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Seiten 337
bis 392
Editorial

Der Pfeil des Humanen

Klaus Rehfeld

Citius, altius, fortius – dieser bei der Wiederbegründung der Olympischen Spiele ausgerufene Wahlspruch hätte jetzt in gewöhnlichen Zeiten wieder Millionen von Menschen vor dem Fernseher vereint. Doch es sind keine gewöhnlichen Zeiten. Vereint sind wir dennoch, wenn es auch eine Pandemie ist, die uns in ihren Bann schlägt.
Das „Schneller-höher-weiter“ verdient aber auch jenseits olympischer Zusammenhänge eine nähere Betrachtung. Verweist es doch auf humane Antriebskräfte und eine innewohnende Faszination, der wir uns schwerlich entziehen können. Warum lohnt ein Nachdenken darüber? Anlass hierzu gibt eine Weltlage, die uns seit langem gewärtig ist, die wir aber allzu gerne verdrängen: Wir Menschen leben über unsere Verhältnisse und sind dabei, unsere eigene Zukunftsfähigkeit in Frage zu stellen.

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Übersicht

Wilhelm Conrad Röntgen – Ein begnadeter Experimentator und seine fortwirkende Bedeutung

Ulrich Haas

Mit der Entdeckung elektromagnetischer Strahlen, die den menschlichen Körper und verschiedenste Materialien durchdringen können und Verborgenes sichtbar machen, hat Röntgen Wissenschaftsgeschichte geschrieben. Wie kaum eine andere Entdeckung hat er uns im wahrsten Sinne die Augen geöffnet. Das „Röntgen“ wurde weltweit populär, die X-Strahlen, wie Röntgen sie selbst nannte, sind aus der medizinischen Diagnostik, der Material- und Grundlagenforschung nicht mehr wegzudenken.
Unser Autor stellt den Lebensweg Röntgens vor, schildert den Hergang seiner Entdeckung und geht auf die physikalischen Grundlagen und einige markante Anwendungsbereiche ein.

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Konzepte und Geschichte

Evolution und Nachhaltigkeit – Ein heikles genetisches Handicap

Carsten Niemitz

Auch wenn wir versuchen, möglichst unvoreingenommen über unsere Stellung in der Welt nachzudenken, so kommen wir nicht umhin, uns als etwas Besonderes anzusehen. Wie kein anderes Lebewesen gestalten wir die Welt um, wobei wir nie Dagewesenes schaffen, aber zugleich destruktiv sind, indem wir Lebensräume zerstören und andere Arten in nie gekanntem Ausmaß ausrotten. In gewissem Sinne sind wir erfolgreich, andererseits aber auch selbstmörderisch, indem wir letztlich unsere Lebensgrundlagen zerstören. Aus evolutionsbiologischer Perspektive erweist es sich als fatal, dass bislang eine nachhaltige Lebenspraxis nie überlebensnotwendig war. Während wir auf viele unmittelbare Gefahren sehr rasch reagieren können, fehlt uns ein Gespür für Bedrohungen, die sich aus der uneingeschränkten Ressourcennutzung ergeben. Wir müssen nachhaltiges Handeln daher erlernen und seine Notwendigkeit gesellschaftlich verankern.

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Astronomie

Entstand unsere Sonne bei einem Galaxien-Zusammenstoß?

Sterne entstehen aus sich immer mehr verdichtenden Wolken interstellaren Staubs und Gases. Ein möglicher Anstoß dazu ist, dass eine Galaxie eine andere durchdringt. Das jetzt ausgewertete Alter von Sternen in der Sonnenumgebung aus Daten des europäischen Astrometrie-Satelliten Gaia lassen einen Zusammenhang zum Durchgang einer Zwerggalaxie durch die Milchstraßenebene vermuten.

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Chemie

Die helikale Struktur von Calciumacetat-Hemihydrat

Calciumacetat-Hemihydrat erregte als Ausblühung auf einem restaurierten Marmorrelief Aufmerksamkeit. Es kristallisiert tetragonal mit einer sehr großen Elementarzelle äußerst komplexer Struktur. Die Acetat-Gruppen befinden sich verbrückend zwischen den Calcium-Ionen, dadurch ergeben sich insgesamt vier Helices entlang den 41-Achsen der Elementarzelle mit einer Schraubenlänge von einmal bzw. dreimal der Gitterkonstante c.

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Geowissenschaften

Caldera-Kollaps am Kilauea-Vulkan auf Hawaii

2018 fand der jüngste Caldera-Kollaps der Erdgeschichte am Kilauea auf Hawaii statt. Lediglich sieben solcher Ereignisse konnten zwischen 1900 und 2018 weltweit dokumentiert werden. Insbesondere über die Magmakammern, die unterhalb der Calderen liegen und die Mechanismen, die zu einem Caldera-Kollaps führen, ist wenig bekannt. Die permanente geophysikalische und geodätische Überwachung des Kilauea ermöglichte es, das Volumen der Magmakammer sowie die in ihr stattfindenden Druckänderungen zu quantifizieren und abzuleiten, ab welchen kritischen Schwellen der Kollaps einsetzt. Beim jüngsten Kollaps wirkte ein relativ kleiner Abfluss von Magma als Auslöser.

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Ökologie

Algen beschleunigen das Schmelzen der Grönland-Gletscher

Algenbewuchs auf Grönland-Gletschern verstärkt die Absorption der Sonnenstrahlung auf der Eisoberfläche und beschleunigt das Schmelzen und den Abfluss von Schmelzwasser. Durch die elffache Menge an phenolischen Pigmenten relativ zum Chlorophyllgehalt können die Algen die extreme Strahlungsdosis an Sommertagen tolerieren. Nur 1 bis 2,4% der eingestrahlten Energie werden für die Photochemie genutzt, 48 bis 65% tragen zum Schmelzen des Eises bei, was 1,86 cm Schmelzwasser auf dem Gletscher pro Tag entspricht bei einer Algendichte von zehn-hoch-4 Zellen je ml.

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Ökologie

Wirkungen experimentellen Klimawandels bei der Aleppokiefer

Jungpflanzen der Aleppokiefer wurden vom Keimlingsstadium an sowohl bei normalem als auch bei verdoppeltem Kohlendioxid-Gehalt gehalten und nach eineinhalb Jahren die jungen Bäumchen einem Dürre- und Hitzestress ausgesetzt. Bei der erhöhten Kohlendioxid-Konzentration war der Wasserverlust geringer und die Wassernutzungseffizienz erhöht. Die Stressreaktionen der Pflanzen wurden durch die hohe Kohlendioxid-Konzentration nur unwesentlich verringert und glichen sich mit zunehmender Stressdauer noch mehr jenen bei normaler Atmosphäre an.

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Anthropologie

Frühe Kultivierung von Nahrungspflanzen im südwestlichen Amazonas

Im südwestlichen Amazonasgebiet setzte die Kultivierung von Nahrungspflanzen bereits früh ein. Ein genaueres Bild von Art und Umfang der Besiedlung und dem Zeithorizont der Domestizierung von Pflanzen fehlte jedoch bislang. Eine Studie im bolivianischen Amazonas zeigt, dass die Kultivierung von Kürbissen und Maniok über 10 000 Jahre zurückreicht; bei Mais lassen sich die frühesten Zeugnisse auf eine Zeit vor rund 6 850 Jahren datieren. Die ersten Siedler kamen vor etwa 10 850 Jahren in das Gebiet der Llanos de Moxos (im Nordosten Boliviens). Sie gestalteten die Landschaft um und schufen rund 4 700 künstliche Waldinseln innerhalb einer saisonal überfluteten Savanne.

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Mikrobiologie

Bakterielle Stieleriacine fördern Biofilme

Bakterien aus der Gruppe der Planctomyceten sind ein wesentlicher Bestandteil von Biofilmen auf marinen Makroalgen. Dort können sie sich selbst gegen deutlich schneller wachsende Konkurrenten durchsetzen. Möglicherweise hilft ihnen dabei eine neuartige Gruppe von Naturstoffen, die Stieleriacine, die jetzt bei der neu beschriebenen Art Stieleria maiorica gefunden wurden.

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Genetik

Blattläuse manipulieren Pflanzen

Blattläuse saugen nicht nur an Pflanzen, sie manipulieren ihre Wirte auch. Jetzt wurde gezeigt, dass ihnen dabei große regulatorische lncRNAs, sogenannte Ya-Transkripte, helfen, die sie beim Saugen über den Speichel in die Pflanzen injizieren. In den Pflanzen breiten sich die lncRNAs dann systemisch aus.

374
Molekularbiologie

Fehlerhafte Multikopie-Insertion bei der Genom-Editierung durch CRISPR7Cas9

Das gezielte Einfügen oder Verändern von Genen durch maßgeschneiderte CRISPR/Cas-Systeme weckt Hoffnungen auf neuartige Therapiemöglichkeiten. Derzeit sind allerdings sogenannte Off-target-Effekte, also das Einfügen der DNA-Vorlage am falschen Ort im Genom, noch immer eine deutliche Beschränkung der Methode. Darüber hinaus scheinen sich auch mehrere Kopien einer Vorlage zu größeren Konstrukten zusammenlagern zu können, die dann ins Genom eingebaut werden und durch gängige Verfahren häufig nicht nachzuweisen sind.

376
Neurobiologie

Erythropoietin steuert Neurogenese und Neuroplastizität

Das Hormon Erythropoietin (EPO), bekannt als Wachstumsfaktor für die Bildung von Erythrocyten, wird zusammen mit seinem spezifischen Rezeptor (EPOR) auch im Gehirn gefunden, und Behandlung mit rekombinantem EPO verbessert die kognitiven Leistungen. Bei Mäusen führt die Lösung kognitiver Aufgaben in Neuronen des Hippocampus zu lokaler Hypoxie, in deren Folge die Expression von EPO und EPOR ansteigt. Zusätzliche Gabe von EPO verstärkt die endogene EPO/EPOR-Reaktion und induziert die Neubildung von Neuronen und synaptischen Strukturen im Hippocampus. Unabhängig von kognitiven Leistungen fördert EPO auch in einer Sauerstoff-reduzierten Umgebung die neuronale Plastizität. Voraussetzung dafür ist die neuronale Expression des EPO-Rezeptors. Vermutlich aktivieren anspruchsvolle kognitive Aufgaben einen regulatorischen Mechanismus, der in lokal begrenzten neuronalen Netzwerken eine kurzzeitige Hypoxie auslöst, um die Expression von EPO und EPO-Rezeptor zu induzieren.

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Kurzmitteilungen

Corona-Pandemie fördert Forschung an Quantencomputern

379
Kurzmitteilungen

Superhydrophobie durch Mikro-Makro-Nanostrukturierung

379
Kurzmitteilungen

Künstliches Elfenbein

380
Bücher und Medien

Karina Reiss, Sucharit Bhakdi: Corona Fehlalarm? – Zahlen, Daten, Hintergründe.

Annette Hille-Rehfeld

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Bücher und Medien

Michael Köhncke: Rattus, Mus und Pantholops – ­Säugetiere und ihre Namensgeber.  – Ein Blick in die Geschichte der Zoologie von 1758 bis 1849.

Michael Schmitt

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Internet-Tipps

Der 175. Geburtstag Röntgens und 125 Jahre Röntgenstrahlen

Anlässlich des Doppeljubiläums geben wir Hinweise auf Veranstaltungen und Museen, die unter den gegebenen Umständen vor allem im Internet Möglichkeiten bieten, sich mit Werk und Wirken Röntgens vertraut zu machen, und wir stellen beispielhaft zwei wenig bekannte Einsatzmöglichkeiten von Röntgenstrahlen vor.

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Stichwort

Verdrängungshorde

Reinhard Piechocki

Der Begriff „Verdrängungshorde“ wurde 2014 vom Begründer der Paläogenetik Svante Pääbo eingeführt. Damit bezeichnete er einen neuen Typus des modernen Homo sapiens, der sich vor gut 50 000 Jahren dauerhaft außerhalb von Afrika niederließ und in wenigen Jahrtausenden die gesamte Alte Welt besiedelte. Seine Fähigkeit, alle älteren Menschenformen und auch früher ausgewanderte moderne Menschen zu verdrängen, gründet sich auf überlegene kulturelle Fähigkeiten, nämlich neue Jagdmethoden, diffizilere Werkzeugtechnologien sowie der Schaffung von Kunstwerken.

389
Retrospektive

Tierwanderungen − ein immer noch geheimnisreiches Phänomen

Martin Battran

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