Forscher der <a href=http://www.uni-trier.de>Uni Trier</a> haben die genetischen Ursachen kooperativen Verhaltens untersucht und sind dabei auf eine überraschende Entdeckung gestoßen: Der Grad an Aktivität eines mit Aggression korrelierten Gens hat bei Frauen und bei Männern unterschiedliche Auswirkungen.
<% image name="J_Meye" %>
<small><b>Die von Jobst Meyer geleitete Abteilung für Verhaltensgenetik</b> erforscht die molekulargenetischen Grundlagen komplex vererbter Phänotypen und Erkrankungen wie Aufmerksamkeitsdefizit- und Hyperaktivitätsstörung oder Autismus. <i>Bild: Universität Trier</i></small>
Was man in den menschlichen Genen so alles finden kann: Wissenschaftler der Abteilung für Verhaltensgenetik an der Universität Trier ließen Studenten im Rahmen einer Studie um echtes Geld spielen, wobei sie einen Teil davon in einen Gemeinschaftstopf investieren konnten. Das Design des Spiels war dabei so geartet, dass es einen Grundzug der Evolution kooperativen Verhaltens wiedergab: „Sind alle gute Kooperierer, würden sich diejenigen in der Evolution durchsetzen, die unkooperativ sind. Sind alle Egoisten, dann hätten die Kooperativen bessere Chancen“, erklärt dazu der Leiter der Abteilung, Jobst Meyer, im Gespräch mit Pressetext Deutschland.
Das Verhalten der Mitspieler wurde nun in Zusammenhang mit den vorhandenen Varianten des Monoaminoxidase A-Gens (MAOA) gebracht, von dem man aus früheren Studien wusste, dass es mit aggressivem Verhalten in Zusammenhang steht: Männern und Mäusen, denen dieses Gen fehlt, überaus gewalttätig sind. Tatsächlich zeigte sich auch bei den männlichen Studienteilnehmern, dass eine niedrige MAOA-Expression mit starker Skepsis gegenüber ihren Mitspielern und wenig Kooperationsbereitschaft korreliert. Anders bei den weiblichen Teilnehmern: Frauen mit der weniger aktiven Variante des Gens verhalten sich dennoch kooperativ gegenüber den Mitspielern.
<b>Ursachen in der Evolution des Menschen?</b>
Der geschlechtsspezifische Unterschied im Verhalten könnte evolutionäre Ursachen haben. So könnte es sein, dass aggressivere Frauen bei unseren steinzeitlichen Vorfahren mehr Ressourcen außerhalb der Familie erringen konnten und einen evolutionären Vorteil daraus zogen, wenn sie diese großzügig mit der Sippe teilten. Ebenso konnten sie in früheren Kulturen tendenziell einen höheren sozialen Rang errungen und somit überhaupt mehr zu verteilen gehabt haben.
Geschlechtsspezifische Unterschiede bei Agression und Kooperationsbereitschaft
Physikern der <a href=http://www.uibk.ac.at>Universität Innsbruck</a> und des <a href=http://iqoqi.at>IQOQI</a> gelang es, einen digitalen Quantensimulator zu realisieren, der im Prinzip die mathematische Beschreibung von beliebigen Quantensystemen nachbilden kann.
<% image name="teamweb" %>
<small><b>Die Menschen hinter dem Experiment:</b> Christian Roos, Daniel Nigg, Rene Gerritsma und Benjamin Lanyon (v.l.) haben gemeinsam mit Kollegen einen Quantensimulator gebaut, mit dem eine Vielzahl quantenphysikalischer Systeme simuliert werden kann. <i>Bild: Uni Innsbruck</i></small>
Physikalische Phänomene werden in vielen Fällen durch mathematische Gleichungen beschrieben, die sich nicht exakt lösen lassen. In solchen Fällen verwenden die Wissenschaftler häufig Computersimulationen, um die entsprechenden Modelle zu untersuchen. Für Quantensysteme erreicht man dabei aber schnell die Grenzen der Rechenleistung der zur Verfügung stehenden Computer. <a href=http://en.wikipedia.org/wiki/Richard_Feynman>Richard Feynman</a> hat aus diesem Grund bereits 1982 vorgeschlagen, Quantensysteme mit Quantensystemen (sogenannten „Universellen Quantensimulatoren“) experimentell zu simulieren, die seinen Überlegungen zufolge im Gegensatz zu klassischen Turing-Maschinen nicht von einer exponentiellen Verlangsamung der Rechenleistung betroffen wären. 1996 bestätigte der Theoretiker <a href=http://en.wikipedia.org/wiki/Seth_Lloyd>Seth Lloyd</a> diesen Ansatz, in dem er nachwies, dass Quantencomputer so programmiert werden können, dass sich jedes beliebige physikalische System effizient simulieren lässt.
<b>Die experimentelle Bestätigung kam aus Innsbruck</b>
Die experimentelle Umsetzung eines solchen digitalen Quantensimulators gelang nun in Innsbruck. Schon die Vorarbeit leisteten jene Experimente zu Quantencomputern, die in der Arbeitsgruppe von Rainer Blatt durchgeführt wurden. Vor knapp zwei Jahren gelang es Forschern um Blatt und Christian Roos, die Eigenschaften eines sich nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegenden Teilchens, das sich als solches nie in der Natur beobachten ließe, in ein stark gekühltes Calciumatom einzuschreiben. Nun ging man daran, einen Quantencomputer so zu programmieren, dass er die mathematische Beschreibung eines Quantenphänomens (im konkreten Fall wurde eine Reihe von Spin-Systemen betrachtet) simulieren kann. Auch hierbei fungieren in einer Vakuumkammer gefangene und mit Lasern stark abgekühlte Calciumatome als Träger der Quantenbits. Das Neue daran ist, dass auf diese Weise Interaktionen und Dynamiken simuliert werden können, die im Quantencomputer selbst gar nicht vorhanden sind, wie Benjamin Lanyon von Institut für Quantenoptik und Quanteninformatik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (IQOQI) erklärte.
Um die Zahl der simulierbaren Quantensysteme zu vergrößern, müsste allerdings die Zahl der Quantenbits noch deutlich erhöht und dafür die Zahl der Ionen, die exakt kontrolliert werden können, von derzeit sechs auf etwa 40 gesteigert werden.
<small>Die Originalarbeit „Universal digital quantum simulation with trapped ions“ wurde in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht: http://www.sciencemag.org/content/early/2011/08/31/science.1208001
</small>
Ein Quantensystem simuliert ein Quantensystem