Limitierende Faktoren für die Biosphäre im Computer

 
 

Mein Projekt beschäftigt sich mit der Fragestellung: „Wie könnte die Evolution von prokaryotischen Zellen, besonders im Kontext entstehenden Lebens, ausgesehen haben?“ Diese Frage soll mithilfe der Simulation des Lebenszyklus von prokaryotischen Zellen – gesteuert durch neurale Netzwerke – graphisch im dreidimensionalen Raum dargestellt und beantwortet werden (Abbildung 1). Meine Simulation ist geschrieben in C++. Ich musste mich auf wesentliche Steuerungsfaktoren beschränken. Zum einen ist jede Zelle ausschließlich über eine DNA, einer Zeichenkette mit unterschiedlicher Länge, definiert, die sich bei dem Prozess der Zellteilung zufällig verändern kann. Zum anderen hat jede Zelle ein neurales Netzwerk, dass sich aus der DNA ergibt und das Zellverhalten kontrolliert. Diese Simulation ist, so wie andere Modelle physikalischer und biologischer Prozesse, ungenau. An vielen Stellen muss zwischen Umsetzbarkeit, Rechenleistung und Genauigkeit abgewogen werden. Dementsprechend ist die Simulation auch keine Abbildung der Wirklichkeit, sondern eher eine Veranschaulichung, jedoch mit einer größtmöglichen Realitätsnähe. Ziel des Projektes ist es, die Evolution der Zellen zu veranschaulichen und den Effekt der Veränderung der Umgebungsbedingung auf die Evolution der Zellen zu untersuchen.

Jugend forscht: Simulation der Evolution von Zellen mit neuronalen Netzen

Autor: Lukas Zierahn