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Seiten 449
bis 512
Editorial

Zusammenspiel der Wissenschaften als Motor des Fortschritts

Klaus Rehfeld

Die Flüsse, die eine Landschaft prägen, so kann einem der Gang der Menschheits- und Wissenschaftsgeschichte erscheinen: sich aus vielen Quellen speisend, an Größe gewinnend, einmal reißend schnell, dann mäandrierend Nebenarme bildend und am Ende als Strom in einem Meer mündend. Ist der Weg einmal gebahnt, so ist ein zielgerichtetes Geschehen in die Landschaft eingeschrieben – allerdings nicht für ewig. Denn jeder Fluss unterliegt dem steten Wandel und auch er wirkt als Gestalter mit. So findet das strömende Wasser immer wieder neue Wege und Ziele. Das einzig Bleibende ist der große Zusammenhang von Kreisläufen und die innige Verwobenheit zwischen den treibenden und beharrenden Kräften.

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Konzepte und Geschichte

Hermann von Helmholtz: Physiologie, Physik und Erkenntnis

Martin Schneider

Der studierte Mediziner Hermann von Helmholtz zählt zu den herausragenden Persönlichkeiten, die zum Aufstieg der Naturwissenschaften im Deutschen Kaiserreich beigetragen haben. Wie kein anderer nach ihm, vermochte er noch zu den unterschiedlichsten Wissensgebieten Grundlegendes beizutragen. Mit beiden Beinen im Leben stehend, verband er die gedankliche Durchdringung theoretischer Konzepte mit einem Blick für die Praxis und war in einer Person Erneuerer und Bewahrer einer strikt auf Kausalanalyse gründenden Wissenschaft. Nicht zuletzt gelang ihm, mit seinen Studien zur Physiologie des Sehens und Hörens eine Brücke zur Ästhetik und Kunst zu schlagen. Der Beitrag wirft Schlaglichter auf sein umfassendes Werk.

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Konzepte und Geschichte

Die Unbestimmtheit wissenschaftlicher Theoriebildung und das Ende deterministischer Vorstellungen – Was wir gewinnen, wenn wir nicht mehr alles kontrollieren wollen

Gerhard Luhn, Gerald Hüther

Ein Physiker und ein Neurobiologe, die von unterschiedlichen Lehrtraditionen und Wissenshintergründen kommen, fragen, wie die Menschheit die großen Herausforderungen, vor denen sie steht, meistern kann. Sie entdecken dabei eine unvermutete Gemeinsamkeit: Nicht nur im Bereich des Menschlichen lässt sich nicht alles kontrollieren und planen, auch in der Neurobiologie und selbst in der Physik – Paradigma einer strikten Naturwissenschaft – gibt es eine Grenze der Determiniertheit. Einen gemeinsamen Referenzpunkt sehen sie in dem „Erlanger Programm“ des Mathematikers Klaus Mecke. Sie plädieren dafür, Abschied von der Vorstellung des Determinismus zu nehmen. Auf diese Weise gewännen wir die Freiheit, uns von dem Neuen „berühren“ zu lassen.

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Forum

Idea Colliders: The Future of Science Museums – Eine kritische Auseinandersetzung

Marion Kotrba

Mit seinem Buch Idea Colliders stößt der Brite Michael John Gorman, Gründer der Science Gallery Dublin und nun Gründungsdirektor von BIOTOPIA – Naturkundemuseum Bayern eine Debatte um Aufgaben, Wege und Ziele naturwissenschaftlicher Museen und Bildungseinrichtungen an. Er sucht nach neuen Möglichkeiten, die Naturwissenschaften und insbesondere die Lebenswissenschaften, im allgemeinen Bewusstsein zu verankern. Sind Museen Stätten der Begegnung, in denen durch das Aufeinandertreffen von Kunst und Wissenschaft und durch die Begegnung unterschiedlichster Ideen das Neue entsteht, um gesellschaftliche Entwicklungen voranzutreiben und die Herausforderungen der Zukunft zu bewältigen? Die in Gormans Buch formulierten Vorschläge reizen zum Widerspruch und sind gerade deshalb wertvoll.

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Astronomie

Krustensignaturen von frühen Mondkratern

Der mit Kratern übersäte Mond bietet ein Archiv für die Einschlaghäufigkeit von Meteoriten in der Geschichte des Sonnensystems. Einschläge aus der Frühphase des Mondes, als dessen Oberfläche noch nicht ganz erstarrt war, hinterließen aber Krater mit anderer Krustensignatur, die nur schwer nachzuweisen sind. Dementsprechend wird die Einschlaghäufigkeit aus der Frühzeit des Mondes wahrscheinlich unterschätzt.

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Max-Heft

Wetter extrem – wenn sich Hitzewellen, Stürme und Starkregen häufen

Elke Maier

GEOMAX 25 – Max-Heft der Max-Planck-Gesellschaft, Herbst 2021

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Metallurgie

Natrium-Chlor- und Lithium-Chlor-Akkumulatoren

Ohne den Lithium-Ionentransfer-Akkumulator mit seiner alternativlos hohen Energiedichte wären der zurzeit stattfindende Übergang zu Elektrofahrzeugen wie auch die Energieversorgung von Milliarden tragbarer Elektronikgeräte undenkbar. An sich ist der Einsatz von Lithium zur Energiespeicherung nichts Neues: Seit den 1970er Jahren ist die Lithium-Thionylchlorid-Batterie als nicht wiederaufladbare Primärbatterie weit verbreitet. Sie basiert auf metallischem Lithium als Anode, Thionylchlorid (SOCl2) als wasserfreiem Elektrolyt, Lösungsmittel und Kathodenmaterial sowie Graphit als elektrischem Leiter des Kathodensystems. Beim Entladen wird die Lithiumanode zu Li+ oxidiert, während an der Kathode Thionylchlorid zu Schwefel, Schwefeldioxid und Chloridionen reduziert wird. Letztere reagieren mit den an der Anode freigesetzten Lithiumionen zu Lithiumchlorid, das auf dem Graphit abgeschieden wird. Nun ist es gelungen, dieses attraktive Speicherkonzept auf der Basis von Natriumchlorid (d.h. Kochsalz) bzw. Lithiumchlorid wiederaufladbar zu machen.

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Bionik

Von Pflanzensamen inspirierte Miniatur-Drehflügler

Vom Wind angetriebene, mit ultraleichten, membranartigen Elektronik- bzw. Optoelektronik-Sensoren ausgerüstete Flugmaschinen bieten ein neuartiges Konzept für die großflächige Umweltüberwachung. Von fliegenden Pflanzensamen inspirierte, millimeter- bis zentimetergroße drehflüglerähnliche Strukturen lassen sich photolithographisch massenweise herstellen, Datenübermittlung und Energieversorgung müssten über Mikrowellen von einer Bodenstation aus erfolgen. Zu klären bleibt die Frage der Entsorgung der nur bei günstigen Windverhältnissen nutzbaren Einmalprodukte.

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Anthropologie

Älteste Fußspuren von Vormenschen auf Kreta

Im Jahr 2017 bei Trachilos auf Kreta entdeckte sechs Millionen Jahre alte menschenähnliche Fußspuren sind deutlich älter als alle aus Afrika bekannten Vormenschen zugeschriebenen Fußspuren. Sie sind mit den ähnlich alten Fossilien von Orrorin tugenensis aus Kenia die ältesten Zeugnisse zweibeinig laufender Hominiden. Möglicherweise haben zumindest einige Hominiden einen europäischen Ursprung.

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Invasionsbiologie

Wie wirkt sich die Wanderung von Forellen auf die Verbreitung von Parasiten aus?

Heutzutage sind viele Bäche und Flüsse durch künstliche Barrieren, die Wanderhindernisse für Fische darstellen, verbaut. Natürliche, durchgängige Wasserläufe sind jedoch wichtig für die Biodiversität und die Stabilität von Fischpopulationen. Andererseits können Krankheitserreger durch wandernde Fische stärker verbreitet werden. In einer Studie an der Universität Bern wurde jetzt gezeigt, dass die Entfernung eines künstlichen Wanderhindernisses in einem Fluss in den folgenden fünf Jahren nicht zur Ausbreitung des Erregers der Proliferativen Nierenkrankheit (PKD), Tetracapsuloides bryosalmonae, durch stromaufwärts wandernde Forellen führte: In einem Zufluss oberhalb der ehemaligen Barriere wurde die Krankheit im gesamten Studienzeitraum nicht nachgewiesen, obwohl gleichzeitig belegt werden konnte, dass Forellen in der kalten Jahreszeit stromaufwärts zum Laichen in den Zufluss gewandert sind.

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Toxikologie

Ein „Schwamm-Protein“ macht Färberfrösche Toxin-resistent

Viele Tiere nutzen Gift für ihre Verteidigung oder setzen es beim Nahrungserwerb ein. Sie produzieren es entweder selbst oder entnehmen es ihrer Nahrung, um es in ihrem Körper zu speichern. Damit sie sich nicht selbst vergiften, ist Resistenz diesen Giften gegenüber ein Überlebensfaktor. Hierfür werden unterschiedliche Strategien entwickelt, wie jüngst bei Färberfröschen und einem giftigen Vogel aus Neuguinea gezeigt.

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Verhaltensforschung

Goffin-Kakadus verwenden aufeinander abgestimmte Werkzeugsets

Werkzeuggebrauch wird hauptsächlich mit Primaten in Verbindung gebracht, doch auch manche Vögel setzen gezielt Werkzeuge ein, die sie selbst hergestellt haben. Vorübergehend in einer Voliere gehaltene, wilde Goffin-Kakadus wurden nun dabei beobachtet, wie sie bis zu drei verschiedene Werkzeugtypen herstellten und miteinander kombinierten, um Früchte eines tropischen Baums zu öffnen. Die Verwendung derartiger Werkzeugsets war bislang bei Vögeln noch nicht beschrieben.

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Evolution

Einfluss von Klimaveränderungen auf Mimikry-Komplexe

Mimikry-Systeme basieren auf dem gemeinsamen Vorkommen von drei Akteuren: Vorbild und Nachahmer als Signalsender sowie einem Signalempfänger. Im klassischen Fall, so auch in einer bemerkenswerten Studie britischer Zoologen, geht es um eine Batessche Mimikry bei Insekten: Wespen und Bienen signalisieren potentiellen Fressfeinden wie Vögeln ihre Wehrhaftigkeit durch abschreckende Signale, die von harmlosen Tieren wie Schwebfliegen nachgeahmt werden. Dreh- und Angelpunkt von Mimikry-Systemen ist, dass die Signalempfänger in ausreichendem Maße die Möglichkeit haben, Erfahrungen mit den Vorbildern zu sammeln, ehe sie auf die Nachahmer stoßen. Der Erfolg der mimetischen Täuschung durch die Nachahmer hängt in hohem Maße von ihrem zeitlichen Auftreten relativ zu ihren Vorbildern ab. Es stellt sich somit die Frage, ob Klimaveränderungen die Phänologie der Arten verschieben und damit zur Auflösung von Mimikry-Systemen führen können.

489
Entomologie

Entwicklung der Massenraubzüge von Heeresameisen

Heeresameisen unterscheiden sich von anderen Ameisenarten durch ihre Massenraubzüge. Wahrscheinlich war nur eine kleine Änderung notwendig, um diesen auffälligen Phänotyp hervorzubringen: Allein durch eine Zunahme der Koloniegröße konnten sich Gruppenraubzüge, wie sie bei ihren engsten Verwandten vorkommen, zu Massenraubzügen entwickeln.

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Mikrobiologie

Purpurbakterien als Stickstoff-Fixierer

Purpurbakterien leben in einem sulfidreichen Milieu, in dem eigentlich Molybdän- Mangel herrschen sollte. Dennoch können sie Stickstoff fixieren und nutzen dazu sogar molybdänhaltige Nitrogenasen. In den Ozeanen des Proterozoikums könnten sie daher eine bedeutende Rolle als Stickstoff-Fixierer gespielt haben.

493
Genetik

Homologe Chromosomen bei einem als asexuell geltenden Rädertierchen

Bdelloide Rotiferen, eine Gruppe der Rädertierchen, sind bemerkenswert resistent gegen Stress, der zu DNA-Doppelstrangbrüchen führt, wie beispielsweise Austrocknen. Darüber hinaus sind sie asexuell oder unisexuell, pflanzen sich also ohne Partner fort. Beides hat nicht verhindert, dass diese Gruppe mikroskopisch kleiner, weltweit im wässrigen Milieu lebender Bilateria viele Millionen Jahre lang überlebt hat. Eine neue Genom- Assemblierung führte jetzt zu dem Schluss, dass es bei dem bdelloiden Rädertierchen Adineta vaga entgegen früheren Annahmen doch zueinander homologe Chromosomen gibt. Homologe Rekombination – möglicherweise in Verbindung mit einer kryptischen Sexualität – dürfte daher bei ihrer Evolution eine Rolle spielen.

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Medizin

Das Antimykotikum Terbinafin hemmt das Wachstum von Prostatakrebszellen

Prostatakrebszellen brauchen zum Wachstum das männliche Geschlechtshormon Testosteron, können dieses allerdings im fortgeschrittenen Krankheitsstadium aus Cholesterin selber herstellen. Dafür bilden Prostatakrebszellen besonders viel Squalen-Epoxidase, ein geschwindigkeitsbestimmendes Enzym der Cholesterin-Biosynthese. Das Antimykotikum Terbinafin, ein Hemmstoff der Squalen-Epoxidase, stoppt die Vermehrung kultivierter Krebszellen und reduziert das Wachstum von in Mäuse implantierten humanen Prostatatumoren. Daraus könnten sich neue Perspektiven für die Therapie des Prostatakarzinoms ergeben.

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Kurzmitteilungen

Klimaforschung im Amazonasgebiet mit ATTO+

498
Kurzmitteilungen

SARS-CoV-2: Wie gut funktioniert der schnelle Antigen-Test?

498
Bücher und Medien

Ernst Peter Fischer, Detlev Ganten: Die Idee des Humanen – Rudolf Virchow und Hermann von Helmholtz. Das Erbe der Charité.

Larissa Tetsch

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499
Bücher und Medien

Wilhelm Bode (Hrsg.): Alfred Möllers Dauerwaldidee; Wilhelm Bode, Rainer Kant: Dauerwald – Leicht gemacht!

Reinhard Piechocki

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Bücher und Medien

Matthias Geyer, Nils Gies: Hegau. Geologie der Vulkanlandschaft zwischen Donau und Bodensee. (Sammlung geologischer Führer, Band 113).

Ulrich Kull

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500
Internet-Tipps

MAX-Hefte auf neuer Website

Die Max-Planck-Gesellschaft baut ihr Bildungsangebot für die Schulen aus, das sie vor über 20 Jahren mit der ersten Ausgabe des BIOMAX begonnen hat. Aus ihm ist eine ganze MAX-Reihe erwachsen, die sich entsprechend vielfaltig wie die Wissenschaften weiter aufgegliedert hat in TECHMAX und GEOMAX. Die vierseitigen Hefte erklären Grundlagen und berichten über zentrale Forschungsergebnisse aus den Max-Planck-Instituten und werden seit 1997 der Naturwissenschaftlichen Rundschau regelmäßig beigelegt.

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Stichwort

Querdenker

Reinhard Piechocki

Querdenker sind im herkömmlichen Sinne Abtrünnige und Nonkonformisten, die oft zu Wegbereitern des Neuen wurden und Revolutionen in den Naturwissenschaften, der Wirtschaft, der Technik und der Philosophie erst möglich machten. Bedrohlich wird das „Querdenken“, wenn es mit Irrationalität gekoppelt ist und sich zur „Massenbewegung“ entwickelt. Derartige „Querdenker“ tendieren zu Elitenhass, Wissenschaftsfeindlichkeit, Demokratieverachtung und sind besonders empfänglich für Verschwörungstheorien.

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Retrospektive

Von tatsächlichen und vermeintlichen „Randexistenzen“

Martin Battran

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