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Seiten 225
bis 280
Editorial

Die Wirkmächtigkeit alter Vorstellungen

Klaus Rehfeld

Bei Betrachtung der Zeitläufte gelangt man mitunter zu gegensätzlichen Einschätzungen: Mag man sich einmal sicher sein „Nichts ist schon dagewesen“, so glaubt man in anderen Momenten eine Wiederkehr des Altbekannten zu erblicken, nur in anderem Gewand und auf anderer Bühne.
Diese Gedanken drängen sich bei der Lektüre des Beitrags Corona – von der Strafe Gottes zur Rache der Natur? von Reinhard Piechocki auf (S. 238). Er geht darin der Frage nach, wie Menschen mit Naturkatastrophen umgehen. Dass die Natur auch lebensgefährliche Seiten hat, war den Menschen früherer Zeiten viel präsenter als den Einwohnern moderner Industriestaaten. Doch Seuchen, Dürreperioden, Überflutungen und Erdbeben stellen nach wie vor extreme Herausforderungen dar, die bis heute individuelle wie kollektive Strategien der Krisenbewältigung erforderlich machen.

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Übersicht

Postgenomik, Evo-Devo und die Wiederkehr teleologischer Ideen

Paul Gottlob Layer

Das letzte halbe Jahrhundert hat einen unvergleichlichen Siegeszug der Molekularbiologie erlebt, zu dem die Genomik, die molekulare Zell- und Entwicklungsbiologie, die Epigenetik sowie Erkenntnisse der Stammzellbiologie als tragende Säulen beigetragen und die Biowissenschaften insgesamt in die sogenannte postgenomische Ära geführt haben. Anstelle eines verengten Blicks in den Kern der Zelle und seiner DNA hat sich das Visier von Biologen auf eine sich dynamisch verändernde Zellumgebung hin geöffnet. Wechselwirkungen zwischen molekularen, zellulären, organismischen bis hin zu ökologischen Hierarchieebenen, stets aufwärts und abwärts interagierend (bottom-up und top-down), bestimmen das Bild postgenomischer Naturbetrachtung. Dieses erweiterte Gesichtsfeld führte einerseits weg von einem strikten Gen-gesteuerten Determinismus hin zu Systemdenken und zur Systembiologie. Zum anderen rückten auf diesem Weg wieder Lücken in der klassischen neodarwinistischen Lehre in den Fokus, die nach einer erweiterten Synthese der Standardlehre der Evolution rufen. So hat das neue Forschungsfeld Evo-Devo (Akronym für Evolutionary Developmental Biology) erstmals molekulare Mechanismen für die sprunghafte Entstehung von Merkmalen aufgezeigt, die die Grundlage für die Entstehung neuer Baupläne (Makroevolution) bildeten.

228
Konzepte und Geschichte

Corona – von der „Strafe Gottes“ zur „Rache der Natur“?

Reinhard Piechocki

Die Vorstellung, Corona sei eine „Strafe Gottes“, die weltweit in religiös fundamentalistischen Kreisen derzeit aufflackert, ignoriert die Tatsache, dass die religiösen Deutungsmuster von Naturkatastrophen inklusive Seuchen in den vergangenen zwei Jahrhunderten zunehmend ersetzt wurden durch naturwissenschaftliche Erkenntnisse. Mit der Kritik am neuzeitlichen Anspruch totaler Naturbeherrschung gewann die ambivalente Metapher von der „Rache der Natur“ an Bedeutung. In der gegenwärtigen Corona-Pandemie offenbart sich in markanter Weise die Gefährlichkeit einer durch Populismus forcierten Wissenschaftsfeindlichkeit und einer Affinität zu Verschwörungstheorien. Nur auf der Basis naturwissenschaftlicher Erkenntnisse lässt sich unter Einbeziehung von sozialen, psychologischen, ökonomischen und ethischen Erkenntnissen die Corona-Krise langfristig bewältigen.

238
Astronomie

Zwei neue quasiperiodische Eruptionen

Manche Galaxien weisen quasiperiodische Eruptionen im Röntgenbereich auf. Bisher wurden diese aktiven Galaxienkernen zugeschrieben. Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass hierfür zwei umeinander kreisende Objekte mit deutlich unterschiedlicher Masse verantwortlich sind. Möglicherweise sind quasiperiodische Eruptionen das elektromagnetische Gegenstück von Objektpaaren, die sich unter Aussendung von Gravitationswellen immer stärker annähern, bis sie schließlich miteinander verschmelzen.

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Astronomie

Das verschwundene Wasser des Mars

Geologisch gibt es eindeutige Hinweise, dass auf dem Mars in seiner Frühzeit reichlich flüssiges Wasser vorhanden war. Nur mit der Entweichrate von Wasserstoff in den Weltraum kann ein Verlust in dieser Größenordnung nicht erklärt werden.

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Paläontologie

Xenodens – ein ungewöhnlicher Mosasaurier-Fund aus der Oberkreide von Nordafrika

Die Mosasaurier spielten in der späten Kreidezeit weltweit eine wichtige Rolle als Top-Prädatoren in der marinen Nahrungskette. Während ihr genereller Körperbau relativ uniform ist, erreichten sie eine hohe Formenfülle, vor allem aufgrund unterschiedlicher Ernährungsweise, die sich in Spezialisierungen vor allem im Bereich des Schädels und der Bezahnung zeigt. Bereits seit langer Zeit sind durophage Formen bekannt, wie Globidens und Carinodens, die nach dem Zahnbau hartschalige Nahrung gefressen haben dürften. Ein neuer Fund aus der höchsten Oberkreide (Maastrichtium, vor 72 - 66 Mio. Jahren) von Marokko belegt nun eine weitere spezialisierte Gebissform innerhalb der Mosasaurier, die so bislang von keinem anderen Meeresreptil bekannt geworden ist. Die Bezahnung des neubeschriebenen Xenodens calminechari erinnert in frappierender Weise an die fossiler und rezenter Haie, ein neuerlicher Beleg für die geradezu explosive adaptive Radiation der Mosasaurier in den Weltmeeren der Kreidezeit und ihren beachtlichen evolutionären Erfolg. Die Interpretation des ungewöhnlichen Fundes wirft allerdings grundsätzliche Fragen auf.

251
Klimaforschung

Alpenschnee – Schnee von gestern?

Erstmals erstellten Wissenschaftler einen homogenen Datensatz der Schneebedeckung für den gesamten Alpenraum, den sie der Forschungsgemeinschaft zu Verfügung stellen. In ihrer eigenen Studie zeigen sie, wie sich
die Schneehöhen und die Dauer der Schneebedeckung seit 1971 räumlich und zeitlich veränderten.

254
Klimaforschung

Auswirkungen des Klimawandels auf menschliche Gunststandorte

Alle Arten haben sich an einen bestimmten Temperaturbereich angepasst, in dem sie dauerhaft existieren können. Dies gilt auch für den Menschen, der seinen Siedlungsbereich dank Erfindungen bedeutend erweitert hat, doch nach wie vor Regionen mit Temperaturen zwischen 11 und 15 °C bevorzugt, an die er angepasst ist. Auch Nutzpflanzen und -tiere zeigen in diesen Regionen ihre optimale Produktionsleistung. Bei einem ungebremsten Klimawandel wird sich diese Zone in den kommenden 50 Jahren stärken wandeln als in den letzten 6000 Jahren. Einen Teil der Folgen könnte durch Anpassungsstrategien und Migration abgemildert werden. Ohne Migration könnte bis zu einem Drittel der Weltbevölkerung über das nächste halbe Jahrhundert Jahresmitteltemperaturen von mehr als 29 °C ausgesetzt sein, klimatische Verhältnisse wie sie derzeit nur auf 0,8% der Landoberfläche, vor allem in der Sahara, herrschen. Die am wenigsten entwickelten Regionen der Erde entlang des Äquators wären von dieser Entwicklung besonders betroffen. Dies sind Kernaussagen einer Studie, die sich auf umfangreiche Datensätze zu Demographie, Landnutzung und Klimaveränderungen stützt.

257
Landwirtschaft

Vertikale Landwirtschaft – Chancen und Grenzen

Die Versorgung mit Lebensmitteln gehört zu den großen Herausforderungen der Menschheit. Um einen flächen- und ressourcenschonenden Anbau von Nutzpflanzen zu gewährleisten, bietet es sich insbesondere im urbanen Umfeld an, die Pflanzen in vertikalen Pflanzsystemen unter Gewächshausbedingungen zu kultivieren. Damit ist ein ganzjähriger Anbau für den lokalen Bedarf möglich. Bislang ist die Produktpalette allerdings im Wesentlichen auf Blattgemüse, Kräuter und einige Gemüsearten beschränkt, die nicht zu den Grundnahrungsmitteln zählen.

258
Pflanzenphysiologie

GABA als Signalmodulator der Spaltöffnungsbewegung

Die Verbindung GABA (γ-Aminobuttersäure) – gut bekannt als Neurotransmitter – kann in Pflanzen die Schließzellbewegungen modulieren, die durch andere Signale ausgelöst werden. Dadurch wird die Transpiration verringert und somit die Dürretoleranz erhöht. Die Reaktion kommt durch Wechselwirkung mit dem in der Vakuolenmembran lokalisierten Malat-Transporter zustande. GABA ist daher auch bei Pflanzen ein eigenständiges Signalmolekül.

259
Pflanzenphysiologie

Mikroskopischer Nachweis von Auxin mit einem Biosensor

Für das Pflanzenhormon Auxin wurde ein Biosensor-System entwickelt, das es erstmals erlaubt, Auxinwirkungen unmittelbar in vivo und sehr rasch zu erkennen. Das gentechnische Konstrukt AuxSen arbeitet mit einem aus dem Tryptophan- Repressor von E. coli hergestellten, Auxin spezifisch bindenden Protein, das an ein FRET-System gebunden ist.

260
Symbioseforschung

Ein Denitrifizierer auf dem Weg zum „Mitochondrium“

Nach der Endosymbiontentheorie sind Mitochondrien ehemals selbständige Bakterien, die als Endosymbionten von Wirtszellen aufgenommen wurden. Im Laufe der Zeit zu Organellen degradiert, übernehmen sie jetzt für ihre Wirtszelle den Atmungsprozess. Bei einigen wenigen Eukaryoten wurden sie unter Verlust der Atmungskette weiter zu den fermentierenden Hydrogenosomen degradiert. Jetzt wurde ein Ciliat mit Hydrogenosomen identifiziert, der sich durch die Aufnahme von Nitrat-atmenden Bakterien ein neues Mitochondrien-ähnliches Organell verschafft hat.

261
Bionik

Teuflischer Eisenplattenkäfer inspiriert Werkstoffforschung

Die hohe Stabilität des Exoskeletts von Eisenplattenkäfern resultiert zum einen aus einer speziellen Verbindung der beiden Flügeldecken, die damit zu einem geschlossenen Schild werden, und zum anderen aus der unterschiedlich ausgeprägten Verkoppelung der Flügelränder mit den Skelettelementen der Körperseiten. Die Geometrie und Mikrostruktur der Elemente, die zur Verbindung der Flügel beitragen, wurden mit bildgebenden und numerischen Verfahren analysiert und führten zu einem Vorschlag für die Entwicklung von Verbindungselemente, die für die Luftfahrttechnik von Interesse sein können.

263
Zoologie

Der Große Argonaut – Molluske des Jahres

Erstmals haben sich das Senckenberg- Naturmuseum Frankfurt, das damit assoziierte Loewe-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik (TBG) und die weltweite Gesellschaft für Molluskenforschung (Unitas Malacologica) zusammengetan, um aus einer Vorauswahl von fünf Vertretern die „Molluske des Jahres“ wählen zu lassen. Ziel der neuen Aktion ist es, besonders solche Weichtiere bekannt zu machen, die biologisch faszinierend sind und deren Genomsequenzierung Erkenntnisse zur Abstammungsgeschichte und evolutionären Anpassungen verspricht. An der Wahl beteiligten sich knapp 22 000 Menschen aus 126 Ländern. Auf Argonauta argo, das Papierboot, entfielen 36% der Stimmen.

265
Wissenschaftspolitik

China stärkt die Grundlagenforschung

Der im März 2021 beschlossene 14. Fünfjahresplan der chinesischen Regierung zielt u. a. auf eine stärkere Förderung der Zusammenarbeit zwischen Forschung und Industrie ab. Insgesamt möchte sich China in Forschung und Innovation unabhängiger von den USA und anderen westlichen Ländern machen. Dazu gehört auch der Ausbau der Grundlagenforschung, deren Ergebnisse und Know-how bislang häufig aus dem Ausland erworben werden mussten.

267
Kurzmitteilungen

Komplex von Calcium der Oxidationszahl +1 bindet Luftstickstoff

267
Kurzmitteilungen

Vom Ladungstransfer abhängige Fluoreszenz von Styrolpolymeren

268
Bücher und Medien

Manfred Gottwald, Thomas Kenkmann, Wolf Uwe Reimold: Terrestrial Impact Structures – The TanDEM-X Atlas

Karin Pfeffer

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269
Bücher und Medien

Tom Krausz: Aves | Vögel. Charakterköpfe

Friederike Woog

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271
Internet-Tipps

550. Geburtstag von Albrecht Dürer

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Stichwort

Groove

Reinhard Piechocki

Groove (engl.: Rille, Furche, aber als Slangausdruck „to be in the groove“: in Stimmung sein) steht in der modernen Unterhaltungsmusik für ein ständig wiederkehrendes und die Zuhörerschaft zu körperlicher Bewegung (Klatschen, Stampfen, Rufen) mitreißendes rhythmisch- melodisches Element. Groove wird aber auch verwendet für eine Art des gemeinsamen Musikspiels mit richtigem Rhythmus und Tempo, wobei die innere Begeisterung und Anteilnahme auf die Zuhörer überspringt („sie hat den Groove“).

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Retrospektive

Arktis und Antarktis – menschenfeindliche, doch schon lange bedrohte Naturräume

Martin Battran

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