On June 1, 2021, you assumed the Heisenberg Professorship for Biological Algorithms, which is also a tenure-track professorship at the EXC PoL of TU Dresden and associated with both the cfaed and the Center for Molecular and Cellular Bioengineering (CMCB). Can you please briefly explain what this means and what benefits of this affiliation? With the new status of the professorship what will be improved or enabled? What new perspectives does this create?

• Through the new Chair of Biological Algorithms, my research group is even tighter integrated into the Cluster of Excellence 'Physics of Life' and can serve as a link between the engineers of cfaed and the Faculty of Physics on the main campus and the life science campus in Johannstadt. The additional visibility is also helpful for the preparation of collaborative projects. For example, we are currently involved in a CRC proposal to study biomineralization, which shall bring together biologists, chemists and physicists.

How many scientists are currently working on how many projects in your research group?

• We are a team of 7 postdocs and PhD students, who develop mathematical models on various biological systems, from cell navigation to developmental biology. By using similar methods from nonlinear dynamics and statistical physics, there is a substantial exchange despite the different topics. By the way, we offer exciting dissertation topics for physics students.

Is the necessary equipment already available on campus or do you need to build and expand the infrastructure for your group?

• We are theoreticians, so all we need is an espresso machine and space for discussions - that was readily available. In addition, we extensively use the ZIH - a national center for high-performance computing at TUD.

What are the primary research goals of your group?

• We want to understand how biological cells process information and create functional structures. Starting from simple model systems, we aim to disclose fundamental biological algorithms. One goal is to understand how inside our muscles biological "crystals" of molecular motors, called myofibrils, self-assemble to generate active forces, first in fruit flies, and one day, hopefully, in humans. With our research, I want to bridge the gap between physics and biology. The unique collaborative atmosphere at the Cluster of Excellence 'Physics of Life' and the DRESDEN-concept campus provides a perfect setting for this endeavor, where I very much feel at home.

You are a mathematician by trade. What led you to delve into biophysics?

• I am fascinated by interdisciplinary research. In biological physics, numerous very basic questions are still completely open: How does a diatom build a lightweight glass house that is unparalleled in materials science? Even children understand these very immediate questions, yet it takes a network of molecular biologists, experimental biophysicists and us theorists to find answers.

The questions came from Bianka Claus (PoL), and Matthias Hahndorf (cfaed).

Sie haben am 1. Juni 2021 die Heisenberg-Professur für biologische Algorithmen angetreten, die gleichzeitig als Tenure-Track-Professur am EXC PoL der TU Dresden angesiedelt und mit dem cfaed und dem Center for Molecular and Cellular Bioengineering (CMCB) assoziiert ist. Können Sie bitte kurz erklären, was das bedeutet, und welcher Nutzen daraus gezogen werden kann? Was wird durch den neuen Status der Professur besser/ermöglicht, welche neuen Perspektiven eröffnet das?

• Durch die neue Professur Biologische Algorithmen ist meine Arbeitsgruppe noch enger in den Exzellenzcluster ‚Physics of Life‘ eingebunden und kann als ein Bindeglied zwischen den Ingenieur:innen des cfaed sowie der Fakultät für Physik auf dem Hauptcampus und dem lebenswissenschaftlichen Campus in Johannstadt dienen. Die zusätzliche Sichtbarkeit hilft auch bei der Vorbereitung von Verbundprojekten, gerade wirken wir z.B. bei einem SFB-Antrag zur Biomineralisation mit, der Biolog:innen, Chemiker:innen und Physiker:innen zusammenbringen will.

Wie viele Wissenschaftler:innen arbeiten aktuell in Ihrer Forschergruppe an wie vielen Projekten?

• Wir sind ein Team aus 7 Postdocs und Doktorand:innen und entwickeln mathematische Modelle zu sehr unterschiedlichen biologischen Systemen, von Zellnavigation zur Entwicklungsbiologie. Durch den Einsatz ähnlicher Methoden aus der Nichtlinearen Dynamik gibt es trotz der verschiedenen Themen viel Austausch. Für Student:innen aus der Physik haben wir übrigens spannende Themen für Abschlussarbeiten.

Ist die Ausrüstung bereits auf dem Campus vorhanden oder müssen Sie die Infrastruktur für Ihre Gruppe (weiter) aufbauen?

• Als Theorie-Gruppe brauchen wir eine Espressomaschine und Raum zum Diskutieren – das war alles vorhanden. Mit dem ZIH gibt es ein leistungsfähiges Zentrum für Hochleistungsrechnen an der TUD, das wir nutzen.

Welche großen Ziele gibt es für die Forschung der Gruppe?

• Wir wollen verstehen, wie biologische Zellen Informationen verarbeiten und funktionale Strukturen entstehen lassen. Ausgehend von einfachen Modellsystemen wollen wir so grundlegende Biologische Algorithmen aufdecken. Ein Ziel ist es z.B. zu verstehen, wie sich in unseren Muskeln biologische „Kristalle“ aus molekularen Motoren, sogenannte Myofibrillen, von selbst zusammenbauen um aktive Kräfte zu erzeugen, zunächst einmal in der Fruchtfliege, und vielleicht irgendwann im Menschen. Ich möchte mithelfen, zwischen Physik und Biologie eine Brücke zu bauen – ein Ziel, mit dem ich mich in der einzigartigen kollaborativen Atmosphäre am Exzellenzcluster ‚Physics of Life‘ und dem Dresden-concept-Campus sehr zuhause fühle.

Sie sind ausgebildeter Mathematiker. Was hat Sie dazu gebracht, sich der Biophysik zu widmen?

• Mich fasziniert interdisziplinäre Forschung. In der biologischen Physik sind viele grundlegende Fragen noch völlig offen: Wie baut z.B. eine Kieselalge ein Leichtbau-Glashaus, das so in den Materialwissenschaften seinesgleichen sucht? Diese sehr unmittelbaren Fragen verstehen schon Kinder, aber es braucht ein Netzwerk aus Molekular-Biolog:innen, experimentellen Biophysiker:innen und uns Theoretiker:innen, um Antworten zu finden.

Die Fragen stellten Bianka Claus (PoL) und Matthias Hahndorf (cfaed).