In Kürze

In den Wolken von Titan

Diese Wolke wurde am 26. März 2007 von VIMS aufgenommen, als Cassini Titan überflog (am Südpol ist noch Wolkenaktivität zu beobachten, obwohl erwartet worden war, dass diese langsam aufhören würde).
© NASA/JPL/University of Arizona

Titan, der größte Saturnmond – und der einzige Mond im Sonnensystem mit einer dichten Gashülle – gibt die Geheimnisse seiner Wolkendecke preis. Aufgrund der starken Neigung seiner Rotationsachse herrschen extreme Wetterverhältnisse in seiner Atmosphäre mit ausgeprägten Jahreszeiten. Titan ist zehn Mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde und er braucht für eine Sonnenumrundung 29 Jahre.

Seine Jahreszeiten dauern jeweils etwa sieben Jahre. Die Titanwolken entstehen nicht durch Kondensation von Wassertröpfchen, sondern von Methan und Ethan. 1997 wurde die internationale Cassini-Huygens-Mission gestartet, die den Planeten Saturn und seine Umgebung untersucht. Eines der wichtigsten Ziele dieser Mission ist die Erforschung des Titan. Zwischen Juli 2004 und Dezember 2007 wurden mithilfe des wissenschaftlichen VIMS-Spektrometers (Visible and Infrared Mapping Spectrometer) Beobachtungen durchgeführt, bei denen mehr als 200 Wolken erfasst wurden. So konnte die erste Wolkenkarte von Titan erstellt werden. Die in Nature veröffentlichte Studie zeigt die räumliche Verteilung der Wolken und gibt damit präzise Hinweise auf die Titanatmosphäre und insbesondere auf die Mechanismen, die diese Wolkendecke verursachen. Die Wolken bilden sich in den beiden Polarregionen und um einen Breitengrad von 40°S, was die durch Klimamodelle für diesen Mond vorhergesagte ausschlaggebende Rolle der atmosphärischen Zirkulation für die Verteilung der Wolken belegt. Wie sich die Wolkendecke jedoch im Laufe der Jahreszeiten entwickelt, ist noch relativ unklar. Es bleibt daher noch viel zu tun für die Cassini-Huygens- Mission, die die „transplanetarischen Meteorologen“ bis 2017 zu verlängern hoffen.

Der Klang der griechischen Antike

Francesco De Mattia spielt das Epigonion beim Musica@Fisica- Konzert, das vom Dante-Netzwerk (www.dante.net) im Juni 2009 in Catania (Sizilien) veranstaltet wurde.
© Courtesy Luca Petralia

Zum ersten Mal seit Jahrhunderten war das Epigonion, ein Musikinstrument der griechischen Antike, wieder zu hören. Im Rahmen des ASTRA-Projekts (Ancient instruments Sound/ Timbre Reconstruction Application) ist es italienischen Experten gelungen, dieses der heutigen Harfe ähnliche Instrument durch das Zusammenspiel von Kunst und Technologie wiederzubeleben. Bei der Rekonstruktion des Klangs des Epigonions stützten sie sich auf archäologische Funde, historische Abbildungen und literarische Quellen. Anschließend wurden die Informationen über die Materialien, aus denen das Instrument bestand, und darüber, wie es gespielt wurde, mithilfe der physikalischen Modellierung in Computersprache übertragen. Diese Technik beruht auf dem Einsatz einer Reihe von Gleichungen und Algorithmen, mit denen das mechanische „Verhalten“ des Instruments im Modell dargestellt werden konnte.

Möglich wurde diese Leistung durch die Forschungsnetze GÉANT und EUMEDCONNECT sowie die Grid-Infrastrukturen, die vom Projekt EGEE (Enabling Grids for E-sciencE) verwaltet werden. Dadurch konnten nicht nur leistungsstarke Computer miteinander vernetzt, sondern auch Wissen und Daten über das Epigonion gemeinsam genutzt werden. Warum ASTRA derartige Netzwerke einsetzte, wird verständlich, wenn man bedenkt, dass für die Reproduktion einer Minute Ton etwa eine halbe Stunde Datenverarbeitung erforderlich sind.

Die Rückkehr der Blauwale

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Nachdem jahrzehntelang keine Blauwale mehr vor den Küsten Alaskas (USA) und der kanadischen Provinz British Columbia gesichtet wurden, sind dort jetzt wieder einige dieser großen Tiere zu beobachten. Seit der Walfang, der beinahe zum Aussterben dieser Tierart geführt hatte, 1966 verboten wurde, erholt sich der Bestand dieser großen Säuger allmählich wieder. Bevor die großen Walfangflotten die Blauwale zu dezimieren begannen, bevölkerten rund 350 000 Exemplare die Ozeane. Heute leben schätzungsweise nur noch 8 000 bis 14 000 Tiere dieser Art. 2004 sichteten Wissenschaftler, die eine Bestandsaufnahme der Buckelwale im Golf von Alaska durchführten, wieder drei Blauwale. Danach wurden jedes Jahr ein oder zwei blaue Finnwale vor der Küste British Columbias und 2007 dann 15 Tiere vor der Küste der kanadischen Provinz und im Golf von Alaska beobachtet. Die Forscher der amerikanischen Wetter- und Ozeanografiebehörde National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) heben in der Zeitschrift Marine Mammal Science hervor, dass eine Blauwalpopulation im Osten des Nordpa zifiks wahrscheinlich dabei ist, ein traditionelles Migrationsmuster wiederherzustellen.

Tägliches Spermatraining

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Eine Ejakulation pro Tag verbessert die Qualität der Spermien und erhöht damit die Wahrscheinlichkeit einer Empfängnis. Die australische Studie, die dieser Schlussfolgerung zugrunde liegt, wurde auf dem jüngsten Jahres-kongress der Europäischen Gesellschaft für menschliche Reproduktion und Embryologie (ESHRE) in Amsterdam vorgestellt. Teilgenommen hatten 118 Männer, deren Sperma von unterdurchschnittlicher Qualität war. Nachdem ihnen eine Woche lang eine Ejakulation pro Tag „verordnet“ worden war, prüften die Forscher die DNA-Schädigung und die Mobilität der Spermien und stellten fest, dass sich diese beiden Parameter deutlich verbessert hatten. Den Autoren zufolge ist diese Verbesserung darauf zurückzuführen, dass sich die männlichen Gameten kürzere Zeit in den Hodenkanälen aufhalten, wo sie freien Radikalen mit ihren schädigenden Folgen ausgesetzt sind.

Stich in die Zelle/h2>

Eine von Forschern der Universität Illinois (USA) entwickelte Nanonadel ist mit einem Durchmesser von 50 Nanometern zwanzig Mal dünner als ein Haar und ermöglicht Injektionen auf Zellenebene. Diese Nadel, die mit einer feinen Goldschicht versehen und an einer Glaspipette befestigt wurde, dringt problemlos in die Zellmembran ein. Auf diese Weise lassen sich ein oder mehrere Moleküle, aber auch Quantenpunkte im Inneren der Zelle platzieren, die in der medizinischen Bildgebung anstelle der herkömmlichen Farbstoffe verwendet werden.

Mit diesem neuen nanotechnologischen Instrument, das in Nano Letters beschrieben wird, können die Wissenschaftler nicht nur den Transport von aktiven Molekülen im Inneren einer Zelle steuern, überwachen und aufzeichnen, sondern sie können diese Nadel auch als elektrochemische Sonde und optischen Biosensor verwenden. Dieser Fortschritt sollte die genauere Beobachtung der Wechselwirkung zwischen den Proteinen und Molekülen der DNA oder RNA innerhalb der Zellen ermöglichen.

Mehr Wissen

• news.illinois.edu
  

Molekül gegen Abstoßung und Altern

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Rapamycin hat sich bereits als wertvoller Wirkstoff zur Verhinderung von Abstoßreaktionen bei Organtransplantationen erwiesen. Jetzt könnte es noch kostbarer werden, denn es verlängert das Leben von Säugetieren. Das hat jetzt die in Nature veröffentlichte Studie eines amerikanischen Forscherteams gezeigt. Die Wissenschaftler haben dieses Molekül mit antifungalen und antibiotischen Eigenschaften als Futtermittelergänzung an Mäuse im Alter von 20 Monaten (was beim Menschen einem Alter von 60 Jahren entspricht) verabreicht. Beim Vergleich der Lebensspanne mit jener von Mäusen, die normal gefüttert wurden, stellte sich heraus, dass die Rapamycin-Behandlung die durchschnittliche Lebensdauer der Männchen um 9 % und der Weibchen um 13 % erhöht hatte. Rapamycin hemmt das Kinaseprotein TOR (Target of Rapamycin), das eine wichtige Rolle bei Zellwachstum und Zellvermehrung spielt.

Zuvor wurde dieses Protein bei Hefen entdeckt, aber man findet es auch bei Säugetieren (mTOR). Durch seine hemmenden Eigenschaften war es bereits gelungen, die Lebensdauer bei Wirbellosen zu verlängern. Obwohl auch eine zweite, gegenwärtig durchgeführte Studie die Wirkung von Rapamycin auf die Lebensdauer von Mäusen bestätigt, raten die Autoren dennoch angesichts der bedeutenden immunsuppressiven Wirkung zur Vorsicht hinsichtlich der potenziellen Anwendung dieses Moleküls gegen das Altern. Diese Entdeckung könnte jedoch die Entwicklung analoger Verbindungen mit Rapamycin ermöglichen, die frei von Nebenwirkungen sind.

Nachhaltig und rentabel?

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Erneuerbare Energien unterstützen zweifellos den Kampf gegen den Klimawandel und helfen auch dabei, unsere Abhängigkeit von fossilen Energieträgern zu verringern, aber ihre wirtschaftliche Bedeutung ist bei weitem noch nicht eindeutig. Dank der Studie Employ-RES, die im Auftrag der Europäischen Kommission gemeinsam von sechs europäischen Instituten durchgeführt wurde, gibt es jetzt Zahlen, mit denen die Auswirkungen der erneuerbaren Energien auf die Beschäftigung und das Wirtschaftswachstum beurteilt werden können. Wenn Europa das selbstgesetzte Ziel – nämlich einen Anteil von 20 % erneuerbarer Energien am Gesamtenergieverbrauch bis zum Jahr 2020 – einhält, würde dieser Sektor brutto 2,8 Millionen neue Arbeitsplätze schaffen und 1,1 % zusätzlich zum BIP-Wachstum der EU beitragen. Netto gesehen, wenn also beispielsweise der höhere Energiepreis und die geringeren Investitionen in den herkömmlichen Energiesektor berücksichtigt werden, würden 410 000 Arbeitsplätze und 0,24 % zusätzliches BIPWachstum geschaffen.

Diese Zahlen sind zwar bescheidener, aber es sieht so aus, als könnten wir nicht mehr erwarten. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die Bemühungen wirtschaftlich vielversprechender wären als Nichtstun. Die Prognosen zeigen, dass jetzt dringender Handlungsbedarf besteht, denn die derzeitigen Maßnahmen – mit denen bis 2020 lediglich 14 % erneuerbare Energien erreicht werden können – würden in jedem Fall weniger Arbeitsplätze und Wachstum schaffen, unabhängig vom ausgewählten Analysemodell und Szenario.

BIOTRACER 1 - Salmonelle 0

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Die Hauptverantwortliche für Magen-Darm-Katarrhe hat eine wichtige Schlacht verloren. Ein Forscherteam des BIOTRACER-Netzwerks hat ein Verfahren zur Quantifizierung der Salmonellen in Schweinefleisch entwickelt. Bisher scheiterten alle Verfahren immer an ein und demselben Problem: Da das Bakterium in den Lebensmitteln normalerweise nur in geringen Mengen vorkommt, werden die Proben erst einmal angereichert, um die Erkennung zu erleichtern. Dieses Verfahren erschwert jedoch die Quantifizierung.

Die neue Methode basiert zwar immer noch auf einer Anreicherungsphase, gefolgt von der Verstärkung der Bakterien-DNA durch eine Polymerase-Kettenreaktion in Echtzeit, dabei wurde der erste Schritt jedoch etwas verkürzt. Die Forscher beobachteten, dass eine präzise Korrelation zwischen der Anzahl der in der Basis-Probe enthaltenen Salmonellen und dem PCR-Signal besteht, wenn sich der Anreicherungszeitraum auf die exponentielle Wachstumsphase der Salmonellen beschränkt.

Da mit diesem Verfahren mehrere Proben gleichzeitig analysiert werden können, ebnet es den Weg zum Aufbau einer quantitativen Datenbank, die für die Beurteilung der Gefahren und der kritischen Kontrollpunkte notwendig ist, was bisher technisch unmöglich war.

Neues Leben für das Herz

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Stammzellen aus dem Knochenmark und dem Fettgewebe könnten die Herzfunktion nach einem Infarkt verbessern. Das jedenfalls geht aus den Forschungsarbeiten der Wissenschaftler des medizi nischen Forschungszentrums der Universität von Navarra in Pamplona (ES) hervor. Der Myokardinfarkt ist eine der weltweit häufigsten Erkrankungen. Hierbei stirbt das beschädigte Muskelgewebe ab und das restliche vernarbte Gewebe zieht sich nicht zusammen. Daher kann sich der Herzmuskel nicht mehr regenerieren, was wiederum schwerwiegende Konsequenzen für die Herz funktion hat und am Ende eine Herzinsuffizienz hervorrufen kann. Versuche an Ratten haben gezeigt, dass Stammzellen aus dem Knochen mark in der Lage sind, beschädigtes Gewebe zu regenerieren. Stammzellen aus Fettgewebe wiederum können sich umwandeln, um Blutgefäße und Herzzellen zu bilden. Darüber hinaus ließen sich die erzielten Ergebnisse über einen langen Zeitraum aufrechterhalten, unterstreicht Manuel Mazo, Leiter der Studie.

Die andere Katastrophe des Sichuan

Ein chinesisches Sprichwort sagt: „Der Weg nach Sichuan ist schwieriger als der Weg in den Himmel.“ Hier einer der zahlreichen Gipfel der Region.
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Ein enormer Vulkanausbruch im Südwesten Chinas könnte vor 260 Millionen Jahren praktisch das gesamte Leben im Meer ausgelöscht haben. Das hat jetzt eine in der Zeitschrift Science veröffentlichte Studie unter der Leitung des Paläontologen Paul Wignall von der Universität Leeds (UK) gezeigt. Der Emei, ein in der heutigen Provinz Sichuan gelegener Vulkan, soll etwa eine halbe Million Kubikmeter Lava ausgestoßen haben. Dabei seien die Ströme ins flache Meer geflossen, wo sie eine gigantische Explosion auslösten, die enorme Mengen Schwefeldioxid in die Stratosphäre freigesetzt habe. Daraufhin hätten sich dicke Wolkenschichten um die Erde herum gebildet, wodurch die Atmosphäre erkaltet und saurer Regen in Strömen auf die Erde niedergegangen sei.

Die Forscher konnten den genauen Moment des Ausbruchs ermitteln, denn die Lava hat eine ausgeprägte, magmatische Gesteinsschicht gebildet, die sich zwischen zwei sedimentären Gesteinsschichten befindet, in denen leicht zu datierende Meeresfossilien eingeschlossen sind. Der Zusammenhang zwischen Vulkanausbruch und massivem Artensterben ist jedoch oftmals nur sehr schwer herzustellen, denn er basiert normalerweise auf der Produktion von CO₂, das bei dem Ausbruch entsteht. Die Auswirkungen einer Ansammlung dieses Gases in der Atmosphäre sind progressiv und daher schwer zu identifizieren.

Abschied vom Kraft-Verfahren

Die holzverarbeitende Industrie könnte kurz vor einer kleinen Revolution stehen. Forscher der Queen’s University in Belfast (UK) und der Universität Alabama (USA) haben nämlich ein Aufschlussverfahren entwickelt, das billiger, wirksamer und vor allem umweltfreundlicher ist als das seit dem 19. Jahrhundert verwendete Kraft-Verfahren. Bei der neuen Wunderrezeptur werden die herkömmlichen chemischen Produkte gegen ionische Flüssigkeiten ersetzt. Hierbei handelt es sich um organische Salze mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt. Diese Produkte sind nicht nur ungiftiger und biologisch abbaubar, sondern auch in der Lage, Holzspäne bei niedrigeren Temperaturen und Drücken aufzulösen.

Durch den Zusatz von Wasser und Azeton ist es den Forschern gelungen, die beiden Bestandteile von aufgeschlossenem Holz, nämlich Zellulose und Lignin, die die Grundlage für zahlreiche Derivate bilden, teilweise zu trennen. Die Zellulose kann für die Produktion von Biokraftstoff, Textilien und natürlich Papier verwendet werden. Mithilfe von Lignin können chemische Produkte, die normalerweise aus Erdöl gewonnen werden, synthetisiert werden. Für Robin Rogers, der gemeinsam mit Héctor Rodríguez die Forschungsarbeiten leitet, stellt diese Entdeckung einen wichtigen Schritt bei der Entwicklung eines Bioraffineriekonzepts dar. „Dadurch könnte die Entwicklung einer wirklich nachhaltigen chemischen Industrie auf der Grundlage erneuerbarer Ressourcen ermöglicht werden“, sagt er.

Wasserverschmutzung

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Ein Forscherteam des französischen Umweltforschungsinstituts Cemagref in Lyon (FR) hat einen Indikator bestimmt, der den Grad der Wasserverschmutzung anzeigt: den Biofilm. Diese komplexe Ansammlung von Bakterien, Algen und Pilzen bildet auf unter Wasser befindlichen Oberflächen, wie z. B. Steinen auf dem Boden eines Flusses, eine zähflüssige Schicht. Biofilme sind in der Lage, Pestizide abzubauen, die das aquatische Milieu verschmutzen. Hierbei verändern sich jedoch ihre Struktur, ihre Vielfalt und ihre Funktionsweise. Auf diese Weise können die giftigen Substanzen vorübergehend oder anhaltend die Fotosynthese-, Atmungs- oder Enzymaktivität der Biofilme ändern. Daher können Biofilme bei einer Umweltverschmutzung ein frühzeitiges Alarmsignal darstellen.

Jetzt muss nur noch ermittelt werden, wie die Biofilme auf Schadstoffe und auf andere Umweltfaktoren (Fließgeschwindigkeit des Wassers, physikalisch-chemische Zusammensetzung usw.) reagieren. All diese Forschungs arbeiten werden dazu beitragen, die in der Wasserrahmenrichtlinie festgelegte Verbesserung der ökologischen Qualität der europäischen Wasserläufe bis 2015 zu erreichen.

Wasserträger

Forschern der Universität Göteborg (SE) ist es gelungen, ein wichtiges Geheimnis im Kampf gegen Krebs zu lüften. Sie bestimmten die dreidimensionale Struktur der Aquaporine einer Hefezelle. Aquaporine sind kleine Membranproteine, die den Wasserfluss im Innern der Zellen regulieren, der für deren Größe und Form ausschlaggebend ist. Diese Wasserflüsse können eine wichtige Rolle bei mehreren Krebsarten spielen. Untersuchungen an Mäusen hatten bereits gezeigt, dass die Hemmung dieser Funktion das Wachstum und die Entwicklung von Tumoren verringert.

Die schwedischen Forscher ermittelten die Proteinstruktur mithilfe der Röntgenkristallografie. Dank der hohen Auflösung der Bilder konnten die aminoterminalen Enden des Proteins beobachtet werden. Hierbei handelt es sich um lange Ausläufer, deren Funktion bisher unbekannt war. Den Forschungsarbeiten zufolge wirken sie wie Schleusentore, die sich je nach dem Wasserbedarf der Zelle öffnen oder schließen. Der von den Aquaporinen gebildete Kanal könnte mechanisch und durch Phosphorylierung (Anhängen von Phosphaten) geregelt werden. Für Forschungsleiterin Karin Lindkvist werden diese Entdeckungen die Entwicklung eines menschlichen Aquaporinhemmers und langfristig die Produktion von Medikamenten ermöglichen, mit denen sich das Tumorwachstum verlangsamen lässt. Die Ergebnisse dieser Studie wurden im Juni in der Zeitschrift PloS Biology veröffentlicht.

Die Chlamydie mit der Maske

Schweden hat „unfreiwillig“ zu einer besseren Erkennung von Chlamydien – Auslöser zahlreicher sexuell übertragbarer Infektionskrankheiten – beigetragen. Im Jahre 2006 verbreitete sich mit rasender Geschwindigkeit ein neuer Stamm des Bakteriums im ganzen Land und konnte mit den Hauptdiagnosetests nicht erkannt werden. Die schwedischen Ärzte glaubten, dass die Infektionen rückläufig seien, aber genau das Gegenteil war der Fall. Dieser neue Chlamydienstamm war zusammen mit fünf weiteren Gegenstand einer kürzlich vom englischen Forschungsinstitut Sanger und der Universität Southampton (UK) durchgeführten Studie. Dabei hat sich gezeigt, dass die Gensequenz des Bakterienplasmids (DNA-Molekül außerhalb des Chromosoms), auf dem die Tests basieren, einfach aus dem schwedischen Stamm verschwunden war.

Die Forscher versuchten daher, eine andere Gensequenz zu bestimmen, um den Parasiten zu identifizieren. Nach einer genauen Analyse entschieden sie sich für einen Genabschnitt, der von einem Stamm zum anderen am wenigsten variiert und sich ebenfalls im Plasmid befindet. Dr. Helena Seth-Smith, Leiterin der Studie, ist der Meinung, dass es sich hierbei um ein bedeutendes Warnsignal handele, da diese Art der Evolution auch andere infektiöse Bakterien betreffen könnte.

Mutter, Kind…

Kardiogramm eines Fötus.
© Shutterstock

Ein schönes Beispiel für Interdisziplinarität wurde kürzlich von der renommierten amerikanischen National Academy of Sciences veröffentlicht. Hierbei geht es um die Zusammenarbeit zwischen dem Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (DE) und dem Lehrstuhl für Radiologie und Mikrotherapie der Universität Witten/Herdecke (DE). Die Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die Herzen von Müttern und Föten zeitweise synchron schlagen. Darauf könnte auch das häufig beschriebene Gefühl einer Mutter für den Zustand ihres ungeborenen Kinds zurückzuführen sein. Die Studie wurde an sechs Frauen in der 30. bis 40. Schwangerschaftswoche durchgeführt. Die Herzschläge wurden mithilfe eines Magnetokardiografen gemessen. Offensichtlich sind zwar die Herzrhythmen unterschiedlich, aber es scheint ein festes Verhältnis der Herzfrequenz des Kindes zur Herzfrequenz der Mutter zu bestehen. Die Synchronisationsepochen des Herzschlags von Mutter und Ungeborenem treten deutlich häufiger auf, wenn die Mutter einem schnellen Atemrhythmus folgt. Diese bisher unbekannten Zusammenhänge wurden mithilfe eines Algorithmus entdeckt, der sogenannte „Twin Surrogates“ erzeugt, was in etwa doppelter Ersatz bedeutet. Es handelt sich um unabhängige Kopien des zugrunde liegenden Systems, mit denen die Synchronisationsepochen statistisch identifiziert werden. Dieser mathematische Ansatz könnte dabei helfen, Schwangerschaftskomplikationen früher zu erkennen. Im Großen und Ganzen eröffnet er aber auch neue Perspektiven bei der Erforschung der Wechselwirkungen zwischen teils unabhängigen, teils aber eng verbundenen physiologischen Systemen.

… und Erde

Planktonblüte auf der Wasseroberfläche nach dem Durchzug von El Niño im gesamten Pazifik.
© NASA/Goddard Space Flight Center/SeaWiFS-Orbimage SVS

Was hat das Ganze jetzt mit dem Klima zu tun, um das sich in Potsdam alles dreht? Mithilfe des von den Mathematikern entwickelten Algorithmus lassen sich andere Synchronisationsphänomene erklären, die als „Gefühl“ eines dynamischen Systems für die Anwesenheit eines anderen beschrieben werden könnten. Synchronisation bestimmt, wie zwei Systeme aufeinander und auf äußere Einflüsse reagieren. So könnte der Algorithmus auch auf komplexe Klimamodelle, wie etwa die sogenannten Fernwirkungen, d. h. die Wechselwirkungen zwischen zwei zeitgleich auftretenden, aber räumlich voneinander getrennten Klimaphänomenen, angewendet werden. Die bekannteste Fernwirkung vereint El Niño vor der Küste Perus und den Monsun in Indien, der durch Southern Oscillation hervorgerufen wird, d. h. durch die Luftdruckveränderungszyklen im Südpazifischen Ozean. Der Algorithmus könnte auch zur Erforschung der durch den Menschen verursachten Biodiversitätsverluste verwendet werden. Beispielsweise könnte damit ermittelt werden, warum und in welchem Maße sich die Fragmentierung eines Ökosystems durch Straßen und Bepflanzungen auf die Artenvielfalt auswirkt.

Darwin wird gefeiert

New Darwin Centre (Sicht des Künstlers).
.© Natural History Museum

© Cap Sciences/Objectif prod

„Der Mensch hält sich in seiner Überheblichkeit für ein großartiges, von Gott geschaffenes Werk. Mir jedoch erscheint es wahrhaftiger, ihn als einen Abkömmling der Tiere zu betrachten“, schrieb Charles Darwin. Auch wenn es den Anhängern der Kreationstheorie womöglich nicht gefällt: Der 200. Geburtstag (1809) von Darwin wurde allerorten – vor allem in Europa – gefeiert, wo zahlreiche Diskussionen zu Fragen organisiert werden, die wir uns nach wie vor stellen und deren Antworten beileibe nicht immer eindeutig sind. Wie entstehen die Arten? Welche Rolle spielen Kultur und Umwelt für ihre Veränderung? Entwickelt sich der Mensch noch immer weiter? Und was ist eigentlich mit Gott?

In London eröffnete das Natural History Museum (NHM) bereits 2008 die Ausstellung Darwin – Big Idea Big Exposition, in der die intellektuelle Vorgehensweise dieses Wissenschaftspioniers nachgezeichnet wird, um die Entwicklung der Evolutionstheorie zu entschlüsseln. Die Ausstellung zeigte insbesondere auch fossile Organismen, die Darwin anlässlich seiner Reise an Bord der HMS Beagle von Australien nach Südamerika sammelte. Eine weitere „Big Idea“ startete am 15. September mit der Eröffnung des New Darwin Centers. Mit seiner eleganten Architektur in Form eines Kokons lehnt es sich ans berühmte Natural History Museum (NHM) aus dem 19. Jahrhundert an. Etwa 17 Millionen Insektenarten und 3 Millionen Pflanzen, die das NHM besitzt und bewahrt, werden dort in einer faszinierenden, gleichzeitig intimen und spektakulären Präsentation gezeigt. In diesem Zentrum können 200 Wissenschaftler gleichzeitig arbeiten. Daneben steht es wissenschaftlich interessierten Besuchern offen, die die Arbeit der Wissenschaftler besser kennenlernen möchten.

In Paris gestaltete das Naturhistorische Museum (Muséum d'histoire naturelle) seine berühmte Galerie de l‘Évolution so, dass aus den Anatomie- und Paläontologiesammlungen ersichtlich wird, wie die Evolution zu einer Wissenschaft wurde. Gleich daneben liegt im Jardin des Plantes der Akzent auf den Arbeiten Darwins zu den Pflanzen sowie auf seinem persönlichen – leidenschaftlichen – Ansatz der Gartengestaltung.

Im flämischen Teil Belgiens hebt der Jardin botanique de Meise die „grüne“ Seite Darwins hervor, der sich für Pflanzen begeisterte, ihre Geheimnisse entschlüsselte und sich vor allem für Orchideen, fleischfressende Pflanzen und die Geschlechtlichkeit der Pflanzen interessierte. Das Muséum von Brüssel nutzte diesen 200.

Geburtstag zur Eröffnung seiner neuen Galerie der Evolution (600 Fossilien und 400 präparierte Tiere). Aus diesem Anlass nimmt eine vor allem für Kinder konzipierte Ausstellung den Zusammenhang zwischen Vergan genheit, Gegenwart und Zukunft unter die Lupe. Der Besuch endet in einem der Zukunft gewidmeten Raum, in dem der Besucher von Arten umgeben ist, die die Erde vielleicht in einigen Jahren bevölkern werden.

Das Muséum de Neuchâtel in der Schweiz startet mit einem Augenzwinkern eine Veranstaltung mit dem Titel parce Queue (parce que = weil; queue = Schwanz). Warum? Vielleicht weil Darwin, wie es scheint, diesem Anhängsel keinerlei Bedeutung zumaß („allein der Anblick eines Pfauenschweifs macht mich krank“, sagte er). Das beim Vogel der Zierde und Verführung dienende Objekt hat aber auch noch andere Aufgaben. Bei Schlange und Krokodil ist es eine Waffe, beim Eichhörnchen ein Sonnenschirm, ein Mittel des Ausdrucks bei Katze und Hund. Die Organisatoren halten ihn, im Gegensatz zu Darwin, „für ein herausragendes Beispiel für die Diversifizierung, das von der Evolution der Lebewesen in perfekter Übereinstimmung mit ihrer Umwelt zeugt“.

Die Website Evolution of life (Französisch, Englisch, Deutsch) schließlich geht das Thema auf sehr pädagogische Art in drei Rubriken an: „Beobachten“ (Videos und Zeichentrickfilme, die den Lauf der Evolution zurückverfolgen), „Erforschen“ (Simulationen) und „Unterrichten“ (Lehrmaterialien für unterschiedliche Jahrgangsstufen).

Das Klima an vorderster Front

Eine von Cap Sciences (Bordeaux) konzipierte virtuelle Ausstellung und das Spiel Clim‘City sollen Jugendliche ab zwölf Jahren für die Welt sensibilisieren, in der sie einmal leben müssen, und vor allem Denkanstöße zum heißen Thema Klimaerwärmung liefern. Welches Klima erwartet uns 2010? Wie lassen sich ab sofort Treibhausgasemissionen reduzieren? Wie passt sich der Mensch den künftigen Klimabedingungen an? Die Ausstellung nimmt als Ausgangspunkt virtuelle idyllische Landschaften: nette Häuser, friedliche Kraftwerke, weidende Kühe, ein wunderbar blauer See, ein verschneites Skigebiet. Durch Klicken auf diese Elemente stellt man fest, dass die Realität komplexer ist. Auf Englisch und Französisch informieren über 300 Dokumente (Texte, Videos, Interviews, Schemata, Grafiken und Animationen) über die ungewisse Zukunft dieser Biotope.

Clim‘City nimmt sich so auf spielerische Weise ein Dutzend Themen vor (Klimakunde, Politik, Transport, Wohnbereich, Energie, Industrie, Landwirtschaft, Abfall, Gesundheit, Artenvielfalt, Ernährung, Tourismus und Hobbys). Mit einem interaktiven Spiel lassen sich dann die hinter den Bildern verborgenen Informationen umsetzen, indem versucht wird, durch die simulierte Reduzierung des eigenen ökologischen Fußabdrucks selbst auf die Umwelt Einfluss zu nehmen. Ziel des Spiels ist es, die Treibhausgasemissionen entsprechend den europäischen Vorgaben auf ein Viertel zu reduzieren. Ein Spiel, das mehr als das sein könnte, wenn man bedenkt, dass sich Kinder oft als hervorragende Berater erweisen.

Ein Künstler und die Kinder

Bestiarium Construendum von Alexander Reichstein.
© Heureka’s Image Bank/Saila Puranen

„Ich betrachte meine Ausstellungen als Installationen, anhand derer Kinder und Erwachsene auf verschiedene Weise erfahren können, was ein Kunstwerk ist: durch Ansehen, Berühren, Beklettern – kurz gesagt, durch Spielen. Meine Projekte funktionieren meist wie ein Theater, in dem die Kinder gleichzeitig Besucher und Schauspieler sind“, erklärt Alexander Reichstein. Sein Bestiarium Construendum, das derzeit im Wissenschaftszentrum Heureka (FI) zu sehen ist, besteht aus sehr einfachen Tierskulpturen, die sich auseinandernehmen lassen und dreidimensionale Puzzles ergeben, aus denen die Kinder neue Kreaturen erschaffen. Man nimmt einfach die Flügel des einen und Kopf oder Schwanz des anderen, schon ist es vollbracht. Eine andere Art, sich mit lebendigen Wesen auseinanderzusetzen.

Der aus Russland stammende und in Finnland lebende Alexander Reichstein illustriert gerne Kinderbücher und arbeitet manchmal auch mit Kindern. Eine andere Wanderausstellung von ihm mit dem Titel All of Life Long Ago wird in Finnland und Schweden unterwegs sein. Der gesamte Lauf des Lebens von der Geburt bis zum Tod wird auf poetische, spielerische Weise in kleinen „Häusern“ dargestellt, die für jede wichtige Etappe der Existenz stehen. Diese fast transparenten Hütten wurden von der Kinderbuch-Autorin und -Illustratorin Anna-Clara Tidholm eingerichtet.

Das Museum des Lebens oder die Öko-Enzyklopädie

Das Musée du Vivant sieht sich als erstes internationales Museum zum Thema Ökologie und nachhaltige Entwicklung, als Museum „zum Verständnis der Welt von heute“. Das von der französischen ackerbaukundlichen Schule AgroParisTech gegründete Museum setzt entschieden auf die virtuelle Karte und zeichnet sich durch die Reichhaltigkeit, Vielfalt und Seriosität der online präsentierten Dokumentation aus. Auf der Website kann man wissenschaftliche Archive, Doktorarbeiten und Artikel, Poster, Fotos und Filme zum Thema Ökologie und nachhaltige Entwicklung durchforsten, die von der Schule über lange Zeit zusammengetragen wurden. Dieses einzigartige Material dürfte Forscher, Studenten, Vereine und all jene interessieren, die von der Entwicklung der Ökologie und ihrer politischen, kulturellen und wirtschaftlichen Akzeptanz betroffen sind. Neben der umfangreichen Archiv-Rubrik steht auch ein Nachrichtenteil zur Verfügung (mit Kurznachrichten, Veranstaltungskalender, neuen pädagogischen Ressourcen). Das Ganze wird durch zahlreiche Links ergänzt.

2006 begann AgroParisTech zudem mit der Einrichtung des Ecology and Sustainable Development Network, das Einrichtungen zur Erhaltung des Kulturerbes zusammenfasst, die von der Öko-Thematik betroffen sind, insbesondere diejenigen, die zum internationalen Museumsrat (ICOM) oder zur UNESCO gehören.

Haben Industrieforscher eine Seele?

In seinem Werk The Scientific Life: a Moral History of a Late Modern Vocation stellt sich der Historiker und Wissenschaftssoziologe Stephen Shapin zwei verbreiteten Vorstellungen entgegen: erstens der von Max Weber und Robert K. Merton vertretenen Ansicht, die wissenschaftliche Forschung sei eine gemeinsame Unternehmung, die auf Interaktionsregeln zwischen den Forschern gründe, von jeglichem Werturteil frei sei und in der die Individuen nicht zählten; und zweitens der Sichtweise, es gebe tiefgehende Unterschiede zwischen Forschung, die im akademischen Umfeld betrieben wird, um das Wissen zu erweitern, und der Industrieforschung, die in Unternehmen eingebettet ist und deren Motivation der finanzielle Gewinn ist.

Shapin hält Folgendes dagegen: Zum ersten spielen sowohl in der modernen Forschung als auch in der klassischen Wissenschaft die Individuen und ihre persönlichen geistigen Qualitäten, beginnend bei ihrem Charisma, eine bestimmende Rolle. Das Gleiche gelte auch für moralische Werte wie Integrität und Wissbegierde. Zum zweiten beeinflussen diese Qualitäten und Werte die Forschung gleichermaßen in Unternehmen und an den Universitäten.

Stephen Shapin stützt seine Behauptungen auf historische Betrachtungen und theoretische Überlegungen sowie auf die Analyse der Ergebnisse einer Umfrage, die er unter Forschern durchgeführt hatte. Belege durchzumischen ist immer gut und Steven Shapin hat sich bereits des öfteren als scharfsichtiger Beobachter der Wissenschaft erwiesen. Doch diesmal ist er wohl zu weit gegangen: sein Wille zum Andersdenken hat ihn dazu geführt, die eine naive Denkweise und Art des Vorurteils gegen eine andere einzutauschen.

Es ist klar, dass die Erklärungen von Forschern, die für die Industrie arbeiten, eigentlich nicht als völlig objektiv eingestuft werden können. Und wie jeder weiß, der sich für die Pharmaforschung interessiert, hat die Tatsache, dass Pharmaforschung in einem gewinnorientierten Kontext betrieben wird, große Konsequenzen für die Art und Weise, wie diese durchgeführt wird. Das Gegenteil zu behaupten, hieße eine widersprüchliche These des Spaßes halber zu verteidigen.

Michel André

Himmelsdetektive

Spiegel des Gran Telescopio Canarias.
© Miguel Briganti (SMM/IAC)

Das Großteleskop Gran Telescopio Canarias (GTC) spiegelt seinen Astrophysikern außergewöhnliche Entdeckungen vor (siehe Artikel S. 32). Doch die beeindruckende Größe seines Spiegels ist nicht alles. Seinen Erfolg verdankt dieses Teleskop vor allem seinen Präzisionsinstrumenten, ohne die seine Bediener nichts tun könnten: die Spektrometer. Doch wie können diese Instrumente von der Erde aus die Geheimnisse der am weitesten entfernten Nebel lüften?

Newton hatte bereits im 17. Jahrhundert nachgewiesen, dass ein Prisma die Sonnenstrahlen in ein kontinuierliches Farbenspektrum aufteilt, wobei jede Farbe einem bestimmten Frequenzbereich entspricht. Jeder Stern sendet ein eigenes Licht aus und durch die Entschlüsselung des Spektrums erhält man Informationen zu seiner Zusammensetzung, Geschwindigkeit oder sogar zu seiner Dichte.

Seit dem Beginn der Quantenphysik weiß man, dass jedes Atom aus einem Kern besteht, um den Elektronen auf bestimmten Energiebahnen kreisen. Wenn ein Elektron durch Energiezuführung auf ein höheres Energieniveau springt, sendet es bei seiner Entregung ein Photon (Lichtteilchen) aus, dessen Frequenz von der Energiedifferenz der beiden betroffenen Niveaus abhängt. Da für jedes Element eigene Elektronenbahnen charakteristisch sind, ergeben alle Spektrallinien eines Sterns seine chemische Zusammensetzung, selbst wenn dieser sich Tausende von Lichtjahren entfernt befindet.

Und jetzt muss man noch den Dopplereffekt hinzufügen: Der Klang der Sirene eines Krankenwagens hört sich beim Annähern höher an und tiefer, wenn er sich vom Betrachter entfernt. In gleicher Weise weichen die Spektrallinien eines Sterns je nach relativer Geschwindigkeit ab. Weshalb die systematische Rotabweichung (im Vergleich zu den tiefen Frequenzen) weit entfernter Himmelskörper zeigt, dass sich das Universum ausdehnt. Je dichter ein Gas ist, umso mehr prallen die Teilchen zusammen, die es bilden, wodurch sich die Merkmale der Spektrallinien vergrößern.

Damit besteht kein Zweifel daran, dass die vier Spektrometer dieses europäischen Großteleskops noch schärfer in den Himmel blicken werden.

Fay, Molekularbiologin, 26 Jahre

Fay Christodoulou

Es ist immer eine recht witzige Situation, wenn ich außerhalb des Labors unter Finanzleuten, Medizinern und Juristen sage, dass ich „Molekularbiologin“ bin. Meist macht sich ein Stocken bemerkbar, ein gewisser Ausruf der Überraschung ist zu hören, als ob man ihnen eine exotische Frucht anbietet. Beim EMBL⁽¹⁾ ist das hingegen nichts Besonderes, auch wenn unsere Forschungsgruppe (die Gruppe Arendt) schon ziemlich ungewöhnlich ist, weil wir ein lebendes Fossil, den Meereswurm Platynereis dumerilii, untersuchen und die zerebrale Entwicklung dieses Organismus verstehen wollen. Die Lebensformen, die dem Menschen und vielen anderen Arten vorausgingen, hatten ein viel einfacheres Gehirn. Das ist es, was mich interessiert, denn ich will wissen, wie alles begonnen hat. Wir glauben, dass Platynereis eine Art weit entfernter Verwandter von uns ist. Bei meinen Untersuchungen habe ich herausgefunden, wie eine Klasse von erst kürzlich entdeckten Molekülen, die mikro-RNAs, bestimmte Teile des Gehirns und andere Organe von Tieren in einem frühen Stadium der Evolution gekennzeichnet haben. Ich erzähle gerne, wie sehr mich „meine Würmer“ faszinieren und wie spannend dieses Projekt ist. Ich hatte am Projekt SET Routes⁽²⁾ teilgenommen, einer europäischen Initiative, deren Ziel es ist, das Interesse junger Mädchen an der Forschung zu wecken. Ich habe über meine Erfahrung an griechischen Gymnasien gesprochen, wo die sehr an einer solchen Forschung interessierten Schülerinnen und Schüler sich einen Forscher ganz anders, verstaubter vorgestellt hatten. Doch sie entdeckten, dass ein Wissenschaftler ein normaler Mensch sein kann, der sich auch für anderes als nur für seinen Beruf interessiert. Der auch Diskjockey ist, reist, Sport treibt oder Fotos schießt – eben ganz normale Dinge unternimmt. Die herrschende Vorstellung vom Wissenschaftler erscheint den Kindern dermaßen uncool, dass es sie davon abhält, sich für diese Welt zu interessieren. Doch die Ironie bei der Sache ist, dass die jungen Generationen von so vielen anderen Möglichkeiten bereits ernüchtert sind, ohne die Aussichten der Wissenschaft überhaupt zu kennen.

Kinder zu begeistern, hat sehr viel Spaß gemacht, denn als Forscher soll man ja nicht nur Neues herausfinden, sondern auch kommunizieren und das Wissen der Gemeinschaft erweitern. Das ist auch der Grund für meine Berufswahl. Ich verdanke diese zunächst einmal einem hervorragendem Kommunikator, meinem Biologielehrer am Gymnasium in Athen. Doch meine Leidenschaft für die Evolution hat sich später an der Universität Sussex entwickelt. Und jetzt kann ich sie unter der Anleitung und mit den Ratschlägen meines Doktorvaters Detlev Arendt zu voller Blüte bringen.

Fay Christodoulou

1. Europäisches Laboratorium für Molekularbiologie, Heidelberg (DE).
2. www.set-routes.org

Europäische Reptilien und Amphibien in Gefahr

Fast ein Viertel der Amphibien und mehr als ein Fünftel der Reptilien sind in Europa vom Aussterben bedroht. Das hat jetzt eine von der Weltnaturschutzunion (IUCN) durchgeführte und von der Europäischen Union finanzierte Studie gezeigt. Diese Studie erfolgte im Rahmen des Projekts European Red Lists, das den Schutz von etwa 6 000 Arten, darunter Säugetiere, Schmetterlinge, Libellen, Amphibien, Reptilien, Süßwasserfische, Weichtiere, Käfer und Gefäßpflanzen, in Europa überwacht.

Die über die Reptilien- und Amphibienarten Europas erfassten Daten zeigen, dass ihre Zahl sinkt und diese Arten noch stärker vom Aussterben bedroht sind als Säugetiere und Vögel in diesen Regionen. Von den erfassten Amphibienarten sind 85 nur in Europa anzutreffen. Zwei Arten aus dieser Klasse der Wirbeltiere wurden als „stark bedroht“, fünf weitere als „bedroht“ und zehn Amphibienarten als „gefährdet“ eingestuft.Bei den Reptilien, von denen 151 Arten in Europa verbreitet sind, haben die Wissenschaftler sechs Arten als „stark bedroht“, elf Arten als „bedroht“ und zehn weitere als „gefährdet“ auf die rote Liste gesetzt. Die Hauptgründe für die Schwächung der Bestände dieser beiden Wirbeltierklassen liegen in der Zerstörung ihrer natürlichen Lebensräume, dem Klimawandel, der Umweltverschmutzung und der Anwesenheit zugewanderter Arten, die den endemischen Arten ihre Lebensgrundlage nehmen.

Der leichteste bekannte Exoplanet

Ein europäisches Forschungsteam hat mithilfe des HARPS-Spektrographen (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher), der am 3,6-Meter-Teleskop der Europäischen Südsternwarte (European Southern Observatory, ESO) in Silla (Chile) montiert ist, im Sternzeichen der Waage den leichtesten jemals identifizierten Exoplaneten entdeckt. Dieser Planet außerhalb unseres Sonnensystems wurde von den Astronomen Gliese 581e getauft. Er besitzt eine doppelt so große Masse wie die Erde und ist 20,5 Lichtjahre von ihr entfernt.

Wenn auch Gliese 581e wahrscheinlich ein Gesteinsplanet ist, liegt er doch aufgrund seiner Nähe zu dem Stern, um den er kreist, nicht in einer Lebenszone gemäß der Definition der Astronomen. Bei dieser Zone handelt es sich um eine Region im Weltraum, in der Wasser in flüssigem Zu stand existieren kann. Sie stellten jedoch fest, dass sich Gliese 581d, der vom Zentralstern im Gliese-581-System am weitesten entfernte Planet, in einer Lebenszone befindet. Die jüngsten Beobachtungen lassen vermuten, dass dieser Exoplanet, dessen Masse das Siebenfache der Erdmasse beträgt, ein Meeresplanet sein könnte. Er ist wahrscheinlich mit Wasser bedeckt, besitzt auch Eis und könnte von einer beträchtlichen Atmosphäre umgeben sein. Ziel dieser Suche nach Exoplaneten ist es, einen Planeten mit erdähnlichen Bedingungen zu finden, auf dem Leben möglich wäre.

OLED - Lichtquelle der Zukunft?

Die organischen Leuchtdioden (OLED) sind Halbleiter, die aus nur einige Nanometer dicken Schichten organischen Materials bestehen, und die, wenn elektrischer Strom durch sie hindurchfließt, Licht aussenden. Langfristig sollen OLED die LCD- und Plasmatechnologie ersetzen. Sie sind aber so dünn und flexibel, dass sie auch für die Herstellung von aufrollbaren Bildschirmen geeignet sind. Außerdem könnten sie für den Einsatz in herkömmlicher Beleuchtung entwickelt werden und damit den Glühlampen und Leuchtstoffröhren Konkurrenz machen.

Bislang hatten die energieeffizientesten OLED jedoch nur einen Wirkungsgrad von 44 Lumen pro Watt (lm/W), was weit unter den 60 bis 70 lm/W konventioneller Leuchtstoffröhren liegt. Kürzlich ist es jedoch Forschern der Techni schen Universität Dresden (DE) im Rahmen des Projekts OLLA (Organic LEDs for ICT and Lighting Applications) gelungen, organische Leuchtdioden herzustellen, die genauso effizient wie herkömmliche Leuchtstoffröhren sind. Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature veröffentlicht. Hierfür vereinten sie ein innovatives und sehr energieeffizientes Design emittierender Schichten mit Konzepten zur Erhöhung der Lichtauskopplung. Den Autoren zufolge bestätigt diese Entdeckung den revolutionären Aspekt der OLED sowie ihre hervorragende Eignung als zukünftige Lichtquelle.

Modellbakterien für Solarzellen

Grüne Schwefelbakterien entwickeln sich auch unter extrem schlechten Lichtverhältnissen. Sie besitzen Organellen, sogenannte Chlorosomen, mit Hunderttausenden Bakteriochloro phyllen, das heißt photosynthetischen Pigmenten. Diese Organellen bilden effiziente Antennen, mit denen Lichtenergie eingefangen und mittels Photosynthese organische Materie hergestellt werden kann. Obwohl die Mecha nismen der lichtsammelnden Antennen bei einigen photosynthetischen Organismen schon recht gut bekannt sind, ist das Verständnis der Struktur der Chlorosomen noch immer sehr begrenzt. In einer Studie, die in der Online-Ausgabe der Zeitschrift PNAS veröffentlicht wurde, zeigt ein internationales Forscherteam unter der Leitung der Universität Leiden (NL), dass sich die Bakteriochlorophylle in einem Chlorosom in koaxialen Zylindern zusammenfinden und auf diese Weise Röhrenstrukturen bilden. Es ist den Wissenschaftlern gelungen, diesen Verbund der photosynthetischen Pigmente zu beobachten. Hierfür nutzten sie genetische Verfahren und zwei Bio-Bildgebungsverfahren: die Kryoelektronenmikroskopie und das Kernresonanzver fahren. Diese Struktur in Form von konzentrischen Röhren könnte die Grundlage für das effiziente und ultraschnelle Sammeln von Licht darstellen. Den Autoren zufolge bilden die Chlorosomen ein interessantes Modell, das aufgrund der einfachen Zusammensetzung und der Fähigkeit, auch unter schlechten Lichtverhältnissen zu arbeiten, im Auge behalten werden sollte.

Diese Entdeckung könnte insbesondere die Entwicklung von ähnlichen Strukturen für Solarzellen ermöglichen, die die Sonnen energie in chemische Energie umwandeln.

Glückshormon – wichtig, aber nicht lebenswichtig

Eine Studie, die von Forschern des Projekts FunGenES (Functional Genomics in Embryonic Stem Cells) durchgeführt und jetzt in der Zeitschrift PNAS veröffentlicht wurde, liefert neue Informationen über die Rolle von Serotonin, das häufig auch als Glückshormon bezeichnet wird. Serotonin wird aus dem Enzym Tryptophanhydroxylase (TPH) synthetisiert. Dieses kann zwei Formen annehmen: TPH1, das für die Produktion von Serotonin außerhalb des zentralen Nervensystems (ZNS) verantwortlich ist, und TPH2, das die Produktion von Serotonin im ZNS auslöst. Die Forscher entfernten bei einer Gruppe von Mäusen das für die Produktion von TPH2 verantwortliche Gen. Daraufhin stellten sie fest, dass bei diesen Mäusen so gut wie kein Serotonin mehr produziert wurde, was wiederum bestätigt, dass TPH2 das wichtigste Enzym für die Produktion des Hormons ist. Einerseits beobachteten sie, dass die Tiere bis zum Erwachsenenalter überlebten, fruchtbar waren, die Weibchen genügend Milch produzierten und ihre Jungen nach der Geburt ernähren konnten, andererseits stellten sie aber auch fest, dass sich bei ihnen mehrere Störungen herausbildeten: beeinträchtigtes postnatales Wachstum, Schlafstörungen sowie Herzund Atemprobleme. Die Mäuse wurden auch aggressiver und neigten verstärkt dazu, ihre eigenen Jungen aufzufressen. Diese Beobachtungen stehen im Einklang mit der Hypothese, dass eine verstärkte Aggression mit geringer serotonerger Systemaktivität verbunden ist.

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass „das per TPH2 gewonnene Serotonin an der Regulierung des Verhaltens und der autonomen Nervenbahnen beteiligt, aber im Leben einer erwachsenen Maus nicht unbedingt erforderlich ist.“

Die Rückkehr des Bildungsfernsehens

Interaktives Lernen findet zwar in zunehmendem Maße Anklang, erreicht aber immer noch kein breites Publikum. Aus diesem Grunde hat die Europäische Union das Projekt ELU (Enhanced Learning Unlimited) finanziert. Es soll die Vorteile dieser Art des Lernens zahlreichen weiteren Personen, insbesondere in den neuen Mitgliedstaaten, zugänglich machen. Hierfür haben die Forscher jedoch nicht, wie man hätte erwarten können, das Internet, sondern das Fernsehen als Informationsmedium ins Auge gefasst. Um das unbestrittene didaktische Potenzial des Fernsehens an die heutige Zeit anzupassen, haben die Forscher digitale interaktive Fernsehprogramme (iDTV) entwickelt. Neben sechs anwendungsbereiten t-Learning-Modulen haben sie einen virtuellen Lehrer und interaktive Tests entworfen. Im Rahmen des ELU-Projekts wurde außerdem ein Programm für Ausbilder entwickelt, mit dem diese komplexe interaktive Kurse über eine Bildschirm-Benutzeroberfläche erstellen können. Die Software und die Kurslehrbücher wurden 30 Monate lang an einem Benutzerpanel, bestehend aus BWL-Studenten, Schulkindern und Erwachsenen aus der Tschechischen Republik, Litauen, Lettland, Ungarn und Slowenien, getestet. Den Ergebnissen zufolge könnte t-Learning das e-Learning und andere Methoden zur Übermittlung von Informationen wirkungsvoll ergänzen. Die Forscher gaben bekannt, dass das iDTV-Programm auf den Markt gebracht wird und dass die mit der Entwicklung des Lehrinhalts betrauten Personen ihre Arbeit fortsetzen werden.

Das Antikrebsvitamin

Mehrere epidemiologische und klinische Studien belegen die antitumorale Wirkung von Vitamin D beim Menschen sowie auch die höhere Anfällig keit für Darmkrebs bei Vitamin-D-Mangel in Tiermodellen. Dennoch geben die genauen Mechanismen dieser Wirkung noch viele Rätsel auf. Eine von den Forschern der Projekte NUCSYS und MICROENVIMET durchgeführte Studie, die in der Zeitschrift Journal of Clinical Investigation veröffentlicht wurde, bringt etwas Licht ins Dunkel.

Es scheint, als wäre die aktive Form des Vitamins D3 an der Aktivierung des CST5-Gens bei menschlichen Dickdarmkrebs- Zelllinien beteiligt. Dieses Gen ist für die Synthese eines Proteins, des sogenannten Cystatin D, verantwortlich. Die Forschungsarbeiten ergaben, dass dieses Protein bedeutende tumorhemmende Eigenschaften hat. In-vitro-Tests haben gezeigt, dass das Protein Cystatin D das Wachstum der menschlichen Dickdarmkrebs- Zelllinien blockiert, und In-vivo-Tests an Mäusen haben diese Schlussfolgerung bestätigt. Umgekehrt haben die Forscher auch festgestellt, dass nach einer künstlichen Reduzierung der Aktivität des CST5-Gens die Zellen nicht auf die Antikrebswirkung des Vitamins D reagierten. Wie genau Cystatin D auf die Zellen der Patienten wirkt, bleibt allerdings vorerst unklar.

Zwei neue Fenster zum Universum

Die Europäische Raumfahrtbehörde (ESA) brachte im Mai letzten Jahres mit der Trägerrakete Ariane 5 ECA vom europäischen Raumfahrtzentrum in Kourou, Französisch- Guayana, zwei neue Missionen auf den Weg ins All: Herschel und Planck. Diese beiden mit Teleskopen ausgestatteten Beobachtungsstationen arbeiten unabhängig voneinander. Herschel soll drei bis vier Jahre und Planck 15 Monate auf der endgültigen Umlaufbahn in 1,5 Mio. km Entfernung von der Erde kreisen und in dieser Zeit Daten mit bisher unerreichter Präzision über den Kosmos liefern.

Das Beobachtungsteleskop Herschel ist mit seinem Spiegel von 3,5 m Durchmesser und den Instrumenten PACS (Photoconductor Array Camera and Spectrometer), SPIRE (Spectral and Photometric Imaging Receiver) und HIFI (Heterodyne Instrument for the Far Infrared) das größte für den Weltraum entwickelte Teleskop. Es besitzt eine bislang unerreichte Empfindlichkeit im Bereich der Wellenlängen, die von der Erde aus nicht beobachtet werden können, denn es kann astronomische Beobachtungen im fernen Infrarot- und Submillimeterbereich durchführen und damit einzigartige Informationen über die Bestandteile des Universums liefern. Herschel hat den Auftrag, die Entstehung der Galaxien und Sterne, die molekulare Chemie der Planeten, Kometen und Mondatmosphären zu untersuchen. Das Planck-Teleskop wurde entwickelt, um auf ein tausendstel Grad genau die Temperaturschwankungen der kosmischen Hintergrundstrahlung (Cosmic Microwave Background, CMB) zu messen, die es im gesamten Universum gibt und die als direkter Beleg für den Urknall gelten.

Forschungsarbeiten für reibungslosen Flugverkehr

Die Europäische Union wird 1,9 Mrd. EUR in Forschungsarbeiten investieren, die zur Vermeidung der Überlastungen im europäischen Luftverkehr beitragen sollen. Die Arbeiten werden vom Gemeinschaftsunternehmen SESAR (Single European Sky Air-Traffic Management Research), das den technologischen Teil der Initiative Einheitlicher Europäischer Luftraum (Single European Sky, SES) darstellt und von der Europäischen Kommission finanziert wird, von Eurocontrol (Europäische Organisation zur Sicherung der Luftfahrt) und dem Luftfahrtsektor durchgeführt. In den kommenden sieben Jahren wird das gemeinsame Unternehmen mit seinen 16 europäischen Partnern im Flugverkehrsmanagement (Air Trafic Management, ATM), von denen jeder für ein spezifisches Arbeitspaket verantwortlich ist, 295 Forschungsprojekte durchführen. SESAR wird progressiv eine neue Generation europäischer Flugverkehrsmanagementsysteme entwickeln, die in den globalen Kontext integriert werden.

Da Europa bis zum Jahr 2020 eine Verdreifachung des jetzigen Flugaufkommens bewältigen können muss, wird sich das neue System auf kurz- und langfristige Lösungen für die Luftraumüberlastung und die Verbesserung der Flugsicherheit sowie auf die Förderung der Nachhaltigkeit im europäischen Luftverkehrssystem konzentrieren. Zu den geplanten Arbeiten gehören unter anderem die Erweiterung von Flugbahnmanagement- und Routenoptimierungsfunktionen, die Entwicklung eines Luftfahrt-Intranets, von dem eine starke Verbesserung der gemeinsamen Informationsnutzung erwartet wird, sowie die Einführung eines „gleitenden Netzwerk-Betriebsplans“ mit Berücksichtigung der jeweiligen Situation in Echtzeit.

IMI läuft an

Viele sind berufen, aber nur wenige sind auserwählt. Von den 150 im Rahmen der Initiative Innovative Arzneimittel (IMI) eingereichten Bewerbungen wurden 15 Projekte von einem unabhängigen Expertenausschuss zur Finanzierung ausgewählt. Sieben davon befassen sich mit einer Vielzahl von Krankheiten: Diabetes, Krebs, Schmerzen, psychische Störungen, neurodegenerative Erkrankungen, Asthma und chronisch obstruktive Lungen erkrankungen (COPD). Drei weitere konzentrieren sich auf Fragen der Arzneimittelsicherheit und -wirksamkeit.

Vier Projekte beschäftigen sich schließlich mit der Ausbildung. IMI ist eine der fünf Gemeinsamen Technologieinitiativen (Joint Technology Initiatives, JTI), die über das 7. Rahmenprogramm (RP7) der Europäischen Kommission initiiert wurden. Es handelt sich um eine öffentlich-private Partnerschaft, an der alle Akteure der Arzneimittelkette beteiligt sind: unter anderem Pharmaindustrie, innovative kleine und mittlere Unternehmen (KMU), Patientenvereinigungen, Krankenhäuser und Arzneimittelzulassungsbehörden. Gemeinsam haben sie eine strategische Agenda ausgearbeitet, anhand derer ein Bewerbungsaufruf gestartet wurde. Sämtliche Forschungsarbeiten werden von einem Konsortium durchgeführt, das aus Forschungseinrichtungen und innovativen KMU besteht. Die 15 Projekte teilen sich einen Fördertopf von 246 Mio. EUR, von denen 110 Mio. EUR aus dem RP7 und 136 Mio. EUR von der Pharmaindustrie kommen. Eine zweite Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen wurde im September 2009 veröffentlicht. Im Mittelpunkt dieser Aufforderung stehen die Bereiche Onkologie, Diagnostik von Infektionskrankheiten, chronisch-entzündliche Erkrankungen und Wissensmanagement.

Rechtlicher Rahmen für die Forschungsinfrastrukturen

Während der tschechischen EU-Ratspräsidentschaft wurde eine wichtige Entscheidung für den Aufbau des Europäischen Forschungsraums (EFR) getroffen: die Verabschiedung eines Rechtsrahmens für die europäischen Forschungsinfrastrukturen. Bislang ließen sich diese Infrastrukturen nur schwer mit den nationalen Rechtsvorschriften vereinen. Mehrere Monate lang waren die Verhandlungen der Minister des Rates „Wettbewerbsfähigkeit“ durch die heiklen Fragen in Bezug auf die indirekten Steuern und die Mehrwertsteuerbefreiung aufgehalten worden. Der neue Rahmen verpflichtet die Mitgliedstaaten jetzt dazu, die Forschungsinfrastrukturen als internationale Organisationen zu behandeln. „Der rechtliche Rahmen wird die finanziellen und administrativen Kosten deutlich senken, die rechtlichen Rahmenbedingungen für das Funktionieren der europäischen Forschungsinfrastrukturen klären und gleichzeitig die wissenschaftliche Zusammenarbeit verstärken“, erklärte die tschechische Ministerin für Bildung, Jugend und Sport, Miroslava Kopicová. „Die Übereinkunft des Rates ist eine ausgezeichnete Nachricht für die Forschung und für die Wirtschaft der Europäischen Union“, erklärte der EU-Kommissar für Wissenschaft und Forschung, Janez Potočnik. „Heute in den Bau großer Forschungsinfrastrukturen zu investieren, kann mit Sicherheit zur wirtschaftlichen Erholung der EU beitragen und wird unsere Wettbewerbsfähigkeit stärken, wenn wir aus der Rezession herauskommen“, fügte er hinzu.

Forschungsarbeiten zum Thema Forschung

Ausgehend vom Bericht über die wichtigsten Zahlen für die Bereiche Wissenschaft, Technologie und Wettbewerbsfähigkeit 2008/2009, der von EU-Forschungskommissar Janez Potočnik vorgestellt wurde, wird die Europäische Kommission eine Reihe von Studien veranlassen, um den Fortschritt bei der Gestaltung des Europäischen Forschungsraums (EFR) bewerten zu können. Sie sollen geeignete Indikatoren entwickeln, um den Beitrag der Forschung zum Wirtschaftswachstum und die Auswirkungen von Forschung, Forschungspolitik und Forschungsprogrammen auf Europas Wettbewerbsfähigkeit bewerten zu können. Sechs Forschungsthemen wurden ausgewählt: die Investitionen in den gemeinsamen Forschungsprogrammen; die Internationalisierung von privaten Investitionen in FuE, die strukturellen Veränderungen in den von den FuE-Investitionen betroffenen Sektoren, die Patentkosten, der Wissenstransfer durch Auswertung von Patent- und Lizenzvergabedaten und die bibliometrischen Indikatoren.

Die sechs Untersuchungen werden völlig unabhängig voneinander durchgeführt, sollten aber im Hinblick auf ihre Methodik und ihre geografische Reichweite einheitlich sein, damit die Ergebnisse zusammengeführt werden können, um eine globale Linie zu erhalten.

Antibiotika: der Ruf nach Vereinheitlichung

„Die Resistenz gegenüber Antibiotika wird in der ganzen Welt zu einem immer größeren Problem. Im Jahr 2007 waren 10 % der isolierten Streptococcus pneumonia in 30 Ländern gegenüber Penicillin resistent. (…) Der Anteil der europäischen Patienten, denen von ihrem Allgemeinarzt aufgrund einer Infektion der unteren Atemwege Antibiotika verschrieben werden, schwankt von etwa 27 % in den Niederlanden bis 75 % im Vereinigten Königreich. Die Studien zeigen, dass die meisten dieser Verschreibungen den Zustand des Patienten nicht verbessern und auch nicht zu seiner schnellen Genesung beitragen.“ Sie haben daher „eine Ressourcenverschwendung zur Folge, (…) setzen die Patienten unnötiger weise Nebenwirkungen aus und fördern die Entwicklung resistenter Organismen. Daher würde eine bessere Normierung der Praktiken auch die Qualität der medizinischen Versorgung optimieren.“

Auszug aus dem gemeinsamen Artikel der Forscher des Projekts GRACE (Genomics to combat resistance against antibiotics in communityacquired lower respiratory tract infections in Europe), der in der Zeitschrift British Medical Journal (BMJ) veröffentlicht wurde.