Do, 15.09.2022 — Christina Beck

Als im Jahr 2001 die Entschlüsselung des menschlichen Genoms fertiggestellt wurde, war die Euphorie groß: Mehr als drei Milliarden Buchstaben umfasst unsere DNA, und die waren endlich bekannt. Wenn es jetzt noch gelänge, in diesem Buchstabensalat die entsprechenden Gene ausfindig zu machen, würde man die Details unseres genetischen Bauplans und damit auch die Ursachen etlicher Krankheiten kennen, so die Meinung vieler Forschender. »Im Rückblick waren unsere damaligen Annahmen über die Funktionsweise des Genoms dermaßen naiv, dass es fast schon peinlich ist«, zitierte die ZEIT im Jahr 2008 den Biochemiker Craig Venter, der mit seiner Firma Celera an der Genomentschlüsselung beteiligt war. Die Epigenetik liefert nun ein neues Verständnis, wie Ablesung und Umsetzung der Gene durch Markierungen an den Genen - wie sie durch Umwelteinflüsse und Lebensstil zustande kommen und auch weiter vererbt werden können - gesteuert werden. Die Zellbiologin Christina Beck, Leiterin der Kommunikation der Max-Planck-Gesellschaft, berichtet darüber.*

Jahrzehntelang galt das Genom als unveränderlicher Bauplan, der bereits bei der Geburt festgelegt ist. Nicht umsonst wurde das Genom als „Buch des Lebens“ bezeichnet, geschrieben mit einem Alphabet aus vier Buchstaben – den Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin. Gene waren Schicksal: Sie sollten Aussehen, Persönlichkeit und Krankheitsrisiken bestimmen. Heute wissen wir, dass die in der DNA gespeicherten Informationen keine 1:1 Blaupause für den…

Fr, 09.09.2022 — Redaktion

Zwei Arten von photosynthetischen Cyanobakterien können unter Nutzung von energiearmen fernrotem Licht in unglaublich dunkler Umgebung gedeihen. Wie eine neue Untersuchung im Fachjournal e-Life zeigt, geht dies einerseits auf Kosten der Widerstandsfähigkeit gegen Lichtschäden, andererseits auf Kosten der Energieeffizienz. Ein besseres Verständnis der Balance zwischen Effizienz und Widerstandsfähigkeit sollte zur Entwicklung von Kulturpflanzen oder Algen mit zusätzlich eingebauten Fernrot-Photosystemen dienen, die zur Produktion von Nahrungsmitteln und Biomasse aber auch für technologische Anwendungen wie der Synthese von Kraftstoffen Anwendung finden können.*

Das Leben auf der Erde, wie wir es kennen, hängt von der Photosynthese ab. Bei diesem Prozess nutzen Pflanzen, Algen und Cyanobakterien die Sonnenenergie, um Wasser und Kohlendioxid in den Sauerstoff, den wir atmen, und in die Glukose umzuwandeln, die viele biologische Prozesse antreibt.

Die Maschinerie der Photosynthese besteht aus einer aufwändigen, komplizierten Ansammlung von Proteinkomplexen, die hauptsächlich Chlorophyll-a-Moleküle und Carotinoid-Moleküle enthalten. Mehrere dieser Komplexe arbeiten synchron zusammen und vollbringen eine erstaunliche Leistung: Sie spalten Wassermoleküle (eines der stabilsten Moleküle unserer Erde) zur Gewinnung von Elektronen und Erzeugung von Sauerstoff und sie übertragen die Elektronen auf Chinonmoleküle zur Weiterführung der Photosynthese. Die Effizienz dieses ersten Schrittes der Energieumwandlung entscheidet über das Ergebnis des gesamten…

Do, 01.09.2022 — Caspar Dohmen

Passt ein Ökonomie-Artikel in den ScienceBlog? Sicherlich, denn ohne neue naturwissenschaftliche Erkenntnisse und Entwicklungen werden sich die gravierenden aktuellen Probleme nicht lösen lassen. Im ersten Jahr der Pandemie 2020 ist die Weltwirtschaft wohl geschrumpft, in Deutschland um fünf Prozent. Dennoch ist die globale Wirtschaft seit Mitte des 19. Jahrhunderts exorbitant gewachsen. Hauptursachen waren die Schaffung des kapitalistischen Wirtschaftssystems, technologische Erfindungen und die Nutzung fossiler Energie. Das hat einen enormen Zuwachs an Wohlstand für viele Menschen ermöglicht. Aber die Nebenwirkungen sind schwer – das zeigen unter anderem die Klimakrise und das Artensterben. Die Zukunft der Menschheit hängt davon ab, ob sie Wachstum und den Erhalt natürlicher Lebensgrundlagen in Einklang bringen wird. Caspar Dohmen, Ökonom, freier Journalist und journalistischer Fellow am Max-Plank-Institut für Gesellschaftsforschung in Köln berichtet. *

Europa litt lange Zeit unter Knappheit, alleine zwischen 1315 und 1317 verhungerten fünf Millionen Menschen. Die Bevölkerung nahm dies als schicksalhaft hin und konnte sich nicht einmal vorstellen, dass sie ihre materiellen Bedingungen gravierend selbst verändern könnte. An dieser Einstellung rüttelte die Aufklärung, die das Denken von Anfang des 18. Jahrhunderts an revolutionierte. Nun verbreitete sich rationales Denken, erlebten Geistes- und Naturwissenschaften einen Aufschwung…

Do, 25.08.2022 — Robert Schlögl

Vor drei Jahren hat Robert Schlögl, Direktor am Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion (Mülheim a.d.R.) in einem, nicht nur für Deutschland richtungsweisenden Eckpunktepapier "Energie. Wende. Jetzt" (s.u.) für einen beschleunigten Umbau des Energiesystems appelliert, der nun durch Ukrainekrieg und drohende Gasknappheit noch an Tempo zulegen muss. In einem Interview spricht Schlögl über die prioritär zu setzenden Maßnahmen und was die Wissenschaft dazu beitragen kann. Er plädiert dafür, zügig die Infrastruktur für die Wasserstoffökonomie aufzubauen. In der Energieversorgung nach Autarkie zu streben, hält er ebenso für falsch wie eine Laufzeitverlängerung für Atomkraftwerke.*

Herr Prof. Schlögl, wie bewerten Sie die Maßnahmen, die angesichts der erwarteten Gaskrise ergriffen wurden?

Als erstes muss man mal sagen, dass die Regierung ziemlich viel unternommen hat. Man kann kurzfristig, glaube ich, nicht sehr viel mehr machen. Aber anstatt zu appellieren, wir sollen die Heizung über Nacht runterdrehen, wäre es besser, den Leuten klar sagen, dass wir durch einen historischen Fehler in eine gefährliche Situation gekommen sind. Den kann man nicht in ein paar Wochen ausbessern. Eine Minute weniger duschen und nachts die Temperatur runterregeln, löst das Problem nicht.

Was ist in der Vergangenheit falsch gemacht worden?

Das ist nicht nur die Abhängigkeit von russischem Gas, wir haben in Deutschland ein Systemproblem. Wir lösen unsere…

Fr, 14.08.2022 — Inge Schuster

Eine 2006 erschienene Untersuchung, die erstmals über einen kausalen Zusammenhang zwischen dem Auftreten des Amyloid-Komplexes Ab*56 und dem kognitiven Abbau bei der Alzheimerkrankheit berichtete, erregte enormes Interesse, da sie eine massive Untermauerung der Amyloid-Hypothese zur Entstehung der Krankheit war. Der mehr als 3000 Mal zitierte Artikel wurde so richtungsweisend für die weitere, milliardenschwere Finanzierung zu Forschung und Entwicklung neuer Alzheimer-Therapeutika. Wie sich nun herausstellte, dürften die Forscher in dieser und auch in einer Reihe darauf folgender Arbeiten ihre Aussagen mit manipulierten Abbildungen belegt haben. Darüber hat das Fachjournal Science nach ausführlichen Recherchen Ende Juli 2022 einen langen, bestürzenden Bericht gebracht [1].

116 Jahre nachdem der Arzt Alois Alzheimer vor Irrenärzten in Tübingen einen Vortrag "Über eine eigenartige Erkrankung der Hirnrinde" hielt, in dem er sogenannte Plaques im Hirn einer Demenzkranken zeigte, stellt die nach ihm benannte Erkrankung ein noch immer ungelöstes Problem für die Weltgesundheit dar. Es ist weder klar, wodurch die Krankheit ausgelöst wird, noch gibt es Therapien, die den fortschreitenden kognitiven Abbau stoppen oder gar heilen könnten. Charakteristisch für die Alzheimer-Krankheit sind Proteinablagerungen die sich in Form von Plaques zwischen den Nervenzellen (β- Amyloid-Plaques) und als Knäuel von Fibrillen des Tau-Proteins im Innern der Nervenzellen bilden. Alzheimer betrifft vor allem alte Menschen, kann aber auch schon in jüngerem Alter, d.i. unter 65 Jahren,…

Fr, 04.08.2022 — Ricki Lewis

Die Transplantationsmedizin könnte einen riesigen Sprung nach vorn machen, wenn Spenderorgane länger Sauerstoff aufnehmen könnten und ihre Zersetzung verzögert würde. Genau das verspricht eine Technologie namens OrganEx, die ein Forscherteam von der Yale-University im Fachjournal Nature beschrieben hat [1]. Die Forscher haben bei Schweinen einen Herzstillstand erzeugt, eine Stunde später OrganEx angewandt und dann die Rückkehr der Körperfunktionen verfolgt. Die Genetikerin Ricki Lewis berichtet über diesen neuen Ansatz, der bestehende Technologien zur Verlängerung der Lebensfähigkeit von Organen bei weitem übertrifft.*

Schweine, ein populäres Modell

Schweine sind seit langem ein beliebtes Tiermodell für menschliche Krankheiten, da sie ungefähr unsere Größe haben und ihre Herzen und Blutgefäße recht ähnlich sind. So sind sie auch in medizinische Science Fiction eingegangen.

In der Twilight-Zone-Episode Eye of the Beholder (Im Auge des Betrachters) hat sich Janet Tyler mehreren Eingriffen unterzogen, um den "erbärmlichen, verdrehten Fleischklumpen", der ihr Gesicht darstellt, durch etwas Akzeptableres zu ersetzen. Am Ende, als die Verbände nach einem weiteren fehlgeschlagenen Eingriff langsam abgerollt werden, sehen wir, dass sie von Natur aus wie wir aussieht, was in ihrer Welt, in der die meisten Menschen,…

Do, 28.07.2022 — Felix Warmer

Die Energiequelle der Sonne auf der Erde nutzbar zu machen ist das ehrgeizige Ziel der Fusionsforschung. Derzeit gibt es vor allem zwei mögliche Varianten, ein Kraftwerk zu realisieren: Tokamak und Stellarator. Felix Warmer vom Max-Planck-Institut für Plasma Physik (Greifswald), das den Stellarator Wendelstein 7-X beheimatet, beschreibt hier, wie seit Jahren eine Simulationsplattform entwickelt wird, mit der sich sowohl die physikalischen als auch technischen Anforderungen an einen Stellarator ganzheitlich simulieren lassen. Dieser digitale Zwilling soll das Zusammenwirken aller Systemkomponenten beschreiben, um ein Fusionskraftwerk schneller zu entwickeln und zur Marktreife zu bringen.*

Aus der Fusion von Wasserstoff (genauer: dessen schweren Varianten Deuterium und Tritium) Energie zu gewinnen ist ein lang gehegter Traum. Mit einem nahezu unerschöpflichen Brennstoffreservoir und dem CO2-freien Betrieb könnte diese Technik eine der Stützen einer nachhaltigen Energieversorgung werden. Mit ihrer großen elektrischen Leistung würden Fusionskraftwerke vor allem die Grundlast bedienen und so in idealer Weise die von der Witterung abhängigen Wind- und Sonnenkraftwerke ergänzen.

Im südfranzösischen Cadarache entsteht derzeit der Experimentalreaktor Iter. Er soll erstmals im großen Maßstab demonstrieren, dass diese Art der Energiegewinnung technisch möglich ist. Iter basiert auf dem Prinzip des sogenannten Tokamak. In ihm wird das rund hundert Millionen Grad heiße Plasma in einem Magnet feldkäfig eingesperrt. Dieser wird…

Do, 07.07.2022 — Roland Wengenmayr

Sie sollen Probleme lösen, an denen heute sogar die besten Computer scheitern. Mit dieser Erwartung investieren Regierungen, aber auch private Geldgeber massiv in die Entwicklung von Quantencomputern. Es wird vielleicht noch Jahrzehnte dauern, bis es einen universell programmierbaren Quantencomputer gibt, vor allem weil Rechnungen mit ihm sehr fehleranfällig sind und Quanteninformation sehr empfindlich ist. Der Physiker und Wissenschaftsjournalist Roland Wengenmayr berichtet über Arbeiten zur Fehlerkorrektur und Validierung von Quantenrechnungen am Max-Planck-Institut für Quantenoptik, über physikalische Systeme zur Hardware von Quantencomputern und dabei u.a. über die vom Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI; OEAW) und der Universität Innsbruck entwickelten Ionenfallentechnologie *

Eigentlich sollte Ignacio Cirac Grund zu Enthusiasmus haben. Der Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching bei München ist ein Pionier der Entwicklung von Quantencomputern. Solche Rechner sollen mithilfe der Quantenphysik manche Aufgaben etwa in der Logistik oder bei der Entwicklung neuer Medikamente und Werkstoffe wesentlich schneller bewältigen als heutige Computer. In dieser Hoffnung überbieten sich staatliche Institutionen geradezu bei der Förderung der Quantentechnologie, vor allem des Quantencomputers: Die deutsche Bundesregierung hat von 2021 bis 2025 zwei Milliarden Euro für das Gebiet zur Verfügung gestellt, die US-Regierung gibt ebenfalls für vier Jahre rund eine Milliarde Dollar, und die EU-…