Beitrag
Seiten 569
bis 632
Editorial

Das Spiel der Wissenschaften

Klaus Rehfeld

Zu Beginn des asiatischen Go-Spiels werden Gebiete oft mit einzelnen, wie verloren wirkenden Steinen abgesteckt, auf dass sie sich im weiteren Verlauf als Anker- und Kristallisationspunkte erweisen mögen. Es gibt manches, was diesen Spielzügen, in denen Freiheit wie strategische Absicht in der Schwebe sind, vergleichbar ist. Für die Wissenschaften trifft dies besonders zu. Immer wieder gibt es Bereiche von mitunter erratischem Charakter, deren mögliche Bedeutung im Ungewissen ist. Sie können für sich florieren, doch haben sie eine Bedeutung für das Ganze?

weiterlesen

569
Übersicht

Faden oder Kugel und die Landnahme von Flora und Fauna.

Paul G. Layer, Ulrich Lüttge

Tiere und Höhere Pflanzen repräsentieren grundverschiedene Lebensformen, haben aber eine gemeinsame Wurzel in einzelligen, eukaryotischen Vorfahren im aquatischen Milieu.
Der Beitrag beleuchtet die Etappen ihrer Entwicklung, die bereits an der Basis, bedingt durch unterschiedliche Wege des Energiestoffwechsels, getrennte Wege ging. Zugleich begann damit eine sich wechselseitig anregende Evolution der photoautotrophen, pflanzlichen, und der heterotrophen, tierischen, Entwicklungslinie. Im Mittelpunkt des Beitrags steht die Frage der Entstehung der Baupläne und ihrer Abwandlung aus der Perspektive der Entwicklungsbiologie und der Ökologie. Während die Kugel als Grundform organismischer Konstruktion im aquatischen Milieu anzutreffen ist und auch in der Ontogenese der terrestrischen Tiere verbreitet auftritt, führte der Weg zu den Höheren Pflanzen über bipolare fädige Formen, wie man sie von Grünalgen kennt. Nur sie waren in der Lage, das Land zu besiedeln und haben damit den Landgang der Tiere vorbereitet.

572
Forschung

Terpen-Biosynthese: Ein biochemisches Dogma muss modifiziert werden.

Birgit Piechulla, Marie-Chantal Lemfack, Stephan von Reuss, Nancy Magnus

Terpene oder Terpenoide sind mit rund 80 000 Verbindungen die umfangreichste der Naturstoffklassen. Als Pigmente (Carotinoide), Phytohormone (Abscisinsäure, Gibberelline), Insektenhormone (Ecdyson), als etherische Öle (Camphen, Citral) oder Milchsaft (Kautschuk) erfüllen sie vielfältigste biologische Funktionen. Grundbaustein ist der Kohlenwasserstoff Isopren (C5H8) bzw. die aus zwei Isopreneinheiten bestehende Terpeneinheit (10 C-Atome, wie bei den Monoterpenen). Für die Aufklärung der z. T. hochkomplexen Verbindungen war die 1887 erstmals formulierte „Isoprenregel“ wegbereitend. Sie besagt, dass für die Biosynthese der Terpene Grundbausteine mit 5 C-Atomen verwendet werden. Erst 120 Jahre später wurde bei Bakterien entdeckt, dass die am Aufbau der Terpene beteiligten Enzyme, die Terpen-Synthasen, auch Substrate mit einer von 5 abweichenden Zahl von C-Atomen nutzen können. Die Nutzung nicht-klassischer Substrate trägt somit zur Vielfalt der Terpene bei.

586
Astronomie

Sonne, Mond und Sterne im Jahr 2021

Hans-Ulrich Keller

Die astronomische Vorschau gibt eine umfassende Übersicht aller am Sternenhimmel zu erwartenden Konstellationen und Ereignisse im Jahr 2021. Ein Höhepunkt ist die ringförmige Sonnenfinsternis, die – sofern das Wetter mitspielt – am 10 Juni von Mitteleuropa aus in ihren partiellen Phasen beobachtbar sein wird. Stets ist aber auch mit Unvorhergesehenem zu rechnen, weshalb es sich doppelt lohnt, den Blick für Stern- und Planetenkonstellationen zu schulen.

588
Nobelpreise

Nobelpreis Physik: Von der Theorie zum Nachweis Schwarzer Löcher

Der Nobelpreis für Physik 2020 geht zur Hälfte an den britischen Mathematiker und Physiker Roger Penrose. Die zweite Hälfte teilen sich die US-amerikanische Astrophysikerin Andrea Ghez und der deutsche Astrophysiker Reinhard Genzel. Penrose entwickelte das mathematische Rüstzeug, um zu beweisen, dass physikalische Singularitäten wie Schwarze Löcher eindeutig aus Einsteins Relativitätstheorie hervorgehen. Ghez und Genzel untersuchten mit den leistungsfähigsten heute verfügbaren Instrumenten jahrzehntelang die Bewegung von Sternen, die sich in unmittelbarer Nähe des Zentrums der Milchstraße befinden. Sie kamen unabhängig voneinander zum Schluss, dass sich dort ein Objekt mit einer Masse von über 4 Millionen Sonnenmassen befindet. Es handelt sich fast sicher um ein supermassives Schwarzes Loch.

603
Nobelpreise

Nobelpreis Chemie: Mit CRISPR/Cas auf dem Weg zum maßgeschneiderten Genom

Der Nobelpreis für Chemie geht in diesem Jahr an die beiden Biochemikerinnen Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna. Beide haben maßgebliche Beiträge dazu geliefert, dass das bakterielle Abwehrsystem CRISPR/Cas heute als maßgeschneiderte und programmierbare Genschere universell in der biomedizinischen Forschung zum Einsatz kommt und neben Fortschritten in Grundlagenforschung und Diagnostik vor allem Hoffnungen auf neue Gentherapien weckt.

606
Nobelpreise

Nobelpreis Physiologie oder Medizin: Entdeckung des Hepatis-C-Virus

Dieses Jahr wurden die beiden US-amerikanischen Virologen Harvey J. Alter und Charles M. Rice sowie der britische Biochemiker Michael Houghton mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin ausgezeichnet. Die drei Forscher haben die virale Ursache einer bis dahin nicht klassifizierten, chronischen Hepatitis entdeckt und somit die Eindämmung und Behandlung dieser aggressiven Leberentzündung möglich gemacht. Millionen von Menschenleben konnten dadurch vor den schwerwiegenden Folgen bewahrt werden.

609
Physik

Erstmalige Messung der Neutrinos aus dem CNO-Zyklus

Dem Forschungsteam des Borexino-Experiments in einem Untergrundlabor im Gran-Sasso-Massiv in den Abruzzen ist es erstmals gelungen, den Neutrinofluss aus dem zweiten Fusionsprozess in der Sonne, dem CNO-Zyklus, zu messen. Damit sind nun alle theoretischen Vorhersagen über die Energieerzeugung im Inneren der Sonne auch experimentell bestätigt.

612
Umweltforschung

Lockdown in China: Was sagen die Daten zur Luftverschmutzung?

Drei Wochen lang befand sich ganz China in einem strengen Lockdown. In dieser Zeit sanken die Emissionen zahlreicher Spurenstoffe in der Atmosphäre. In großen Teilen Chinas entsprachen die Konzentrations-Muster den Erwartungen der Wissenschaftler. In Nordchina stiegen die Partikelkonzentrationen jedoch in unerwarteter Höhe an. Dies ist nur mit der ungewöhnlichen Wettersituation zu erklären.

614
Ökologie

Bekämpfung invasiver Arten auf dem Palmyra- Atoll

Das Palmyra-Atoll liegt etwa 1600 Kilometer südwestlich von Hawaii nahe am Äquator im mittleren Pazifik. Nach seiner Entdeckung 1798 wurde es nicht dauerhaft bewohnt, doch förderten menschliche Aktivitäten seitdem die Besiedlung durch invasive Arten. Mit außergewöhnlichen Maßnahmen hat man 2011 die eingeschleppten Ratten ausrotten können, die eine Gefahr für bodenbrütende Vögel darstellen. Nun geht es um die Beseitigung der eingeschleppten Kokospalmen, die von der Aussrottungsaktion profitieren und tiefgreifenden Einfluss auf den Nährstoffkreislauf zwischen Land und Meer haben. Die Maßnahmen versprechen neue Erkenntnisse darüber, wie man die Widerstandsfähigkeit von Ökosystemen fördern kann und könnten Vorbildcharakter für ähnliche, von invasiven Arten betroffene Inseln haben.

616
Biochemie

Glycin-Weg der Kohlenstoff-Fixierung bei Desulfovibrio

Alle Lebewesen benötigen organisch gebundenen Kohlenstoff. Wenn sie diesen nicht direkt aufnehmen, müssen sie Kohlendioxid fixieren. Dazu kennt man bislang sechs verschiedene Fixierungswege. Ein siebter, der Glycin-Weg, wird seit längeren diskutiert. Jetzt konnte gezeigt werden, dass das Bakterium Desulfovibrio desulfuricans nicht nur - entgegen der bisherigen Lehrmeinung - autotroph wachsen kann, sondern dazu auch ausschließlich den biotechnologisch interessanten Glycin-Weg nutzt.

618
Bücher und Medien

Maja Hagerman: Herman Lundborg – Rätsel eines Rassenbiologen.

weiterlesen

620
Bücher und Medien

Quanten 7. Schriftenreihe der Heisenberg-Gesellschaft.

Hans-Ulrich Keller

weiterlesen

622
Internet-Tipps

Museen und Ausstellungen im Internet

Angesichts der aktuellen Corona-Pandemie, die auf absehbare Zeit zur Schließung von Museen geführt hat, geben wir hier einige Links zu virtuellen Ausstellungen und Rundgängen.

weiterlesen

628
Stichwort

Amusie

Reinhard Piechocki

Die Unfähigkeit, trotz intakter Sinnesorgane Tonfolgen und Rhythmen zu erkennen und diese vokal oder instrumentell wiederzugeben, wird als Amusie bezeichnet. Die Amusie ist entweder angeboren („kongenital“) oder erworben (infolge einer Schädigung des Gehirns).

629
Retrospektive

Vulkanismus – ein ehrfurchterweckendes Naturphänomen seit Menschengedenken

Martin Battran

631