Beitrag
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Editorial

Wissenschaft – ein Prozess wie das Leben

Klaus Rehfeld

Alles Leben ist Problemlösen – diese geradezu apodiktisch formulierte These wurde 1994 als Titel für das letzte, posthum erschienene Werk von Karl Popper gewählt. Treffend kennzeichnet sie die Grundposition des Wissenschaftsphilosophen, der bei aller prinzipiellen Skepsis doch Optimist geblieben ist.

Die These scheint wie für unsere Tage geschaffen, in der wir mit der anhaltenden Corona-Pandemie konfrontiert sind. Sie wirkt wie eine Aufforderung, alle nötigen Gegenmaßnahmen zu treffen und nicht die Dinge ihren Lauf nehmen zu lassen. Tatsächlich war Popper alles andere als ein Fatalist; mit seiner These traf er nicht nur die Feststellung, dass das Leben tausendfach bewiesen hat, dass es mit Problemen fertig wird – sie war auch eine Botschaft an uns. Ihm ging es darum, Wege aufzuzeigen, wie wir Menschen, die wie alle anderen Lebewesen stets „auf der Suche nach einer besseren Welt“ sind, unserem Verlangen nach Wohlergehen näherkommen. Doch woher nahm er seine Zuversicht?

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Max-Heft

Nachwachsende Nanowelt – Cellulose-Kristalle werden zum grünen Zukunftsmaterial

Max-Heft der Max-Planck-Gesellschaft, Ausgabe 28

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Übersicht

Antibiotikaresistenzen – Entwicklung therapeutischer Alternativen

Lucia Wickert

Der unkritische und oft hohe Antibiotikaeinsatz in der Human- und Veterinärmedizin fördert die Resistenzbildung, womit überlebenswichtige Medikamente ihre Wirksamkeit verlieren können. Aktuell sind vor allem multiresistente Gram-negative Bakterien problematisch. Der Beitrag gibt eine Übersicht über die wichtigsten dieser Bakterien und stellt ihre Resistenzmechanismen vor, die Angriffspunkte für neue Medikamente bieten. Außerdem wird auf alternative Strategien zur Behandlung bakterieller Infektionen eingegangen.

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Forschung

Effizienzsteigerung durch Kombination chemischer und biologischer Reaktionen auf Mikroarrays

Monika Schwarzenberg

Die Entwicklung pharmakologisch interessanter Substanzen erfordert viele genau kontrollierte Schritte bei der Syn-these, Charakterisierung und Testung auf biologische Wirksamkeit. Damit ist die Arzneimittelforschung nicht nur extrem arbeitsaufwendig, sondern auch kostenintensiv. Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben die im Beitrag vorgestellte chemBIOS-Technologie entwickelt, um in kleinsten Probenvolumina viele Proben mit hohem Durchsatz parallel untersuchen zu können.

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Medizingeschichte

Fleckfieber-Epidemie im Warschauer Ghetto 1940-1942 – Wie ein todbringendes Infektionsgeschehen exponentiell zunahm, abebbte und dann sang- und klanglos verschwand

Hermann Feldmeier

Selbst unter widrigsten Bedingungen lässt sich eine Epidemie bekämpfen, wenn nur die richtigen Maßnahmen ge-troffen werden und die Bevölkerung dabei eingebunden ist. Der Beitrag würdigt die Leistungen des polnischen Arztes Ludwik Hirszfeld, der zugleich Chronist des Geschehens war.

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Konzepte und Geschichte

Friedrich Engels – Revolution und Naturphilosophie

Martin Schneider

Friedrich Engels war wie sein Freund und Mitstreiter Karl Marx von der dialektischen Philosophie Hegels beeinflusst, die sie materialistisch ausgestalteten. Ihre von dem Hintergrund industrieller und gesellschaftspolitischer Umbrüche formulierte Gesellschafts- und Wirtschaftslehre versuchten sie, naturwissenschaftlich zu fundieren. Engels plante sogar eine im Beitrag skizzierte Dialektik der Natur zu verfassen, die aber unvollendet blieb.

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Astronomie

Präzisionsmessung der Baryonendichte im Universum

Bei der Urknall-Nukleosynthese entstand nahezu das gesamte Inventar des Universums an Wasserstoff-, Deuterium-, Helium- und Lithium-Atomkernen. Das Deuterium ist von besonderem Interesse, denn seine Häufigkeit hängt kritisch von der beim Urknall entstandenen Baryonendichte ab. Als Baryonen bezeichnet man u.a. die relativ massereichen Bestandteile des Atomkerns, d.h. die Nukleonen Proton und Neutron. Aus der Häufigkeit des Deuteriumkerns, d.h. des aus einem Proton und einem Neutron bestehenden Deuterons, kann die Häufigkeit des Wasserstoffs, des Heliums und des Lithiums im Universum berechnet werden, was wiederum Rückschlüsse auf grundlegende Prozesse beim Urknall ermöglicht.

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Geowissenschaften

Erleichterung der Subduktion ozeanischer Platten durch Mantelschmelze

Eine ozeanische Lithosphärenplatte, die unter eine Kontinentalplatte subduziert wird und in den Erdmantel eindringt, muss enorme Reibungskräfte überwinden. Es wird schon lange vermutet, dass die im Grenzbereich zwischen Mantel und Lithosphäre befindliche Übergangsschicht, die Asthenosphäre, diesen Vorgang erheblich erleichtert. Tatsächlich kann man bei subduzierenden ozeanischen Platten einen angrenzenden Bereich im Mantel nachweisen, in dem die Propagationsgeschwindigkeit seismischer Wellen deutlich abgeschwächt ist (sog. Low Velocity Zone, LVZ). Weil sich Erdbebenwellen beim Durchgang flüssiger bzw. teilweise flüssiger Bereiche um bis zu 10% verlangsamen, wurde die LVZ als Hinweis auf eine Mantelschmelze interpretiert. Allerdings können seismische Wellen auch durch die Temperatur und Änderungen der Zusammensetzung des Mantels abgebremst werden. Einen Entscheid brachte nun die seismische Tomographie; sie basiert auf Laufzeitmessungen von Erdbebenwellen und der Abschwächung ihrer Amplitude von der Quelle bis zum Seismometer. Die Kombination dieser Parameter ergab nun, dass die Mantelschmelz-Hypothese zur Deutung der LVZ am wahrscheinlichsten ist.

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Anthropologie

45 000 Jahre alte Tierdarstellungen aus Sulawesi

Indonesien beherbergt die ältesten Höhlenmalereien. Nach einer 40 000 Jahre alten Tierdarstellung und bis zu 52 000 Jahre alten Handnegativen aus einer Höhle in Borneo sowie einer mindestens 43 900 Jahre alten Jagddarstellung mit Tier-Mensch-Mischwesen aus Sulawesi wurde jüngst ein weiterer spektakulärer Fund bekannt: eine mindestens 45 500 Jahre alte Felsmalerei mit mehreren Sulawesi-Pustelschweinen aus der Leang-Tedongne-Höhle in Sulawesi. Diese prähistorischen Kunstwerke sind auch der früheste Nachweis für die Präsenz des anatomisch modernen Menschen in Indonesien.

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Anthropologie

Die anthropogene Masse entspricht nun der lebenden Biomasse

Schon 1873 war es dem italienischen Wissenschaftler Antonio Stoppani (1824–1891) aufgefallen, dass der Mensch ein im planetaren Maßstab geologisch wirksamer Faktor geworden war. Es schlug deshalb vor, das laufende, Holozän genannte Erdzeitalter mit dem Jahr 1800 abzuschließen. Mit dem Industriezeitalter sollte auch gleich ein neues Erdzeitalter beginnen. Das Holozän hatte damals rund 11 700 Jahre gedauert; es begann mit einer starken Erwärmung des weltweiten Klimas, bei der im Alpenvorland die mittlere Jahrestemperatur innerhalb weniger Dekaden von -3 auf +7 ° C anstieg. Damit endete die seit etwa 100 000 Jahren dauernde alpine Würm-Eiszeit. Seither herrscht in Europa ein instabiles, zwischeneiszeitliches Klima.

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Biochemie

Bildung organischer Sulfide im Meeresschnee

Als Folge des Klimawandels dehnen sich Sauerstoffmangelzonen in den Ozeanen immer mehr aus. Da es in Abwesenheit von Sauerstoff zu vermehrter Sulfatatmung kommt, nimmt auch die Bildung organischer Sulfide in Partikeln des Meeresschnees zu. Dadurch könnte vermehrt organischer Kohlenstoff in den Sedimenten gebunden werden.

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Ethologie

Kukrinatter frisst Kröten von innen aus

Von wenigen Ausnahmen abgesehen zerteilen Schlangen ihre Beute nicht, sondern würgen sie im Ganzen hinunter. Eine neue Strategie wurde nun bei südostasiatischen Gebänderten Kukrinattern (Oligodon fasciolatus) beobachtet: Sie schlitzen Kröten auf, um deren innere Organe zu fressen. Vermutlich dient dieses Verhalten dazu, einen Großteil der von den Amphibien produzierten Gifte zu vermeiden.

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Entomologie

Eusoziales Verhalten bei Schaben

Von Schaben war bislang kein eusoziales Verhalten bekannt, im Gegensatz zu den nah verwandten Termiten. In Nebelwäldern Südamerikas konnten Forscher nun eine solche soziale Organisation bei gleich zwei Arten einer Gattung nachweisen, bei einer weiteren Art einer verwandten Gattung zumindest in Ansätzen. Vermutet wird ein Zusammenhang mit der Ernährungsweise: Die beiden eusozialen Arten weiden Algenfilme ab.

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Entomologie

Gepanzerte Ameisen

Panzerungen haben sich schon immer als nützlich in der Kriegsführung erwiesen. Auch Ameisen nutzen diese Strategie, wie jetzt an Blattschneiderameisen gezeigt werden konnte. Sie nutzten dafür mit Magnesium gehärtetes Calcit, das ihr aus Chitin bestehendes Außenskelett überzieht.

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Entwicklungsbiologie

Wiederherstellung des Sehvermögens bei Mäusen durch Neuprogrammierung des Epigenoms

Im Laufe des Alterungsprozesses, aber auch durch degenerative Krankheiten, verändert sich das Methylierungsmuster der DNA und damit die Expression von Genen. Infolgedessen sind manche Gene nur in bestimmten Lebensphasen aktiv und bestimmte Fähigkeiten wie die Zellregeneration gehen mit dem Alter verloren. Jetzt ist es amerikanischen Forschern gelungen, alters- und krankheitsbedingte Degeneration des Sehnervs bei Mäusen rückgängig zu machen. Dazu wurden retinale Ganglienzellen von sehgeschädigten Mäusen mit drei Transkriptionsfaktoren transfiziert. Die induzierte Expression der Transkriptionsfaktoren bewirkte, dass die geschädigten retinalen Ganglienzellen in einen jüngeren epigenetischen Zustand zurückversetzt wurden, wodurch die Mäuse ihr altes Sehvermögen zurückerlangten.

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Genetik

Undramatische Genomverkleinerung

Sowohl die Vergrößerung als auch die Verkleinerung von Genomen spielt in der Evolution eine wichtige Rolle. Insbesondere die Verkleinerung von Genomen geht häufig mit tiefgreifenden Umbauten der Genomarchitektur einher, wie der Verteilung der hintereinanderliegenden Hox-Gene auf das Gesamtgenom. An dem Miniaturgenom eines Vielborsters konnte jetzt gezeigt werden, dass es auch wesentlich unspektakulärer geht.

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Kurzmitteilungen

Schutz afrikanischer Nationalparke

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Bücher und Medien

Siegfried Klaus, Hans-Heiner Bergmann: Auerhühner & Co. – Heimliche Vögel in wilder Natur.

Reinhard Piechocki

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Bücher und Medien

Katharina Schmidt-Loske, Helga Prüßmann-Zemper, Brigitte Wirth (Hrsg.): Maria Sibylla Merian. Briefe 1682 bis 1712.

Klaus Rehfeld

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Internet-Tipps

Werkstoffe und Baustoffe

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Stichwort

Impfgegner

Reinhard Piechocki

Obwohl die Impfung eine der größten Errungenschaften der Medizin ist, gab es von Beginn an Skeptiker und Impfgegner. Gründe für die Ablehnung von Impfungen sind vor allem Angst vor Impfschäden, Unkenntnis der biologischen Mechanismen, irrationale naturheilkundlichen Annahmen sowie religiöse Motive. Auch Verschwörungstheorien forcierten seit jeher eine Impfgegnerschaft. Neu ist die Zunahme an „grün“ orientierten Schichten der Bevölkerung, die neben einer berechtigten Zivilisationskritik eine problematische Wissenschaftsfeindlichkeit offenbaren und postulieren, es bedürfe keiner Impfungen, sondern nur einer Rückkehr zu den natürlichen Heilkräften des Körpers.

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Retrospektive

Der Mount Everest – vom unbezwingbaren Mythos zum Touristenmagnet

Martin Battran

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