Supercomputer bringen Evolutionsbiologen Erfolge

Supercomputer sollen Evolutionsbiologen zukünftig eine leichtere Zuordnung von Verwandschaften unter Lebewesen ermöglichen. Den ersten wichtigen Erfolg konnten die Wissenschaftler nun einfahren. Als ersten Testkandidaten für eine neu entwickelte Software wählten Kollegen an der Brown University in Providence (USA) einen nur zwei Millimeter großen Wurm mit dem Namen Acoelomorpha aus. Seine evolutionären Wurzeln waren für die Wissenschaft bisher ein Rätsel.

Am Ende der umfangreichen Analyse konnte dem Wurm jedoch eine Heimat im Stammbaum der Tiere zuweisen - an der ersten Verzweigung innerhalb der Gruppe der Bilateria, teilten die Forscher mit. Dabei handelt es sich um Tiere mit einem symetrisch aufgebauten Organismus, zu denen auch der Mensch gehört.

"Acoelomorpha ist von uns so weit entfernt wie ein Tier der Bilateria es nur sein kann, aber es ist bilateral. Das konnten wir nun beweisen," sagt Professor Casey Dunn, Evolutionsbiologe der Brown University.

Seit die Analyse von Erbgut durch moderne biochemische Methoden kostengünstig möglich ist, versuchen Forscher, über den Vergleich von Erbgutsequenzen die evolutionäre Entwicklung von Tierarten zu rekonstruieren. Bereits bessere Laborcomputer können Genanalysen durchführen. Doch für die Analyse ganzer Stammbäume ist ihre Rechenleistung zu gering.

Im Rahmen einer internationalen Forschungskooperation entwickelte eine Gruppe um Bioinformatiker Dr. Alexandros Stamatakis bestehende Software-Werkzeuge so weiter, dass die notwendigen Berechnungen nun auf Supercomputern durchgeführt werden können. Zur Entwicklung ihres Programms nutzten Stamatakis und sein Team den Garchinger Höchstleistungsrechner.

Die endgültige Analyse für Acoelomorpha wurde auf einem IBM-BlueGene-System in den USA durchgeführt. Mit 2,25 Millionen Prozessorstunden war dies die aufwändigste je durchgeführte Stammbaumanalyse. Nun arbeiten die Wissenschaftler an noch umfangreicheren Berechnungen und der weiteren Optimierung der Software, so dass das große Ziel - Stammbaumanalysen mit vielen Organismen unter Verwendung kompletter Genome - immer näher rückt.