeit bei Bioinformatiker Professor Andreas Keller hat Fabian Kern neuartige bioinformatische Ansätze erforscht, um den Alterungsprozess molekular und mit Prinzipien der menschlichen Genregulation aufzuschlüsseln. Mehr als 30 Fachartikel sind auf diese Weise entstanden. Es gelang ihm mithilfe von Bioinformatik und neuen biomedizinischen Datensätzen, molekulargenetische Marker – also bestimmte Hinweise – in den Zellen auszumachen, die mit Alterungsprozessen und damit zusammenhängenden Krankheiten in Verbindung stehen. In groß angelegten neuartigen Studien fand er Blut-Biomarker für Krankheiten wie Parkinson und Alzheimer. Er konnte den Informationsgehalt von mehreren tausend Ribonukleinsäuren (RNAs), die in Altersprozessen und neurodegenerativen Krankheiten eine Rolle spielen, detailliert klassifizieren.
Hierzu verknüpfte er in bislang einzigartiger und interdisziplinärer Weise Grundlagenforschung zu RNAs mit der Entwicklung von öffentlichen Datenbanken und computer-gestützten Methoden sowie der so genannten „Hochdurchsatzsequenzierung“ von Daten-Gruppen mit mehreren tausend Teilnehmern: Dabei wird der Gehalt von zehntausenden RNAs in einer Zellprobe, wie zum Beispiel periphere Blutzellen, gleichzeitig bestimmt.

Insbesondere beleuchtete er auch die Rolle der sogenannten microRNAs: Diese sehr kurzen RNAs haben weitreichende Auswirkungen auf zelluläre Funktionen und tragen entscheidend dazu bei, die Menge von Proteinen innerhalb der Zelle zu regulieren. „Darüber hinaus sind microRNAs in der Lage, aufgrund ihrer kleinen Größe zwischen den Geweben zu diffundieren und etwa in die Blutbahn zu gelangen. Sie tragen deswegen auch systemischen Informationsgehalt des Organismus“, erklärt Fabian Kern. Bislang war unklar, welche Interaktionen wie oft und zu welchem Zeitpunkt in einer Zelle auftreten und ob und wie microRNAs zusammenwirken. Fabian Kern konnte schließlich mithilfe neuer Algorithmen einen in der Literatur bislang nur vermuteten systematischen Zusammenhang nachweisen, so etwa auch von microRNAs und der Parkinson-Krankheit. Ein zentrales Ergebnis ist jedoch auch, dass Krankheitsbiomarker stark mit dem Alter verknüpft sind und daher nicht generell zu jedem beliebigen Patienten herangezogen werden können.

Im Rahmen seiner Promotion veröffentlichte er zahlreiche frei zugängliche Ressourcen, unter anderem funktionsreiche Datenbanken und klinische Sequenzierungs-Datensätze, die inzwischen tausendfach abgerufen und in der biomedizinischen Forschung weiterverwendet wurden. In einer Studie zu Progressionsmarkern für Parkinson untersuchte er beispielsweise mehrere Milliarden Datenpunkte auf reproduzierbare Muster hin, setzte sie in Bezug zu den Patientendaten und arbeitete statistisch verlässliche Zusammenhänge heraus. Diese Studie, die weltweit zu den größten ihrer Art zählt, war Titelthema im Fachblatt Nature Aging und erregte in den Medien und der Fachcommunity Aufmerksamkeit.

Dr. Maike Hansen wiederum widmete sich in ihrer Doktorarbeit einem Thema, das in der Literaturforschung noch nie zuvor systematisch behandelt wurde: Sie erforschte als erste Wissenschaftlerin das Sprechen im Schlaf. Mit diesem Thema empfahl sie sich bestens für das Graduiertenkolleg „Europäische Traumkulturen“, das die Deutsche Forschungsgemeinschaft an der Universität des Saarlandes fördert. Sie promovierte bei Professorin Patricia Oster-Stierle und zugleich an der Université Rennes 2: Dank der bi-nationalen Dissertation, einer sogenannten „Cotutelle“, trägt sie nun einen Doppeldoktorhut beider Universitäten.

Was sagt eine Figur im Schlaf? Wer hört sie? Wie lässt sich das im Schlaf Gesprochene in die Handlung einordnen? Ausgehend von diesen Fragen untersuchte Maike Hansen dramatische Texte von William Shakespeare, Denis Diderot, Heinrich von Kleist, Eugène Scribe und Richard Wagner. „In der Literatur, vor allem in Theaterstücken wie auch im Film, wird das Sprechen im Schlaf als Stilmittel eingesetzt, um Perspektiven aufzuzeigen und Stimmen Raum zu geben, die in ihrer Zeit sonst nicht möglich gewesen wären“, erklärt Maike Hansen. So legte Denis Diderot seiner Hauptfigur in „Rêve de D’Alembert“ philosophische Thesen in den Mund, mit denen er sich noch weit angreifbarer gemacht hätte, wenn er sie einen wachen Protagonisten hätte sagen lassen. Der Schlaf wird also gleichsam zum literarischen Deckmantel, unter dem der Schriftsteller mehr wagen kann.

„Die Autoren nutzen die Somniloquie, so der Fachbegriff, um tabuisiertes Wissen vor Publikum zu inszenieren“, erläutert Maike Hansen. Die Sprachform fand Einsatz auch vor dem Hintergrund der Frauenbilder in Aufklärung und Romantik oder bei medizinischen Themen, etwa bei Erklärungsversuchen rätselhafter Krankheitsbilder wie dem der „Hysterie“. Shakespeare konnte die wegen ihrer Schuld vom schlechten Gewissen geplagte Lady Macbeth im Schlaf wandelnd und phantasierend aussprechen lassen, wie es ihr wirklich geht. „Im Schlaf konnte zur Sprache kommen, was die soziale Rolle der Frau und das damalige Frauenbild im Wachen nicht erlaubt hätte“, sagt Maike Hansen, die ihre Arbeit in französischer Sprache verfasste.

Viele Arzneimittel beruhen auf Naturstoffen. Diese Verbindungen, die von Organismen gebildet werden, um biologische Aufgaben zu erfüllen, entfalten also eine bestimmte Wirkung. Aus solchen Naturstoffen können neuartige Wirkstoffe für den Menschen mit oft zum Zeitpunkt ihrer Entdeckung unbekannten Wirkprinzipien entwickelt werden. Suchten früher Pharmazeuten Heilpflanzen, erforschen sie heute Mikroorganismen. Gleich mehreren bakteriellen Naturstoffen kam Dr. Chantal Bader in ihrer Doktorarbeit bei Professor Rolf Müller auf die Spur. Chantal Bader erforscht und optimiert Methoden, um solche neuen Naturstoffe aufzuarbeiten, zu analysieren, zu isolieren und zu charakterisieren.

So ist es Chantal Bader gelungen, die Sandacrabine und Sandaramine zu isolieren sowie deren chemische Struktur aufzuklären. „Diese beiden Naturstoff-Familien zeigten besonders interessante biologische Aktivitäten, unter anderem hemmen sie das Coronavirus HCoV229E, das den Menschen befallen kann“, erklärt sie. Außerdem war sie daran beteiligt, die Struktur neuer Darobactine aufzuklären, die eine Breitbandwirkung gegen besonders problematische bakterielle Krankheitserreger entfalten. Sie zählte zu den Entdeckern von Sesbanimid R: dem ersten aus einem magnetotaktischen Bakterium isolierten Naturstoff. Gemeinsam mit Dr. Fabian Panter identifizierte sie die Sandarazole, klärte ihre chemische Struktur auf und erforschte ihre Biosynthese: So konnte diese völlig neuartige Naturstoffklasse mit insgesamt sieben Mitgliedern beschrieben werden.

Sie verglich außerdem verschiedene Typen von hochaufgelösten Massenspektrometern, sowie die Kultivierung in Flüssigkultur mit Kultivierung auf Agar-Platten und konnte dadurch feststellen, dass eine immense Vielzahl an Naturstoffen unerkannt bleibt, wenn nur eine einzige Analyse- und Kultivierungsmethode verwendet wird. In einer weiteren Studie setzte Dr. Chantal Bader eine bislang in der bakteriellen Naturstoffforschung kaum verwendete Methode ein: die supercritical fluid extraction (SFE). Sie zeigte dabei zum ersten Mal, dass damit das Spektrum der gefundenen Verbindungen signifikant erweitert werden kann, und untermauerte dies gleich durch einen neuen Naturstoff, den sie Chloroxanthic acid nannte.
 

Wie neue Medien beim Lernen erfolgreich eingesetzt werden können, hat Dr. Lara Kataja in ihrer Doktorarbeit bei Bildungswissenschaftler Professor Armin Weinberger erforscht. Interaktive digitale Lehr- und Lernmaterialien können für Schülerinnen, Schüler und Lehrkräfte neue Möglichkeiten für einen gelingenden Unterricht eröffnen. Die neuen Lernformate beeinflussen beispielsweise, wie Schülerinnen und Schüler miteinander interagieren und welche Rolle die Lehrkraft hierbei einnimmt: Auf diesem Gebiet hat Lara Kataja geforscht. In den Fokus stellte sie dabei insbesondere das kooperative Lernen mit Tablets. So untersuchte sie etwa in einer ihrer Fragestellungen den Effekt von zusätzlichen Instruktionen in einem Lernszenario, in dem Grundschülerinnen und -schüler in Zweierteams mit einer Tablet-App gemeinsam Mathematik lernten.

„Die Ergebnisse zeigen, dass die Schülerinnen und Schüler, die aufgefordert wurden, eine Aufgabe mündlich zu erklären, einerseits zwar vermehrt negative Emotionen ausdrückten und einen geringeren Aufgabenfokus hatten. Andererseits profitierte aber ihre Dialogqualität von den zusätzlichen Instruktionen“, erläutert Lara Kataja. „Derartige Instruktionen sollten in Zukunft also noch passgenauer beziehungsweise in adaptiver Weise der jeweiligen konkreten Lernsituation angepasst werden“, schildert sie die Schlussfolgerung ihrer Untersuchungen. Darüber hinaus befasste Lara Kataja sich in ihrer Doktorarbeit mit computer-mediierten Lernszenarien beim Online-Lernen, mit computer-unterstützten Lernszenarien in Präsenz, mit der Weiterentwicklung von Forschungsmethoden sowie mit Heterogenität in kooperativen Gruppen.

Die Preisträgerinnen und Preisträger erhalten eine Eulen-Statuette und ein Preisgeld von jeweils 500 Euro. Die Universitätsgesellschaft organisiert die Preisverleihung des Eduard-Martin-Preises in Zusammenarbeit mit dem Graduiertenprogramm der Universität des Saarlandes (GradUS).

Alle 13 Preisträgerinnen und Preisträger im Überblick (Promotionsbetreuerinnen und -betreuer in Klammern):

Fakultät für Empirische Humanwissenschaften und Wirtschaftswissenschaft

•    Dr. Lara Kataja (Prof. Dr. Armin Weinberger):
„Co-Present Learning With Tablets in Primary School“

•    Dr. Gabriela Isabell Reinstädtler (Prof. Dr. Gerd Waschbusch):
„Die Europäisierung der Einlagensicherung im Kontext der Europäischen Bankenunion – Eine Betrachtung der Einlagensicherung auf nationaler und europäischer Ebene vor dem Hintergrund des Status quo und (potenziell) zukünftiger Entwicklungen“

Medizinische Fakultät

•    Dr. Vivien Becker (Prof. Dr. Matthias Laschke):
„Die anti-angiogene Wirkung und zugrundeliegenden molekularen Mechanismen der microRNAs 370 und 186 sowie der Phytochemikalie Linalool“

•   Dr. Fabian Kern (Prof. Dr. Andreas Keller):
„Algorithms and Applications for non-coding RNAs in Aging“
 
Fakultät für Mathematik und Informatik

•    Dr. Daniel Gnad (Prof. Dr. Jörg Hoffmann):
„Star-Topology Decoupled State-Space Search in Al Planning and Model Checking“

•    Dr. Andrea Hannah Thevis (Prof. Dr. Gabriela Weitze-Schmithüsen):
„On the geometry of p-origamis and beyond“

Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät

•    Dr. Chantal Bader (Prof. Dr. Rolf Müller):
„Analysis of the Myxobacterial Secondary Metabolome Facilitated by Supercritical Fluid Technologies and Magnetic Resonance Mass“

•    Dr. Matthias Bock (Prof. Dr. Christoph Becher):
„Polarization-Preserving Quantum Frequency Conversion for Trapped-Atom based Quantum Networks“

•    Dr. Caroline Schultealbert (Prof. Dr. Andreas Schütze):
„Siloxanvergiftung von Metalloxid-Gassensoren im temperaturzyklischen Betrieb – Effekte, Erkennung, Optimierung“

Philosophische Fakultät

•    Dr. Maike Hansen (Prof. Dr. Patricia Oster-Stierle):
„Somniloquies: communication entre veille et sommeil dans des textes dramatiques de William Shakespeare, Denis Diderot, Heinrich von Kleist, Eugène Scribe et Richard Wagner“

•    Dr. Natascha Immesberger (Prof. Dr. Ingo Reich):
„linguisten mist – Eine korpuslinguistische Untersuchung und optimalitätstheoretische Modellierung von Schreibvarianten in wortbildungsmorphologisch komplexen Substantiven“

Rechtswissenschaftliche Fakultät

•    Dr. Johannes Roland Heck (Prof. Dr. Christoph Gröpl):
„Die interpolierende Betrachtungsweise als lastengerechtes Absehen von Besteuerung – Eine Analyse der Zusammenschau von Steuerbefreiungen im Grunderwerbsteuerrecht“

•    Dr. Gina Starosta (Prof. Dr. Annette Guckelberger):
„Der Portalverbund zwischen Bund und Ländern – Art. 91c Absatz 5 GG und dessen einfachgesetzliche Ausgestaltung im verfassungsrechtlichen Wertgefüge“

Hintergrund:
Dr.-Eduard-Martin-Preis: Die Auszeichnung für herausragende Doktorarbeiten wird seit 1963 vergeben, seit 1976 trägt der Preis den Namen des Ehrensenators und langjährigen Präsidenten der Freunde-Vereinigung der Universität, Dr. Eduard Martin. Bei der Festveranstaltung der Universitätsgesellschaft erhalten die Preisträgerinnen und Preisträger einen Geldpreis sowie eine bunte Eule: Sie wurde im Jahr 2014 erstmals gestiftet von Arno Müller, einem Absolventen der Saar-Uni, und seiner Firma Tom's Drag.
www.unigesellschaft-saarland.de/eduard-martin-preis

Die Universitätsgesellschaft des Saarlandes will Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sowie Studentinnen und Studenten der Saar-Uni mit Ehemaligen (Alumni) und Förderern in intensiven Kontakt bringen. Sie unterstützt vor allem Studentinnen und Studenten sowie den wissenschaftlichen Nachwuchs bei ihren Projekten und fördert das akademische Leben im Saarland. So fördert sie zum Beispiel junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bei der Teilnahme an internationalen Tagungen oder Wettbewerben.
www.uni-saarland.de/page/unigesellschaft.html

Das Graduiertenprogramm GradUS will Promovierende der Saar-Uni untereinander vernetzen und bietet für ihre überfachliche Qualifizierung ein vielfältiges Weiterqualifizierungs- und Förderprogramm.
www.uni-saarland.de/gradus

Kontakt:
Prof. Dr. Frank Mücklich, Geschäftsführender Vorstand der Universitätsgesellschaft des Saarlandes, Telefon: 0681 302-70500; E-Mail: unigesellschaft@uni-saarland.de
Dr. Theo Jäger (GradUS): 0681 302-58073;gradus(at)mx.uni-saarland.de

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