Mit welchen Fragen beschäftigt sich die Wissenschaft in Zukunft? Auf der Falling-Walls-Konferenz in Berlin geben hochkarätige Forscher jährlich einen Ausblick darauf, welche Mauer zwischen ihnen und der Zukunft es zu durchbrechen gilt. Am Tag des Mauerfalls wurden auch im ausgehenden Jahr 20 hochkarätige Forscher aus aller Welt eingeladen, um Ideen zu präsentieren, die unsere Welt auf dramatische Weise verändern könnten. Viele der Lectures sind inzwischen online als Video in englischer Sprache zu verfolgen. Entstanden ist ein Fundus, der passend zum Jahreswechsel einen Ausblick auf die wichtigsten Forschungsthemen der Zukunft erlaubt. ZEIT ONLINE präsentiert drei davon im Überblick.

Evolutionsbiologie: Warum haben Lebewesen Sex?

Nick Barton vom österreichischen Institute of Science and Technology in Wien wundert sich über die biologische Vielfalt, wie sich auf unserem Planeten existiert. Wie konnte sich eine derartige Komplexität und Perfektion entwickeln über eine so "gefährliche" Fortpflanzungsmethode wie Sex? Es dauert eine gefühlte Ewigkeit, den richtigen Partner zu finden. Anschließend müssen die Partner Zeit darauf verwenden, sich zu paaren – wobei dann auch noch Krankheiten oder Parasiten übertragen werden können. Zusätzlich kann die Mischung des Erbguts beider Partner auch noch zu vielen Fehlern führen.

Dennoch pflanzt sich ein großer Teil der Eukaryoten, also Lebewesen, deren Zellen einen Kern mit Erbgut besitzen, mittels Sex fort – und das auch schon zu Zeiten, als die genetischen Grundlagen für Spaß und Lust noch nicht existierten. Da dieser Grund damit für den Evolutionsbiologen ausgeschlossen ist, sucht er nach anderen evolutionären Vorteilen, die Sex demnach logischerweise bringen muss.

Falling Walls: Nick Barton

Seine bisherige Antwort: Sex hat sich trotz der vermeintlichen Nachteile durchgesetzt, weil er verschiedene vorteilhafte Anpassungen zusammenzubringt. Von allen Erbgut-Sequenzen sind nur wenige für einen Organismus von Vorteil. Geschlechtliche Fortpflanzung erlaubt es, die verschiedenen "guten" Sequenzen einzelner Individuen zusammenzubringen. Dadurch beschleunige sich die Evolution, weil sich Lebewesen, die sich mittels Sex fortpflanzen, schneller anpassen können.

Für diese Theorie gebe es bislang zwar nur mathematische Hinweise. Doch die Unmengen an Erbgutdaten, die in Zukunft erhoben werden, sollen empirisch beweisen, dass geschlechtliche Fortpflanzung diesen Vorteil bringt.

Mathematik: Wie lässt sich der Datenberg bezwingen?

Ein Mausklick im Internet, eine Videoaufzeichnung, die Kartografierung des Weltraums mit einem Teleskop – alle diese Vorgänge produzierten sehr große Datenmengen. Obwohl die Computertechnologie diejenige ist, die am schnellsten wächst und sich entwickelt, ist sie derzeit nicht in der Lage, alle diese Daten nutzbar zu machen. Denn die Menge übersteigt die vorhandenen Kapazitäten zur Auswertung um ein Vielfaches.

Falling Walls: Anastasia Ailamaki

Deswegen will die Computerwissenschaftlerin Anastasia Ailamaki von der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne Methoden und Algorithmen entwickeln, die dem Menschen helfen, die Datenmengen gezielt zu durchsuchen und zu analysieren. Viele Prozesse sollen dann parallel statt nacheinander ablaufen. Dennoch wird es immer eine Verzögerung dabei geben, glaubt sie: Ein Sieben-Gang-Menü, für das ein Koch zehn Stunden benötige, lasse sich ja auch nicht in 15 Minuten kochen, wenn er 39 Köche zur Seite gestellt bekomme.

Physik: Wie entstand das Universum? Und: Was war davor? 

Mit Musikinstrumenten und Zuhörern im Auditorium der Falling-Walls-Konferenz simulierte Jean-Luc Lehners vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam kurzerhand die gängigen Theorien zum Ursprung des Universums. Entweder schlägt ein einziger Zuhörer auf das Becken – es gibt nur einen Urknall, von dem ausgehend sich das Universum ausgedehnt hat. Einer anderen Theorie nach treten immer wieder zyklisch Urknälle auf. Oder es schlagen mehrere Zuhörer zur gleichen Zeit auf das Becken – es gibt mehrere Urknälle. "Aber was hat die Urknälle dazu gebracht, synchron aufzutreten?", fragt Lehners. Sein Ziel sei es, die Wand zu durchbrechen, die am Anfang der Zeit stehe.

Falling Walls: Jean-Luc Lehners

Dabei soll der Forschungssatellit Planck helfen: Er zeichnet kosmische Hintergrundstrahlung detaillierter auf, als das bislang möglich war. Mit diesen Daten, die Forscher als Echo des Urknalls verstehen, wollen Wissenschaftler herausfinden, welche der Theorien stimmt.