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Methan auf dem Mars

Mars Express – Künstlerische Darstellung © Alex Lutkus
Mars Express – Künstlerische Darstellung © Alex Lutkus

Jetzt ist es auch offiziell: Der Mars stößt regelmäßig Methan aus. Im Rahmen einer von der NASA finanzierten Studie haben Forscher sechs Jahre lang – das entspricht drei Marsjahren – drei leistungsfähige Teleskope ausgerichtet, die mit Infrarotspektrographen mit hoher Dispersion ausgestattet waren. Mit diesem Gerät ist es möglich, das von einem Planeten reflektierte Licht zu analysieren. Da jedes Element einen bestimmten Teil des Lichtspektrums absorbiert, ist es möglich, auf Entfernung die Zusammensetzung der Atmosphäre zu bestimmen. Diese Studie bestätigt nicht nur ähnliche Ergebnisse, die 2004 dank der Mars-Express-Sonde erzielt wurden, durch sie wurde es darüber hinaus möglich, in der nördlichen Hemisphäre des Roten Planeten drei Quellen ausfindig zu machen, auf die diese Methanemissionen zurückzuführen sind.

Da Methan auf dem Mars nur eine extrem kurze Lebensdauer hat, ist für die Forscher die Frage nach dem Ursprung dieses Gases weitaus dringender. Sollte es etwa durch einen geologischen Prozess entstehen, wie den Zerfall von aus dem Inneren des Planeten entwichenen Methanhydraten unter dem Einfluss von Hitze? Oder sollte es ein Beweis dafür sein, dass das Leben, falls es jemals auf dem Mars existiert haben sollte, noch nicht ganz verschwunden ist? Der Forschungsroboter Mars Science Laboratory der NASA, der 2011 gestartet werden soll, wird dieses Rätsel vielleicht lösen können.


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Afrikanische Böden à la Carte

Ein Beispiel für eine Karte, auf der die Gebiete markiert sind, in denen Bodenproben entnommen werden. © CIAT 2009
Ein Beispiel für eine Karte, auf der die Gebiete markiert sind, in denen Bodenproben entnommen werden. © CIAT 2009

Entwaldung, Übernutzung, Wüstenbildung, nicht angepasste landwirtschaftliche Bewirtschaftungsmethoden – viele Faktoren spielen eine Rolle für die Degradation der Böden Afrikas südlich der Sahara und sind für die schwachen Erträge der Landwirte in dieser Region der Welt verantwortlich.

Doch stehen den Akteuren und Experten in diesem Bereich viel zu wenig verlässliche Informationen über die chemischen und physikalischen Eigenschaften der afrikanischen Böden zur Verfügung, um diese Tendenz umzukehren. Für die Lösung dieses Problems hat das Zentrum für die Landwirtschaft in tropischen Regionen (Centre international d’agriculture tropicale – CIAT) im Januar 2009 einen Informationsdienst über die afrikanischen Böden (Service d’information sur les sols d’Afrique – AfSIS) gestartet, um eine detaillierte numerische Karte der Böden der Region zu erstellen. Fernerkundung, Satellitenbilder, Infrarotspektrographie – ein ganzes Arsenal an Spitzentechnologien soll eingesetzt werden, um das pedologische Profil einer Reihe landwirtschaftlicher Gebiete zu erstellen, die auf vierzig Länder verteilt sind. Sobald die Daten erfasst sind, sollen sie allen Akteuren der landwirtschaftlichen Industrie Afrikas über das Internet zugänglich gemacht werden.








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Krebs begeht Selbstmord

Visualisierung der Unterschiede bei der Expression des Gens Rad51 bei normalen und bei Krebszellen (zweite Spalten von rechts). Dieses Gen könnte für die Verbesserung von Gentherapien bei Krebs eingesetzt werden. © Courtesy Christopher Hine
Visualisierung der Unterschiede bei der Expression des Gens Rad51 bei normalen und bei Krebszellen (zweite Spalten von rechts). Dieses Gen könnte für die Verbesserung von Gentherapien bei Krebs eingesetzt werden. © Courtesy Christopher Hine

Biologen der Rochester University (US) haben vielleicht rein zufällig eine neue Waffe gegen Krebs entdeckt. Die Forscher wollten verstehen, weshalb das Protein Rad51 in Krebszellen eine fünfmal höhere Expressionsrate aufweist. Um den Ursprung dieser überhöhten Expression zu ermitteln, ersetzten sie einen Teil des Gens des Proteins durch einen Marker. Entgegen allen Erwartungen produzierten die im Anschluss an diese Manipulation entstandenen Krebszellen 12 500 Mal mehr Rad51 als eine normale Zelle!

Seitdem versuchten die Forscher, einen Selbstzerstörungsmechanismus in die Krebszellen einzuschleusen, indem sie eine Variante des Diphterietoxins mit dem Gen Rad51 verbanden. Und es funktionierte! Die toxische Bombe der Biologen von der Universität Rochester wurde bereits an verschiedenen Krebsgeweben getestet, wobei alle Krebszellen zerstört wurden, ohne gesunde Zellen besonders anzugreifen. Die Forscher versuchen jetzt die Einschleusung des Gens mithilfe eines gutartigen Virus zu perfektionieren.













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Clownfisch lacht gequält

© Shutterstock
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Werden die Clownfische ihren Orientierungssinn verlieren, sollte die Versauerung der Ozeane wegen der CO2-Emissionen des Menschen fortschreiten? Sobald die Fischbrut ausgeschlüpft ist, schwimmt sie erst aufs offene Meer hinaus, um sich von Plankton zu ernähren, bevor sie sich in einem passenden Korallenriff niederlässt. Ein Experiment, das von Forschern der James Cook University (AU) durchgeführt wurde, scheint zu zeigen, dass die Fähigkeit der Fischbrut einen passenden Lebensraum zu finden, sinkt, sobald sie in saureres Wasser gerät. Die Forscher setzten die Brut in einem Y-förmigen Bassin aus, das auf der einen Seite einen Pflanzenbesatz enthielt, den kleine Clownfische mögen, und auf der anderen Seite mit besonders abstoßend auf die Fische wirkenden Dingen besetzt war.

Solange der pH-Wert des Wassers bei 8,15 lag, was dem aktuellen Durchschnittssäuregrad der Ozeane entspricht, verlief alles normal: die meisten Jungfische wandten sich entschlossen der Seite des Bassins zu, das ihren idealen Lebensbedingungen entsprach. Doch sobald der pH-Wert auf 7,8 gesenkt wurde, der auch im Jahr 2100 herrschen soll, verhielten sich die kleinen Fische umgekehrt: sie verbrachten 80 Prozent ihrer Zeit auf der anderen Seite. Die Autoren befürchten, dass diese Ergebnisse auf die meisten Korallenfischarten anwendbar sind, deren Brut meist dieselben Orientierungsmechanismen wie die Clownfische benutzt. Die verhängnisvollen Auswirkungen der Versauerung der Meere wurden bereits für Krustentiere und Muscheln nachgewiesen, jedoch noch nie für Fische.




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Tetris in der Therapie


Haben Sie gerade etwas Schreckliches erlebt? Dann sollten Sie eine Partie Tetris spielen! Unfall-, Kriegs- oder Vergewaltigungsopfer entwickeln oft ein posttraumatisches Stresssyndrom, ein Leiden, das sich vor allem durch Flash-backs darstellt, die das Opfer nicht unterdrücken kann. Psychiater der Universität Oxford (UK) hatten jetzt den Einfall, diese Symptome mithilfe eines Videospiels zu bekämpfen: Freiwilligen wurde eine Reihe gefilmter Gewaltszenen vorgespielt und anschließend sollte ein Teil der Gruppe eine Partie Tetris spielen.

In der darauf folgenden Woche führten die Forscher eine Testreihe durch, mit der die Auswirkung der Filme auf alle Teilnehmer gemessen wurde. Den Ergebnissen zufolge hatten die Tetrisspieler weit weniger Flash-backs und erzielten auch bessere Ergebnisse bei den Standardtests, die die Psychiater zur Bewertung der Stärke des posttraumatischen Stresssyndroms eines Patienten eingesetzt hatten. Die Autoren der Studie sehen damit bestätigt, dass Videospiele wie Tetris die räumlich-visuellen Ressourcen des Gehirns erschöpfen, wodurch die Fähigkeit des Gehirns zur Speicherung der mit einem Ereignis zusammenhängenden visuellen Komponente herabgesetzt wird. Diese Methode stellt sicherlich keine umfassende Antwort auf das posttraumatische Stresssyndrom dar, doch könnte sie sich bei der Sofortbehandlung von Gewaltopfern als nützlich erweisen.



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Der plötzliche Niedergang der Hochkultur von Caral





Die Hochkultur von Caral, die älteste Zivilisation des amerikanischen Kontinents, verschwand ganz plötzlich vor 3600 Jahren. 2000 Jahre lang blühte sie an der Pazifikküste, 180 Kilometer nördlich von Lima in Peru. Außer beeindruckenden Pyramidenbauten brachten die Ausgrabungen von Caral auch ein riesiges landwirtschaftliches Bewässerungssystem zutage. Wie konnte diese blühende Zivilisation binnen weniger Generationen untergehen?

In einer in den Proceedings of the National Academy of Sciences erschienenen neuen Studie wird vermutet, dass die Ursache für den Untergang in einem Erdbeben und klimatischen Veränderungen zu suchen sind, die mit dem Phänomen von El Niño einhergehen. Vor 3600 Jahren destabilisierten heftige Erdstöße die das Heimattal dieser Zivilisation umgebende Bergkette. Die sich lösenden Felsbrocken sammelten sich weiter unten an. Jahreszeitlich bedingte Regenstürme, die durch El Niño hervorgerufen wurden, schwemmten diese bis zum Ozean. Das Meer schwemmte diese dann als Sand und Lehm zurück an Land, wodurch sich ein Kamm bildete, der die fruchtbaren Buchten abschnitt. Die Winde sollen dann den Sand über die Felder verteilt und die Bewässerungssysteme unter sich begraben haben, wodurch die Caral ausgehungert wurden.

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Neuer Ursprung der Milchstraße

© ESO
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Bis jetzt glaubten die Astrophysiker, dass spiralförmige Galaxien durch den Zusammenstoß mit älteren Galaxien entstanden seien. Doch diese Theorie, die bereits durch zahlreiche Beobachtungen ins Wanken geraten ist, wird durch die Veröffentlichung der Ergebnisse einer numerischen Kalkulation des Superrechners Mare Nostrum in der Fachzeitschrift Nature jetzt völlig widerlegt. Mithilfe der 2000 Prozessoren des Supercomputers und vier Wochen Rechenzeit konnten die Autoren des Artikels, bei denen es sich um französische und israelische Astrophysiker handelt, nachweisen, dass diese Spiralgalaxien nicht durch einen Zusammenstoß sondern vielmehr durch Implosion entstehen. Gase aus kalten Strömungen durchqueren den um eine Galaxie herum liegenden Halo aus Dunkler Materie und konvergieren zur galaktischen Scheibe hin, die in ihrem Zentrum sehr heiß ist. Die Akkreszenz des kalten Gases führt dazu, dass die galaktische Scheibe in feste Klumpen zersplittert, in deren Mittelpunkt sich neue Sterne bilden.

Diese neue Hypothese lässt sich besser mit den neusten Gravitationsuntersuchungen vereinbaren, die bewiesen hatten, dass im Mittelpunkt eines Halos aus Dunkler Materie eine Galaxie liegt. Damit ist die jährliche Bildung Hunderter Sonnenmassen im Zentrum der massereichsten Galaxien besser zu verstehen.

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Fruchtbarkeit...

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Jeden Tag geraten Östrogene, die vor allem aus menschlichen Verhütungsmitteln stammen, in Unmengen in das Abwassersystem (siehe auch den Artikel „Endokrine Disruptoren auf unserem Teller?“, auf Seite 28). Diese Rückstände stellen nur ein Element auf einer langen Liste von endokrinen Disruptoren dar. Dabei handelt es sich um Substanzen, die für viele gesundheitliche Probleme verantwortlich sein sollen, da sie in das Hormonsystem der Lebewesen eingreifen. Zahlreiche Untersuchungen haben bereits gezeigt, dass eine Verbindung zwischen Östrogenen und anderen Substanzen, den Antiandrogenen, für den seit dreißig Jahren zu beobachtenden Rückgang der Fruchtbarkeit bei den Menschen verantwortlich ist.

Und jetzt wird dieselbe Mischung im Rahmen einer Studie von Susan Jobling, Forscherin an der Brunel University (UK), für die Verweiblichung der Flussfische verantwortlich gemacht. Das ist eine große Premiere, weil vorangegangene Forschungen darauf hingewiesen hatten, dass nur die Östrogene Schuld an diesem Phänomen seien. Wenn die Fruchtbarkeitsprobleme des Menschen und der Flussfische jetzt in einem Zusammenhang stehen, muss die genaue Beschaffenheit der betreffenden Antiandrogene bestimmt werden. Diese Substanzen sind in vielen verschiedenen Produkten zu finden, angefangen bei Medikamenten gegen Prostatakrebs bis hin zu Dingen des Alltagsgebrauchs wie Seifen, Putzmitteln, Zahnpasten und Kosmetika.






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... und Düngung

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Die Fahrt des deutschen Forschungsschiffs Polarstern, das Anfang 2009 Richtung Antarktis in See gestochen ist, hat hohe Wellen geschlagen. Was soll auf dieser Expedition erforscht werden? Diesmal geht es um die möglichen Umweltfolgen einer künstlichen Düngung der Ozeane. Im vergangenen Januar hatten rund fünfzig Forscher den Südlichen Ozean zwischen Patagonien und der Antarktis angepeilt, um dort auf einer Fläche von 300 km2 20 Tonnen Eisensulfat zu verstreuen. Mit diesem deutsch-indischen Experiment mit der Bezeichnung LOHAFEX sollte überprüft werden, ob durch eine Düngung die Kohlenstoffspeicherkapazität der Ozeane erhöht werden könnte.

Doch die Relevanz dieser Expedition wurde sowohl von Umweltschutzorganisationen als auch von manchen Wissenschaftlern stark angezweifelt. Als die Operation startete, wurde zeitgleich eine Studie in der Zeitschrift Nature veröffentlicht, aus der hervorging, dass das Potenzial eisenreicher Meeresregionen als Kohlenstoffspeicher nicht nur begrenzt ist, sondern dass die künstliche Düngung auch weitaus weniger effizient als die natürliche Eisenzufuhr ist. Nur wenige Tage nach der Abfahrt sagte das deutsche Bundesforschungsministerium die Mission ab, um eine neue Umweltfolgenabschätzung durchführen zu lassen. Schließlich kamen die Experten zu dem Schluss, dass die Umweltfolgen zu vernachlässigen seien, und man erlaubte der Polarstern die Weiterfahrt. Einigen Experten zufolge könnten größere Mengen Eisen in den Ozeanen eine chemische Reaktion hervorrufen, die zur Bildung von Distickstoffoxid (Lachgas, N2O) führen würde, das als Treibhausgas weitaus gefährlicher als CO2 ist.





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Kein Feuer ohne Rauch

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Woher stammt der dicke bräunliche Nebel, der jeden Winter den südostasiatischen Himmel überzieht? Die Experten wissen natürlich, dass die Verbrennung von Biomasse und fossilen Brennstoffen für die Bildung dieser Wolke verantwortlich ist, aber bisher hat sich noch niemand damit beschäftigt, welcher der beiden Faktoren mehr dazu beiträgt. Indische, maledivische und schwedische Forscher haben diese Wolke jetzt mithilfe einer C-14-Analyse untersucht. Dieses radioaktive Kohlenstoffisotop, das vor allem von den Archäologen zur Datierung von Fundstücken benutzt wird, ist vermehrt in Biomasse und weniger in fossilen Brennstoffen enthalten, die sich über lange Zeiträume bilden.

In der Studie kommt man zu dem Schluss, dass die von den armen Bevölkerungsteilen dieser Regionen bei ihren landwirtschaftlichen Aktivitäten oder anderen Alltagstätigkeiten verbrannte Biomasse mit zwei Dritteln zur Bildung dieser Wolke zu Buche schlägt - im Vergleich zu einem Drittel für die fossilen Brennstoffe. Mithilfe dieser Ergebnisse wird es möglich sein, Maßnahmen noch gezielter einzusetzen, um diese jahreszeitlich bedingte Umweltverschmutzung zu bekämpfen, die nicht nur zur Klimaerwärmung in dieser Region beiträgt, sondern auch für viele Krebsfälle, Herzkreislauf- oder auch Atemwegserkrankungen verantwortlich ist.












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Chinesisch-britische Mobilisierung

Die Beschleunigung der Entwicklung und Einführung neuer Energielösungen ist für die Begrenzung der Folgen der Klimaerwärmung wesentlich. Das ist – unter der Voraussetzung weltweiter Forschungsanstrengungen – ein erreichbares Ziel. Die Universitäten Leeds (UK) und Zhejiang (CN) haben dieser Forderung jetzt mit der Gründung des UoL-ZJU Centre for Sustainable Energy Sciences and Technology eine konkrete Gestalt gegeben.

Dieses virtuelle Expertenzentrum wird die Ressourcen der beiden Akademien zusammenführen, um gemeinsam die wichtigsten Energieprobleme anzugehen. Die von dem Zentrum abgedeckten Forschungsbereiche erstrecken sich von der CO2-Abscheidung und -Speicherung über Fotovoltaikzellen, Ersatzbrennstoffe und Methoden zur Umweltkontrolle bis hin zu Brennstoffzellen. Mit dieser Zusammenarbeit eröffnen sich für Forscher und Doktoranden, aber auch für die Industrie und den Energiesektor, die die beiden Universitäten in ihre Projekte aufnehmen möchten, weltweit neue Perspektiven für Finanzierung und Austausch.


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Big Brother der Industrieabfälle


Jeden Tag transportieren Millionen von Lastwagen gefährliche Industrieabfälle über die Straßen Europas. Ihr Ziel sind auf Giftmüll spezialisierte Abfallentsorgungsanlagen. Zu garantieren, dass die Ladungen auch gut ankommen, und vor allem ihre illegale Entsorgung zu verhindern, erweist sich immer wieder als eine besonders schwierige Aufgabe. In der norditalienischen Region Lombardei wurde jetzt ein neues System zur Automatisierung der Überwachung dieser gefährlichen Ladungen eingeführt. Rund 200 Transportbehälter auf 100 Lastwagen wurden mit kleinen Sendern ausgestattet, mit denen alle Bewegungen genauestens verfolgt werden können.

Sie sind per Satellit lokalisierbar und senden ein Signal an einen zentralen Server aus, sobald ein Anhänger an- oder abgekoppelt wird. Dabei werden auch andere Informationen über den Zustand des Behälters oder sogar über seine Temperatur gesammelt. Dieses Advanced Tracking System - ATS genannte System funktioniert derzeit über das amerikanische GPS. Vorgesehen ist allerdings eine Anbindung an Galileo, sobald das europäische Satellitennavigationssystem betriebsbereit ist. Das für die Entwicklung des ATS verantwortliche italienische Unternehmen Allix wurde Ende 2008 mit dem Regionalpreis des Europäischen Wettbewerbs für Satellitennavigation ausgezeichnet.

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Invasive Ameise erobert die Gärten Europas

Die invasive Gartenameise mit dem lateinischen Namen Lasius neglectus lebt in kleinen miteinander verbundenen Ameisennestern, weshalb sie als ein besonders starker Eindringling betrachtet wird. Die Fähigkeit zur Bildung von Superkolonien mit mehreren Königinnen soll darauf zurückzuführen sein, dass die invasive Gartenameise unter anderem nur sehr schwer die Zugehörigen desselben Nestes erkennt. Wegen dieses schwachen Konkurrenzdrucks soll sich das Insekt nur dann von Parasiten befreien können, wenn es in ständiger Bewegung ist. „Zahlreichen invasiven Arten gelingt die Verbreitung von Parasiten, weil der Feind seinem Wirt nicht in das neue Zuhause folgt“, erklären die Autoren einer in PLoS ONE veröffentlichten Studie.

Durch Vergleich der Merkmale „invasiv“ und „prä-invasiv“ dieser Spezies mit denen ihrer nicht-invasiven Schwester aus der Türkei, Lasius turcicus, kamen die Forscher zu der Erkenntnis, dass es bei der invasiven Gartenameise zu einer Weiterentwicklung gekommen sein muss, bevor sie Asien verlassen hat und invasiv wurde. „Das bedeutet, dass die noch unbekannte nicht-invasive Lasius neglectus sich in irgendeinem Teil Westasiens befinden muss, es sei denn, sie wäre kürzlich ausgestorben“, merken die Wissenschaftler an. Wenn man das fehlende Glied der Kette fände, könnte man wertvolle Informationen über diese Insekten erhalten und im Fall einer Invasion besser damit umgehen.

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Der Fruchtfliegen Herr werden

Weibliche Ceratitis capitata Wiedemann auf einer Apfelsine.© Jacques Barths/INRA
Weibliche Ceratitis capitata Wiedemann auf einer Apfelsine.© Jacques Barths/INRA

Ceratitis capitata, mehr als Mittelmeer-Fruchtfliege bekannt, ist ein wahrer Albtraum für den Obstanbau. Ihre Eier, die sie unter der Schale zahlreicher Obstsorten ablegt, verursachen allein in den kalifornischen Obstplantagen einen wirtschaftlichen Schaden in Höhe von rund 710 Mio. EUR jährlich. Heutzutage wird die Ausbreitung dieses Schädlings entweder mit Pestiziden oder mithilfe männlicher Fruchtfliegen kontrolliert, die im Labor durch Bestrahlung sterilisiert und während der Paarungszeit freigesetzt werden, damit sie mit den wilden Männchen bei der Befruchtung der Weibchen konkurrieren.

Einem von Ernst A. Wimmer von der Georg-August-Universität Göttingen (DE) geleiteten Team ist es jetzt gelungen, eine neue und noch wirksamere Technik zu entwickeln. Auch sie stützt sich auf die Züchtung steriler Männchen, doch setzt sie anstelle ionisierender Strahlung Gentechnik ein, um eine Unfruchtbarkeit zu erreichen. Durch dieses Verfahren werden die Individuen nicht so stark geschwächt und können somit besser mit der wilden männlichen Population konkurrieren. Jetzt muss nur noch nachgewiesen werden, dass dieses Verfahren auch für das restliche Ökosystem verträglich ist.




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Ein Prototyp für ITER

Der Ableiter für den ITER (künstlerische Darstellung).© Iter
Der Ableiter für den ITER (künstlerische Darstellung).© Iter

Ein neuer Schritt hin zur Realisierung des experimentellen Thermonuklearreaktors ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) wurde jetzt am VTT (Technical Research Centre) in Finnland abgeschlossen. Die Wissenschaftler haben jetzt einen Prototyp der automatischen Wartungsplattform für den Ableiter oder Divertor mit der Bezeichnung DTP2 (Divertor Test Platform for ITER) freigegeben. Der Ableiter besteht aus kassettenförmigen Modulen, die mit Wolfram verkleidet sind. Sie leiten die Verunreinigungen aus der Fusion im Plasma ab. Damit sie ihre Funktionstüchtigkeit erhalten, ist eine regelmäßige Wartung erforderlich.

Die DTP2 hat eine besonders anspruchsvolle Aufgabe. Der Ableiter ist ein ringförmiger, besonders enger Kanal. Jedes Modul wiegt ungefähr 10 Tonnen, die Wärmeentwicklung durch das Plasma liegt bei 100 Millionen Grad Celsius und durch die Strahlung besteht für konventionelle Kameras keine Sicht! Angesichts dieser extremen Betriebsbedingungen konzentrieren sich die Forscher nun auf die Widerstandsfähigkeit der DTP2. Wenn die Tests überzeugend sind, wird das Gerät in die Pilotanlage des ITER montiert, die derzeit in Cadarache in Südfrankreich gebaut wird.





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Grippeviren – Kappenräuber

Bild eines Polymeraseabschnittes des Grippevirus. Der aktive Bereich der RNA-Spaltung ist in Rot dargestellt. Seine Aktivität ist ausschlaggebend, damit sich das Virus in den menschlichen Zellen vervielfältigen kann.© Stephen Cusack, EMBL
Bild eines Polymeraseabschnittes des Grippevirus. Der aktive Bereich der RNA-Spaltung ist in Rot dargestellt. Seine Aktivität ist ausschlaggebend, damit sich das Virus in den menschlichen Zellen vervielfältigen kann. © Stephen Cusack, EMBL

Während die jahreszeitlich bedingte Grippe jedes Jahre Tausende Opfer weltweit fordert und die Sorgen um eine Pandemie sich mit jedem weiteren Opfer der Vogel- oder Schweinegrippe erhöht, wurde jetzt ein neues Angriffsziel für Medikamente entdeckt, mit dem Grippeinfektionen gestoppt werden können. Die Ergebnisse der Forscher vom Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie EMBL, der Université Joseph Fourrier und des CNRS (FR) wurden in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Sie zeigen, wie es dem Grippevirus gelingt, die Werkzeuge der Wirtszelle zu nutzen, um sich selbst zu replizieren und Proteine zu bilden.

Der Schlüssel dieses Prozesses liegt in der Untereinheit PA der viralen Polymerase. Sie trennt die Kappe der Moleküle der Boten-RNA (mRNA) der Wirtszelle ab, die die Herstellung der Proteine lenkt, und setzt sie an die eigene mRNA an. Dadurch kann das Virus den Zellmechanismus problemlos nutzen. Durch die Entdeckung der Untereinheit PA der viralen Polymerase ergibt sich ein neuer aussichtsreicher Ansatzpunkt für antivirale Arzneimittel.











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Hyperaktivität: Ritalin in Frage gestellt

Umschlag des von dem Autorenkollektiv „Pas de 0 de conduite“ veröffentlichten Buches, Herausgeber: Editions Érès.© Courtesy Éditions Érès – Illustration Pancho
Umschlag des von dem Autorenkollektiv „Pas de 0 de conduite“ veröffentlichten Buches, Herausgeber: Editions Érès.© Courtesy Éditions Érès – Illustration Pancho

Ist Ritalin bei der Behandlung des Aufmerksamkeitsdefizit-Syndroms mit Hyperaktivität (ADSH) tatsächlich wirksam? Im Hinblick auf seine neurobiologische Ursache steht dieses Syndrom, von dem 7 bis 9 % der amerikanischen Kinder betroffen sein sollen, häufig im Zentrum der Diskussionen, weil es junge Menschen betrifft, deren Persönlichkeit noch nicht gefestigt ist. In seiner in Trends in Neurosciences erschienenen Studie hat François Gonon, Neurobiologe am CNRS (FR), 80 wissenschaftliche Abhandlungen untersucht, um die wissenschaftlichen Grundlagen zu überprüfen, die der Behandlung mit Ritalin zugrunde liegen. Darin betont er, dass es nicht genügend Beweise gebe, um zu bestätigen, dass ADSH tatsächlich mit dem Dopaminspiegel - einem Neurotransmitter, dessen Defizit Ritalin ausgleichen soll - zusammenhängt. Auch zweifelt der Forscher die langfristige Wirksamkeit der Behandlung an, wobei er betont, dass es - auch wenn Ritalin zweifellos auf die Hauptsymptome wirke - keine Beweise für ein Eingreifen des Medikaments in die Ursachen dieser Erkrankung gebe. Schließlich hebt der Neurobiologie die schwache Beweislage hervor, auf der der breite wissenschaftliche Konsens beruht, der ADSH mit einem Dopamindefizit in Verbindung bringt.


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Reparatur der Myelinscheide

Bildung von Oligodendrozyten im Mäusehirn nach Behandlung mit T3. Sie werden mithilfe eines grün fluoreszierenden Proteins sichtbar gemacht. © Said Ghandour
Bildung von Oligodendrozyten im Mäusehirn nach Behandlung mit T3. Sie werden mithilfe eines grün fluoreszierenden Proteins sichtbar gemacht. © Said Ghandour

Ist eine Reparatur des Myelins bei Patienten mit Multipler Sklerose möglich? Der Forschungsgruppe für Biopathologie und Bildgebung des Myelins des Laboratoriums für Bildgebung und kognitive Neurowissenschaften (Laboratoire d’imagerie et de neurosciences cognitives UMR 7191) in Straßburg (FR) ist es gelungen, eine vergleichbare Aufgabenstellung am Tiermodell zu lösen. Myelin ist die Substanz, mit der Nervenfasern umhüllt sind und die als elektrischer Isolator dient. Sie ist für eine effiziente Übertragung des Aktionspotenzials entlang der Nervenzelle unverzichtbar. Bei Personen mit Multipler Sklerose wird diese Myelinscheide allmählich zerstört, wodurch das Aktionspotenzial langsamer übertragen oder sogar vollständig blockiert wird. Auch wenn Immunsuppressiva und Immunmodulatoren, die derzeit zur Behandlung eingesetzt werden, die Häufigkeit und die Dauer der Rückfälle senken, sind sie langfristig jedoch unwirksam. Deshalb ist die Wiederherstellung der Myelinscheide ein zentrales klinisches Ziel.

Die Forscher konnten nachweisen, dass bei der Maus das Schilddrüsenhormon T3 die Reparatur der Myelinscheide ermöglicht. Dieses Hormon spielt bei der Differenzierung und Reifung der Oligodendrozyten – das sind Myelin bildende Zellen – eine Rolle und könnte auch auf zerstörte Myelinscheiden im Gehirn eines Erwachsenen dieselbe Wirkung haben. Bei diesem Ansatz, der jetzt auch möglich erscheint, sollte berücksichtigt werden, dass sich der Wiederherstellungsprozess des Myelins auch nach Abschluss der Behandlung mit T3 fortsetzt. Dadurch könnten mögliche Nebenwirkungen durch eine längere Einnahme des Hormons vermieden werden.





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Wissenschaft griffebereit

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Das „Facebook“ der Wissenschaftler

ResearchGATE ist eine neue Website für Wissenschaftler und Forscher, auf der sie sich selbst vorstellen, ihre Projekte beschreiben und auch neue Kollegen kennenlernen können, die in denselben Bereichen arbeiten. Die Seite bietet die Möglichkeit zu fachlichen Diskussionen, zur Gründung neuer Netzwerke oder auch zur Entdeckung des Spezialisten, der noch im Team fehlt. Bereits auf der Startseite weisen zahlreiche „Steckbriefe“ von Wissenschaftlern aus aller Welt auf den Zweck der Website hin.

Dieser Online-Service wurde im Mai 2008 von der gleichnamigen deutschen Firma eingerichtet. Entwickelt wurde er von Wissenschaftlern der Universität Hannover (DE), der Harvard Medical School (US) und der Universität Leeds (UK). Eine Initiative, die sich mit den Zielen des Europäischen Forschungsraums perfekt vereinbart.


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Wie sieht ein Forscher aus?

Dieses Foto wurde von jungen Österreichern (1. Kategorie) beim Wettbewerb der Forschernacht eingereicht.
Dieses Foto wurde von jungen Österreichern (1. Kategorie) beim Wettbewerb der Forschernacht eingereicht.

Dieses etwas andere Forscherporträt wurde von Kindern bei einem Fotowettbewerb der Generaldirektion Forschung der Europäischen Kommission im Rahmen der Europäischen Forschernacht erstellt. Die Teilnehmer konnten in drei Kategorien antreten (6 bis 12 Jahre, 12 bis 18 Jahre, über 18 Jahre), wobei das Publikum die Rolle der Jury übernehmen sollte. Auch wenn es jetzt zu spät ist, um seine Meinung noch abzugeben, lohnt sich ein Besuch vor Ort.

Dort wird man sich vergegenwärtigen, dass diese besondere Nacht, die bereits seit vier Jahren durchgeführt wird, zum unverzichtbaren Treffpunkt zwischen Forschern und der breiten Öffentlichkeit geworden ist. Sie findet in etwa 200 Städten in den 27 Mitgliedstaaten statt. 2008 hatten sich 1 475 (gegenüber 951 in 2007) Einrichtungen (Hochschulen, Unternehmen, Vereinigungen, usw.) daran beteiligt. Bei dieser Veranstaltung öffnen zahlreiche Laboratorien, Museen und Wissenschaftszentren ihre Tore und bieten Veranstaltungen an, in denen sich wissenschaftliche Genauigkeit und Entdeckungslust miteinander vermischen – es gibt Videovorführungen, Wettbewerbe, Ausstellungen, Forschercafés oder auch Gespräche mit Wissenschaftlern. Die Besucherzahlen der Veranstaltungen lagen 2005 noch bei 20 000 Personen, doch im vergangenen Jahr waren es bereits mehr als 300 000. Nächste Veranstaltung: 25. September 2009. MERKEN Sie sich das Datum vor!






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Asien in Mathe ganz weit vorn

@ Shutterstock
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Die besten Schüler der Fächer Mathematik und Naturwissenschaften stammen aus Asien – und das schon seit Langem. 2008 fand die vierte TIMSS-Erhebung (Trends in International Maths and Science Study) statt, die das Boston College (US) durchführt. 425 000 Schüler der Primar- und Sekundarstufen aus 36 Ländern für die jüngsten Klassenstufen bzw. 48 für die älteren wurden getestet. Alle Ergebnisse der Erhebungen werden online veröffentlicht. Auf der Website kann man die durchgeführten Tests erkunden und sich auch selbst an ihnen versuchen.

Die Schüler aus Hongkong, Singapur und Taïwan sind die Besten in Mathe, während die besten Schüler in Naturwissenschaften aus Singapur, Taïwan, Japan und Südkorea stammen. Kinder asiatischer Herkunft schneiden in den Vereinigten Staaten mit Abstand am Besten ab. Vergleichbare Leistungen sind auch in den Pisa-Studien (Programme for International Student Assessment) zu finden, wo asiatische 15jährige diese unter 57 Ländern erbringen.

Einige kognitive Psychologen erklären dieses Phänomen durch linguistische Merkmale: auf Chinesisch, Koreanisch oder im Japanischen zählt man nicht elf, zwölf, sondern zehn und eins, zehn und zwei, wodurch die Kinder es gewohnt sind Zahlen rasch zu analysieren und schneller im Kopf zählen können.

Eine Reform des Unterrichts könnte außerdem zu einigen positiven Überraschungen führen. Seitdem das Kopfrechnen in den Grundschulen des Vereinigten Königreichs in den letzten Jahren wieder intensiver geübt wird, schnitten im Jahr 2007 die 10jährigen besser ab als ihre Altersgenossen im Jahr 1995. Das ist ein ermutigendes Ergebnis.

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Vorsicht vor Betrügern

Welches Ziel verfolgt die französische Vereinigung für die wissenschaftliche Information Afis (Association française pour l’information scientifique)? Natürlich informieren, doch vor allem will sie richtige Wissenschaft von falscher trennen, vorschnelle Informationen und falsche Hoffnungen erweckende Hypothesen jagen. Diese dreisprachige Website (französisch, englisch, spanisch) steckt voller Informationen und Berichte, die in einer klaren Sprache verfasst sind und aktuelle Themen aufgreifen – Gesundheitsrisiken, Klonen, Gedächtnis, Vor- und Nachteile der Technologie, neue Behandlungsmethoden und vieles mehr.


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Mädchen haben Geschmack

@ Peter Willersted
@ Peter Willersted






8 900 dänische Schüler wurden auf einen der fünf Sinne getestet, der bei Kindern besonders ausgeprägt ist: den Geschmackssinn. Mit dieser Studie, die von Danish Science Communication und Wissenschaftlern der Universität Kopenhagen durchgeführt wurde, sollte festgestellt werden, wie Kinder etwa süß, bitter, salzig und sauer wahrnehmen. Die Experimente wurden von den Lehrern der naturwissenschaftlichen Fächer durchgeführt, die ein Probenset und genaue Anweisungen erhalten hatten. Dazu gehörte auch ein Fragebogen zu den Ernährungsgewohnheiten und den Lieblingsgerichten der Schüler. „Besonders erstaunlich ist, dass wir so klare und verwertbare Ergebnisse erhalten haben“, meint Projektkoordinator Bodil Allesen Holm.

Das Geschmacksspektrum variiert unter Kindern genauso stark, wie es auch große Unterschiede zwischen den Geschlechtern und den Altersstufen gibt. Süßigkeiten sind bei Kindern nicht unbedingt der Renner – 30 % der Teilnehmer zogen Ungesüßtes oder schwach Gesüßtes vor. 70 % erklärten eine Vorliebe für Fisch und 59 % gaben an, alles zu essen.

Mädchen hatten in der Regel einen feineren Geschmack und nahmen Geschmacksnuancen besser wahr als Jungen. Die Erstgenannten zogen „mild“ vor, während sich Jungs eher von stark Gewürztem oder Gesüßtem angezogen fühlten. Die persönlichen Vorlieben verstärken sich in der Pubertät genauso wie die Vorliebe für sehr Süßes.

Die Schüler aus Nord-Jütland hatten bei Weitem den feinsten Geschmack. Am besten schmeckten sie Saures heraus – bereits 0,37 Gramm pro Liter im Vergleich zu 0,50 Gramm pro Liter bei den meisten Kindern. Eine kulturelle Besonderheit, die sich die Wissenschaftler nicht erklären können. Sie möchten allerdings deutlich klarstellen: Lebensmittelindustrie und Eltern können ohne weiteres auf die Süßigkeitsbremse treten.



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Reise zum Mittelpunkt der Erde

Philippe Roux bestimmt mithilfe der Seismologie die interne Struktur Cheopspyramide anhand eines Modells in 200facher Verkleinerung. Der Lärm eines Erbebens, der mithilfe eines auf das Gebäude gelenkten Stroms komprimierter Luft simuliert wird, wird von Sensoren aufgenommen. Sobald die Versuche an dem Modell abgeschlossen sind, sollte die Übertragung dieser Studie auf die echte Pyramide möglich sein, um vielleicht eine verborgene Kammer zu entdecken.@ CNRS Images
@ CNRS Images

2009 ist das Jahr der Erde. Deshalb schlägt das französische nationale Forschungszentrum CNRS ( Centre National de la Recherche Scientifique ) einen virtuellen Rundgang im Laboratorium für innere Geophysik und Tektonophysik (LGIT) von Grenoble vor. Das Laboratorium beschäftigt sich mit der Dynamik der Erde. 68 Videos von zwei bis sechs Minuten Dauer und 30 beeindruckende Panoramaaufnahmen laden den Betrachter ein, eine Erde zu entdecken, die niemals ruht: Erdbeben und Vulkanausbrüche, das Magnetfeld, die Deformation der Lithosphäre (die Erdschicht, aus der die Bergketten wachsen) und andere Kapriolen unseres Planeten. Man kann dort auch das Lied der Vulkane hören und entdecken, wie die Seismologen bei der Untersuchung der Cheopspyramide mitarbeiten. Auch der Umweltaspekt fehlt nicht, der in Arbeiten zur Umweltverschmutzung seitens der Geochemie vorgestellt wird.

Sechzig Forscher, Doktoranden und Studenten sind daran beteiligt, ihrem Labor mehr Geltung zu verschaffen. Das LGIT befindet sich in Alpennähe, doch Forschungsarbeiten laufen im Iran, in Tibet, auf La Réunion, in Indien und an anderen Orten von geostrategischer Bedeutung.






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Forschung unter dem mikroskop

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Ein denkwürdiger Erfolg







Das Buch des amerikanischen Physikers Lee Smolin, Die Zukunft der Physik (engl. Originaltitel: The Trouble with Physics) ist ein regelrechter Angriff auf die Stringtherorie der theoretischen Physik. Die Stringtheorie soll die Gesetze der gesamten physikalischen Kräfte vereinheitlichen, indem sie die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenphysik kombiniert. Sie ist nicht gerade leicht verständlich, da sie die Existenz einer Raumzeit mit zehn Dimensionen (elf in einer seiner Versionen) voraussetzt. Vor allem aber wurde sie seit ihrer Aufstellung vor dreißig Jahren nicht ein einziges Mal durch experimentelle Ergebnisse belegt. Auch wenn sie diese Schwäche anerkennen, halten ihre Anhänger ihr jedoch zugute, dass sie dazu beigetragen hat, mehrere Konzepte zu klären und vor allem, dass sie die Verheißung einer großartigen Vereinheitlichung mit sich bringt.

Die historischen Ausführungen von Smolin sind überaus lebhaft und brillant. Der interessanteste und auch am häufigsten kommentierte Aspekt von Die Zukunft der Physik ist die soziologische Analyse der Art und Weise, wie sich die Stringtheorie in den Universitäten durchgesetzt hat, und die Mechanismen, mit denen sie dort eine beinahe absolut vorherrschende Stellung einnimmt. Wie kann eine Forschergemeinschaft, die durch die gleichen Überzeugungen fest verbunden ist, eine derart starke Machtposition erreichen, dass es ihr möglich ist, die Ausrichtung der Forschungsarbeiten zu bestimmen, die öffentlichen Finanzmittel zu vereinnahmen und über Karrieren zu entscheiden, ja sogar jeglichen alternativen Ansatz im Keim zu ersticken? Das versucht Lee Smolin, in mehreren Kapiteln zu erklären, deren Interesse weit über das der Geschichte der Physik hinausgeht. Seine Analysen könnten nämlich auf viele andere Gebiete und Disziplinen angewendet werden.

Smolin wurde (etwas voreilig) als frustrierter Forscher betitelt, der sich für seine fehlende Anerkennung rächen will. Eines ist jedoch sicher: Es gibt Sympathien für brillante Exzentriker am Rande ihrer Gemeinschaft. Das schmälert jedoch die Bedeutung seiner Überlegungen und die Nützlichkeit seiner Beobachtungen nicht.

Michel André


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Pädagogische ecke

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Strahlung ohne Scham

Atmosphärische Übertragung in Terahertz (1 THz = 1012 Hz). © GNU Free Documentation License
Atmosphärische Übertragung in Terahertz (1 THz = 1012 Hz). © GNU Free Documentation License




Von Radio und Röntgen bis zum Mikrowellenherd oder dem Mobilfunk, wer könnte heute auf diese Entdeckungen verzichten, die das elektromagnetische Spektrum nutzen? Jeder Frequenzbereich hat etwas zu den revolutionären Erfindungen beigetragen und es scheint, dass sich diese lange Liste jetzt um einen neuen Star verlängert.

Die Terahertz-Strahlung, deren Frequenz zwischen 0,3 x 1012 und 10 x 1012 Hertz liegt, ist zwischen den Funkwellen und dem sichtbaren Licht anzutreffen. Ihre Bezeichnung geht auf den Größenmaßstab 1012 zurück, der der Vorsilbe Tera- entspricht. Ihr Eindringungsvermögen ist derart, dass sie von Wasser und Metallen absorbiert wird. So durchdringt sie problemlos Papier, Kunststoff, Stoff oder auch Ziegel. Konkret bedeutet dies, dass unter dem indiskreten Blick einer Terahertz-Kamera nicht nur ein Messer unter der Kleidung sichtbar wird, sondern auch der Körper seines Besitzers!

Terahertz-Strahlung ist seit über einem Jahrhundert bekannt, doch technische Probleme machten ihre Nutzung bislang unmöglich. Das Prinzip des Antennenempfangs war auf diese nicht anwendbar, da die Antennenlänge ungefähr der Wellenlänge entsprechen muss, für Terahertz-Wellen müsste diese also zwischen 0,03 und 1 mm lang sein. Das Kamerakonzept war auch nicht übertragbar, weil die Energie der T-Wellen im Gegensatz zu Infrarotwellen zu gering ist, um die der Bilderzeugung zugrunde liegenden Elektronenübergänge zu erzeugen.

Doch dank der Fortschritte in der Nanometrisierung konnte ein Hybridverfahren entwickelt werden. Terahertz-Kameras funktionieren mit Umgebungslicht und sind mit einer Linse ausgestattet, die die Strahlen auf Wellenleiter ausrichten, die wiederum in einem Antennennetz von einigen Micron enden. Wenn die Wellen auf die Antennen treffen, wird durch den elektrischen Widerstand der Antennen Wärme erzeugt. Diese Wärme wird durch eine Sensorplatte erfasst, wodurch die Umsetzung der Temperaturgradienten in ein lesbares Bild möglich wird.

Die Bändigung der Terahertz-Strahlung geht weit über die Nutzung in Sicherheitsanwendungen etwa an Flughäfen hinaus und lässt große Veränderungen in vielen Bereichen wie in der Telekommunikation, bei der Gaserkennung, in der Beobachtungsastronomie oder auch in der medizinischen Bildgebung vorausahnen. Zweifellos wird man bald davon hören.


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Nachwuchsforscher

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Irene, 27 Jahre, von der Chemie zu den Nanoteilchen


Ich weiß gar nicht mehr, wann meine Liebe zur Wissenschaft begann. Logik fand ich immer besser als Auswendiglernen – wahrscheinlich, weil ich kein gutes Gedächtnis habe. Aber ich war immer kreativ und offen für Neues.

Während meines Chemiestudiums in Madrid hatte ich mich um ein Erasmus-Stipendium beworben. Ich war überrascht, als ich meinen Namen ganz oben auf der Liste sah. Schließlich gab es einige Studenten, die bessere Noten hatten als ich. Doch sie hatten diesen Schritt nicht gewagt, sei es aus Angst, aus Faulheit oder einfach nur, weil sie nicht umziehen wollten. Meine Wahl fiel auf die Universität Sussex, einerseits, weil dort der Nobelpreisträger Harry Kroto arbeitete und andererseits wegen des Strandes. Wenn man aus Madrid kommt, ist das Detail Strand ein Pluspunkt.

Zum ersten Mal arbeitete ich ein ganzes Jahr lang an einem richtigen Forschungsprojekt und das fand ich toll. Für die Forschung braucht man Logik, aber auch Kreativität, um die Dinge voranzutreiben. Deshalb beschloss ich, daraus einen Beruf zu machen.

Ich begann eine Doktorarbeit in Chemoinformatik im Vereinigten Königreich und mache jetzt meinen Postdoc in Frankreich. Zu meiner Arbeit gehört die Modellierung verschiedener Kristalle und Moleküle. Der Computer ist für mich wie ein Mikroskop, mit dem ich meine Proben sichtbar machen und analysieren kann, selbst wenn sie nur auf dem Bildschirm existieren. Doch Forschung besteht nicht nur in Berechnungen und im Verfassen von Artikeln. Ein guter Wissenschaftler muss auch kommunizieren können. Wenn man die Sphäre seines Büros nicht verlässt, kann man sich kein reelles Bild von dem eigenen Forschungsbereich machen. Diese Kommunikation darf sich nicht auf das wissenschaftliche Milieu beschränken. Ich habe am Lindauer Nobelpreisträgertreffen (1) 2005 teilgenommen und viele Preisträger betonten die Wichtigkeit, ihre Arbeit in der der Gesellschaft bekannt zu machen und zu erläutern. Man darf nicht vergessen, dass die öffentlichen Forschungsgelder wahrscheinlich die wichtigsten Ressourcen für unsere Forschungsprojekte sind. Ich habe selbst an meiner Fähigkeit gezweifelt, mit Nicht-Wissenschaftlern effizient zu kommunizieren. Aber um dies zu wissen, muss man es erst einmal ausprobieren. Deshalb habe ich an Wissenschaftsfestivals teilgenommen, ich habe Artikel über Wissenschaftsverbreitung geschrieben und derzeit beteilige ich mich an einem Videoblog zu einem europäischen Projekt im Bereich der Biowissenschaften. (2). Der Öffentlichkeit richtige Forscher vorzustellen, darin bin ich mir sicher, wird die kommenden Generationen dazu ermutigen, sich der Wissenschaft zuzuwenden oder wenigstens nicht vor verrückten Wissenschaftlern – wie mir – zu erschrecken!

Irene Suarez-Martinez

  1. Jedes Jahr findet in Lindau (DE) ein Treffen zwischen Nobelpreisträgern und ausgewählten Studenten statt.www.lindau-nobel.de
  2. www.Nano2hybrids.net

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CORDIS-Nachrichten

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Ein Gen: Kopf oder Zahl

Eine kürzlich im Fachmagazin Cell Metabolism veröffentlichte Untersuchung aus dem europäischen Projekt Eugene 2 beweist, dass das für seine Schutzwirkung gegen Adipositas bekannte Gen Ala12 je nach Ernährungsweise gegenläufige Auswirkungen haben kann.

Ala12 und Pro12 sind zwei Allele des Pparg2-Gens, das die Einlagerung von Lipiden steuert. Das Vorhandensein dieses Gens in seiner geläufigsten Form, nämlich Pro12, bedeutet für den Träger ein erhöhtes Risiko, an Typ-2-Diabetes zu erkranken. Im Gegenteil dazu hat das von etwa 12 % der Bevölkerung getragene Allel Ala12 die Tendenz, das Risiko der Erkrankung an Fettleibigkeit zu senken. Die von Sami Heikkinen, Forscher am Institut Pasteur (FR), geleitete Untersuchung hat diese Theorie zunächst bestätigt, da Mäuse mit dem Ala12-Gen eine erhöhte Insulinempfindlichkeit aufzeigten. Sobald man sie jedoch fettreich ernährte, wurden diejenigen Mäuse, die das Ala12-Gen trugen, im Durchschnitt fetter als die Mäuse mit dem Pro12-Gen. Demnach scheint Ala12 im Zusammenhang mit einer schlechten Ernährung einen noch ungünstigeren Einfluss als Pro12 auszuüben. Diese Beobachtungen könnten die Forscher dazu bringen, neue Behandlungen gegen den Typ-2-Diabetes sowie gegen weitere Stoffwechselstörungen zu entwickeln.


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Krebserkrankungen bei Kindern

Im Rahmen des Projektes IMPACT – Identification of novel targets for cancer therapy ist es Forschern gelungen, die Molekularmechanismen zu bestimmen, die das Neuroblastom verursachen. Hierbei handelt es sich um eine Krebserkrankung des Nervensystems, die vorwiegend Kinder unter fünf Jahren trifft. Die häufig im Abdomenbereich lokalisierten Tumore sind das Ergebnis einer exzessiven Teilung der Zellen der Neuralleiste. Die Erkrankung ist umso schwieriger zu diagnostizieren, als die Symptome vage sind: Fieber, Appetitlosigkeit, Abgeschlagenheit.

Frühere Untersuchungen hatten das MYCN-Gen bereits als möglichen Verursacher von für diese Krankheit typischen Störungen der Zellteilung und -differenzierung bezeichnet. Das Forscherteam von Tobias Otto an der Universität Marburg (DE) ist noch einen Schritt weitergegangen, indem es den günstigen Einfluss des AURKA-Gens auf das Wachstum dieser Tumore nachweisen konnte. Die Forscher hoffen, auf der Grundlage dieser Ergebnisse Behandlungen zu einer effizienteren Bekämpfung des Neuroblastoms durch die Hemmung der Wirkungsweise des AURKA-Gens entwickeln zu können,

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Verstärkte QCD

Jede Masse ist in Atomkernen eingeschlossen, die aus Protonen und Neutronen bestehen, die wiederum aus durch Gluonen miteinander verbundenen Quarks bestehen. So lautet zumindest die von der brillant durch eine beeindruckende Digitalsimulation untermauerte Theorie der Quantenchromodynamik (QCD) vorgeschlagene Konfiguration.

Die von der Bergischen Universität Wuppertal (DE), der Universität Eötvös (HU) und dem CNRS (FR) geleitete und in dem Fachmagazin Science veröffentlichte Untersuchung beweist, dass das Standardmodell der Teilchenphysik, einschließlich der QCD, die Masse der Neutronen und Protonen mit einer Genauigkeit von weniger als 4 % korrekt voraussagt. Angesichts der Komplexität der untersuchten Interaktionen und der Anzahl der benutzten Teilchen gilt diese Simulation als technologische Meisterleistung. Über diese praktischen Überlegungen hinaus bestätigt dieses Ergebnis jedoch vor allem die Hypothese, dass die Massen der Teilchen aus der Energie im Zusammenspiel mit Interaktionen von Quarks und Gluonen stammen. Somit gilt die QCD-Theorie, die seit dreißig Jahren lediglich auf Vermutungen gründet, nunmehr als eindeutig bewiesen.

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Mithilfe der 3D-Technik entlarvt

Eine kürzlich am Medizinischen Zentrum der Universität Leiden (NL) durchgeführte Untersuchung hat viel Staub in der Welt der Molekularbiologie aufgewirbelt. Mithilfe der kryoelektronischen Mikroskopie konnten die Forscher die dreidimensionale Struktur des Mäusehepatitisvirus (MHV), den für die virale Hepatitis bei Mäusen verantwortlichen Koronavirus, aufzeigen. Hierbei handelt es sich um einen bedeutenden Fortschritt, denn der MHV ist ein exzellentes Modell des Coronavirus, der zahlreiche Entzündungen der Atemwege beim Menschen, wie Schnupfen oder das Schwere Akute Respiratorische Syndrom (SARS), verursacht.

Bei der kryoelektronischen Mikroskopie wird das Virus im Schnellgefrierverfahren fixiert, um es in situ durch mehrere Schnitte untersuchen zu können. Die dreidimensionale Rekonstruktion der Bilder auf der Grundlage von 144 Proben hat gezeigt, dass die Stärke des Virus die typischen biologischen Membranen um den Faktor 2 übersteigt. Des weiteren ist die Oberfläche des MHV von Stacheln überzogen, über die die Infektion erfolgt. Es besteht kein Zweifel, dass diese Ergebnisse zur Entwicklung von effizienteren Behandlungen führen werden.

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Kühlschränke bestellen Milch

Die Radio-Frequenz-Identifikation (RFID) hat eine vielversprechende Zukunft. Diese Technologie wird bereits bei der Identifikation von Tieren, der Erstellung von Inventaren oder der Datensammlung bei autonomen Beobachtungsposten benutzt, aber ihre fehlende Normierung hemmt ihre weltweite Benutzung. Also hat die EU beschlossen, über das 7. Forschungsrahmenprogramm mehr als eine halbe Million Euro in das CASAGRAS-Projekt zur Erstellung von Empfehlungen und praktischen Normen auf internationaler Ebene zu investieren. Sämtliche Akteure dieses Bereichs werden aufgefordert, in einem Online-Forum ihre Meinung über die Zukunft der RFID kundzutun. Diese Zusammenarbeit steht im Mittelpunkt des Projektes, denn die internationale Entwicklung der RFID besitzt ein beträchtliches Potenzial. Beispiel: das Konzept „Internet der Dinge“, welches auf die Selbstkonfiguration von vernetzten Gegenständen abzielt. Man stelle sich einen Kühlschrank vor, der weiß, welche Vorräte ausgegangen sind, und selbstständig Bestellungen im Internet aufzugeben vermag.

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Riesenschritte in Richtung Nanoelektronik

Im Rahmen des europäischen NODE-Projektes ist es schwedischen Forschern erstmals gelungen, das Wachstum halbleitender Nanofasern im atomaren Maßstab zu steuern. Die präzise Steuerung der Strukturierung dieser Art von Nanomaterialien ist ausschlaggebend, um optimale optische und elektronische Eigenschaften zu gewährleisten.

Diese Meisterleistung wurde mit Nanofasern aus Indiumarsenid (InAs) erreicht, deren Wachstum im Wesentlichen durch die Modulation zweier Faktoren kontrolliert wurde: den Faserdurchmesser und die Temperatur bei ihrer Herstellung. Durch die Änderung dieser Temperatur zwischen 400 und 480 °C gelang es den Forschern, verschiedene kristalline InAs-Strukturen herzustellen und diese im Innern einer einzigen Nanofaser zu überlagern und somit extrem feste Supernetzwerke zu bilden. Diese Mikrofasern mit einem Durchmesser von 10 bis 100 Nanometern und einer Länge von wenigen Mikrometern bergen vielversprechende Anwendungen, insbesondere im Bereich der Nanoelektronik, der Quantenoptik und der Biodetektion.

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Der Rhesusfaktor als Ursache für männliche Unfruchtbarkeit

Seit den 1940er Jahren dachten die Forscher, dass das Ammonium, welches eine entscheidende Rolle bei der Regulierung des pH-Werts im Organismus spielt, ausschließlich durch passive Diffusion über die Nieren ausgeschieden wird. Neue, von belgischen und Schweizer Forschern im Rahmen der europäischen Projekte EUROGENE und EUNEFRON erzielte Ergebnisse haben nun jedoch bewiesen, dass das Rhcg-Gen, eines der fünf mit dem Rhesusfaktor des Blutes zusammenhängenden Proteine, eine vorwiegende Rolle in diesem lebenswichtigen Prozess spielt. Die Untersuchung von männlichen Mäusen, denen das Rhcg-Gen fehlt, hat in der Tat eine erhöhten Harnsäurespiegel bei diesen Versuchstieren aufgezeigt.

Da bei diesen Mäusen ebenfalls Fruchtbarkeitsprobleme festgestellt wurden, gelangten die Forscher zu der Erkenntnis, dass das Rhcg-Protein nicht nur in den Nieren, sondern ebenfalls in den Genitalkanälen exprimiert wird. Alle diese neuen Elemente geben der Forschungsgemeinschaft Aufschluss über den Ursprung von Nierenleiden wie die renale tubuläre Azidose, aber auch über einen Teil der Ursachen für die beunruhigende Verbreitung der Unfruchtbarkeit unter westlichen Männern, die sich in den vergangenen Jahren bemerkbar macht.


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Hirnreparaturen mithilfe von Kohlenstoffnanoröhren

Zylindrische Kohlenstoffmoleküle (CNT – carbon nano tubes - Kohlenstoffnanoröhren) mit einmaligen elektrischen Eigenschaften erregten die Aufmerksamkeit der Forscher, als sie feststellten, dass die CNT die Rezeptivität isolierter Neuronen steigern können. Ziel der in dem Magazin Nature Nanotechnology veröffentlichten und teilweise durch das NEURONANO-Projekt finanzierten Untersuchung ist die Integration von CNT in andere Technologien, um Biochips zu entwickeln, die in der Lage sind, beschädigtes Gewebe des zentralen Nervensystems zu reparieren. Die CNT können enge Kontakte zu den Membranen der Nervenzellen herstellen und somit elektrische Abkürzungen schaffen, die die Geschwindigkeit der Botschaften beschleunigen.

Dieser Fortschritt stimuliert die Entwicklung des Neuroingenieurwesens und der Neuroprothesen, beides Forschungsbereiche, die vielleicht eines Tages die Herstellung von elektrischen Brückenbildungssystemen für die Behandlung von Hirntraumata oder die Optimierung der für die Behandlung der Parkinsonkrankheit und schweren Depressionen eingesetzten Geräte zur tiefen Hirnstimulation ermöglichen werden.

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Neue Hände

Schwedischen Forscher ist es gelungen, Amputationspatienten eine neue, solide Prothese zu bieten. Nach einer zerebrale Konditionierung konnten Handamputierte Patienten ihre Gummiprothese spüren, als ob es ihre eigene Hand wäre. Diese Empfindung machte sich sogar körperlich bemerkbar: die Patienten begannen zu schwitzen, sobald mit einer Nadel in ihre künstliche Hand gestochen wurde. Diese Reaktion, die sogar noch stärker ausfällt, wenn die Konditionierung kurz nach der Amputation erfolgt, wirft grundlegende Fragen darüber auf, wie das Gehirn Körperteile von Fremdgegenständen unterscheidet.

Die im Rahmen des mit 1,8 Millionen Euro über das 6. Rahmenprogramm finanzierten Projektes SmartHand erfolgte Entdeckung ebnet den Weg für die Entwicklung einer Handprothese, die Berührungen registriert und den Stumpf stimulieren kann. SmartHand will dieses Ziel durch die Integrierung der Fortschritte der Nanowissenschaften, der kognitiven Neurowissenschaften und der Informationstechnologien erreichen und somit die Lebensqualität der häufig von schweren Depressionen und Sozialangst geplagten amputierten Menschen verbessern.


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Die Jagd ist eröffnet

Die EU eröffnet mit zwei neuen Projekten die Jagd auf Krankenhausinfektionen. Das erste von der Universität Limerick (IE) geleitete Projekt zielt auf die Bekämpfung des gegen Methicillin resistenten Staphylococcus Aureus (MRSA) ab, während das zweite versucht, Superbakterien unter Kontrolle zu bringen. Ziel des ersten Projektes ist die Begrenzung der Proliferation des Staphylococcus Aureus, einer Bakterie, deren zahlreiche Stämme dermaßen resistent gegen Antibiotika sind, dass Infektionen oftmals tödlich verlaufen. Die Verbreitung dieser Keime erfolgt über Textilien, wie zum Beispiel weiße Kittel und Bettlaken. Die Forscher hoffen mithilfe der Nanotechnologien selbststerilisierende Stoffe entwickeln zu können, die die Vermehrung dieser Bakterien einzudämmen vermögen.

Das zweite Forschungsprojekt mit der Bezeichnung AEROPATH zielt seinerseits auf die Entwicklung neuer Antibiotika für den Einsatz gegen die Superbakterien ab, die ebenfalls zahlreiche Krankenhausinfektionen verursachen. Im Mittelpunkt dieser Bekämpfung steht die über Früchte, Pflanzen oder Gemüse übertragene Bakterie Pseudomonas Aeroginosa, die Patienten mit unterdrücktem Immunsystem befällt. Für die Entwicklung dieser neuen Generation von Antibiotika stützen sich die Forscher auf Computermodellierungstechniken.


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Helfende Hunde

Zahlreiche Erkrankungen sind genetischen Ursprungs. Beim Menschen ist die Diversität der Faktoren jedoch so ausgeprägt, dass es schwierig ist, die Rolle jedes einzelnen Gens zu bestimmen. Um dieses Problem zu umgehen, konzentrieren sich die Forschungsarbeiten des LUPA-Projektes, an dem Forscher aus 12 europäischen Staaten arbeiten, auf Hunde. In der Tat gestaltet sich die Untersuchung des Genbestands von Hunden dank einer verstärkten Blutsverwandtschaft und zehnmal weniger Markern von Nukleotid-Polymorphismen einfacher als beim Menschen.

Dieses mit einer Subvention in Höhe von 12 Mio. EUR dotierte Vorhaben zielt fünf Arbeitspakete an, die sich mit Krebserkrankungen, Herz- und Gefäßerkrankungen, Entzündungskrankheiten, neurologischen Störungen und schließlich den einfachen oder monogenen Störungen befassen. Michel Georges, Projektleiter und Genetiker an der Universität Lüttich (BE), hofft, dass die Untersuchung der 10 000 im Rahmen des Projekts zu entnehmenden Hunde-DNA-Proben es gestatten wird, das Wissen zur Pathogenese all dieser Erkrankungen wesentlich zu erweitern.

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Neue Perspektive für die künstliche Intelligenz

Von der Fahrzeugkontrolle bis hin zu ärztlichen Diagnosen, Roboter dringen immer mehr in unseren Alltag ein und regen dabei gleichzeitig die wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit an. Für die EU, die weiterhin eine aktive Rolle auf einer von den USA dominierten Bühne spielen möchte, genießen die künstlichen kognitiven Systeme mittlerweile Priorität.

Aus diesem Grunde entstand das von sechs Partnern durchgeführte und mit 1,65 Millionen EUR finanzierte SIMBAD-Projekt (Similarity-based pattern analysis and recognition), das die Grundlagen der automatisierten Erkennungs- und Lernmodelle in Frage stellt. Im Gegenteil zu den traditionellen, auf messbaren Eigenschaften der Daten gründenden Methoden, stellt SIMBAD die Gemeinsamkeiten der Informationen in den Vordergrund. Auf diese Weise gestattet es insbesondere die Unterstützung der Biomedizin, deren Daten sich für eine typische Beschreibung nicht besonders eignen. SIMBAD konzentriert seine Anstrengungen bereits auf zwei großmaßstäbliche Anwendungen: die Diagnose von Nierenkrebs und das manisch-depressive Syndrom.

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Der Kohlenstoffspion

Angesichts der Klimaerwärmung wurden bereits mehrere europäische Richtlinien angenommen, um die Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Deren Effizienz muss jedoch noch gemessen werden. Diese Messung bildet das Ziel des Projektes mit der Bezeichnung ICOS – Integrated carbon observation system oder Integriertes Kohlenstoffbeobachtungssystem – dessen über vier Jahre eingeplante Vorbereitungsphase mit einem Betrag von 4,3 Mio. EUR finanziert wird.

Mithilfe von in ganz Europa verteilten Kontrollstationen beabsichtigt ICOS, ein globales Überwachungssystem der Kohlenstoffemissions- und –absorptionsorte einzurichten. Dabei werden zwei Ziele verfolgt: Quantifizierung der Treibhausgase (CO2, Methan, usw.) und Beobachtung ihrer Fluktuation im Zusammenhang mit dem Klimawandel. Sämtliche einschlägigen Informationen werden in eine Datenbank eingespeist, die die Forscher quasi in Echtzeit über den Zustand der Ökosysteme informiert. Die Forscher werden bis im Jahre 2012, für welches der Beginn der Betriebsphase eingeplant ist, mit der Auswahl und der Kalibrierung der Instrumente beschäftigt sein. Die Gesamtkosten der Einrichtung wird auf 128 Mio. EUR veranschlagt, wobei sich dieser Betrag um jährlich 14 Mio. EUR für Betriebskosten erhöht.


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Nanotechnologien gegen Krebs

Heutzutage schließen sich Nanotechnologien mit der Medizin zusammen, in der Hoffnung, für die Lokalisierung und Neutralisierung von Tumoren geeignete Nanopartikel entwickeln zu können. Im Rahmen der Krebsbekämpfung versammelt die EU in dem Projekt NANOTHER 18 auf Forschung und Entwicklung von Früherkennungsinstrumenten spezialisierte Partner. Zielsetzung: die Entwicklung von Nanopartikeln zur Optimierung der gezielten Verabreichung von Medikamenten. Nanopartikel haben ein sehr hohes Oberflächen-Volumen-Verhältnis, was insbesondere bei hohen Temperaturen auf wirksame Weise die Energiediffusion ankurbelt. Aus diesem Grund verbindet NANOTHER magnetische, sich erhitzende Nanopartikelmit polymeren Nanopartikeln, deren Moleküle Tumorzellen erkennen und die Medikamente in die befallenen Bereiche lenken können. Dadurch ist es möglich, hohe Dosierungen zielgerichtet zu den Tumorzellen zu transportieren. Ein bedeutender Vorteil besteht darin, dass durch dieses Verfahren die Nebenwirkungen der derzeitigen Chemotherapien und Strahlentherapien gemindert werden können.


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Die Geheimnisse des Mikrobioms lüften

Im Laufe der Entwicklung haben wir uns mit Millionen Mikroorganismen regelrecht vereinigt, wodurch unser Körper zu dieser perfekt an die Umwelt angepassten Maschine wurde. Eine so lebenswichtige Funktion wie die Verdauung könnte ohne die Myriaden Bakterien in unserem Magen gar nicht erst stattfinden. Die Wissenschaftler benutzen die Bezeichnung Mikrobiom, um diese erstaunliche Symbiose zu benennen, die trotz ihrer ausschlaggebenden Rolle beim Überleben der Lebewesen weitgehend unbekannt bleibt.

Ende Oktober 2008 wurde das Internationale Konsortium für das Mikrobiom des Menschen ( IHMC – International human microbiome consortium) gegründet, um diese Wissenslücken durch die Ermittlung des Genoms unserer gesamten unsichtbaren Mitbewohner in unserem Körper zu schließen. Die Initiative umfasst zwei Forschungsprojekte, nämlich das im Jahre 2007 vom National Institute for Health – NIH eingeführte Human Microbiome Project und das unter dem 7.Forschungsrahmenprogramm der EU finanzierte Projekt Metagenomics of the Human Intestinal Tract – METAHIT. Jeder Forscher kann sich dem Konsortium anschließen, sofern er bestimmte vom IHMC auferlegte grundlegende Prinzipien, wie den freien Datenverkehr und die Beachtung der Protokolle beachtet.


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Heute noch oder erst morgen?

Janez Potočnik, EU-Kommissar für Forschung, will heute bereits den Verkehr von morgen sehen. "Sie als Europäische Technologieplattform sind in der außergewöhnlichen und einzigartigen Lage, alle erforderlichen Interessengruppen zusammenführen zu können, um unsere Verkehrssysteme an heutige Herausforderungen im Energiebereich anzupassen. Mir kommt es so vor, als ob wir schon sehr lange über diese Dinge reden. Ich denke, wir werden alle langsam ungeduldig und wollen, dass Visionen endlich Wirklichkeit werden", erklärte er der Automobilindustrie Ende Januar anlässlich der Konferenz des Beratenden Ausschusses für die Europäische Forschung im Bereich Straßenverkehr (ERTRAC). „Diese für alle Interessengruppen der Verkehrsforschung konzipierte Veranstaltung, die den Weg hin zu einem höheren Niveau des sauberen, intelligenten und sicheren Verkehrs in Europa ebnen soll, wäre der richtige Zeitpunkt und der richtige Ort für ERTRAC, uns zu zeigen, wie die nächste Generation des Straßenverkehrs in Europa aussehen wird. So frage ich Sie: Nehmen Sie diese Herausforderung an?"

Wie sagt man doch so schön? "Gut Ding will Weile haben."

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