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Seiten 569
bis 628
Editorial

Nunquam otiosus – Niemals müßig

Klaus Rehfeld

Ein jeder Jahreswechsel gibt Anlass, innezuhalten und mit dem Blick auf das Vergangene die Zukunft ins Auge zu fassen. So wurde an dieser Stelle wiederholt der Versuch unternommen, Entwicklungen eines Jahres nachzuzeichnen. Dieses Mal darf ich mir erlauben, noch weiter zurückblicken und Persönliches einfließen zu lassen, denn es ist der letzte Jahrgang der Naturwissenschaftlichen Rundschau, den ich als Herausgeber mit diesem Heft abschließe. Über 20 Jahre hatte ich das Privileg, die Zeitschrift zusammen mit vielen engagierten Autorinnen und Autoren, mit Mitarbeiterinnen des Verlagshauses und nicht zuletzt mit den Beiratsmitgliedern zu gestalten. Und ich erhielt die Gelegenheit, als Beobachter an wissenschaftlichen, technischen und wissenschaftspolitischen Entwicklungen teilzuhaben.

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569
Forschung

Die Dumbo-Oktopusse der sieben Weltmeere – 3D-Verfahren erlauben völlig neue Einblicke in die Biologie der Tiefsee-Kraken

Alexander Ziegler

Der fliegende Elefant Dumbo, der 1941 als Zeichentrick-Figur weltbekannt wurde, stand Pate für die populäre Benennung der cirrentragenden Oktopusse. Der Beitrag gibt eine Übersicht über die erstaunliche Vielfalt dieser derzeit nur 46 Arten umfassenden Gruppe und stellt Forschungsergebnisse vor, die mithilfe moderner bildgebender Verfahren und computerbasierter Visualisierung möglich wurden.

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Konzepte und Geschichte

Das „Gewissen der Wissenschaft“. Die Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina als Nationale Akademie

Michael Kaasch und Joachim Kaasch

Die älteste deutschsprachige Wissenschaftsakademie hat seit ihrem 350. Gründungsjubiläum 2002 einen tiefgreifenden Wandel durchgemacht. Aus der einstigen Gelehrtengesellschaft, die in ihrer wechselhaften Geschichte immer ideelle Klammer deutschsprachiger Wissenschaftler war und in ihren Reihen stets auch Mitglieder aus dem Ausland hatte, wurde 2008 eine Nationalakademie. Der Beitrag beleuchtet die Hintergründe und Debatten, die dieser Neuausrichtung vorangingen, die die Leopoldina einmal mehr vor die Herausforderung stellt, die Gratwanderung zwischen Bewahrung und Erneuerung zu bestehen.

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Konzepte und Geschichte

Rudolf Virchow und die Religion

Manfred Vasold

Rudolf Virchow gilt zu Recht als einer der großen Wegbereiter der modernen Medizin und darüber hinaus als Beispiel eines vorbehaltlosen Naturwissenschaftlers, der sich in öffentliche Debatten einmischte. Zeitlebens interessierte er sich auch für die Religion und ihre Bedeutung für Gesellschaft und Individuum. Er forderte eine strikte Trennlinie zwischen Glaube und Wissenschaft und äußerte sich sehr kirchenkritisch, ohne jedoch die Religion zu verdammen.

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Nobelpreise

Von der Komplexität natürlicher Systeme und dem Unterschied zwischen Wetter und Klima

Im Jahr 2021 würdigte das Nobelpreiskomitee in Oslo drei herausragende Forscherpersönlichkeiten für ihre „bahnbrechenden Beiträge zum Verständnis komplexer physikalischer Systeme“: Giorgio Parisi (½), Syukuro Manabe, und Klaus Hasselmann (zu je ¼). Mit ihrer Forschung haben die Drei dazu beigetragen, die Dynamik unserer Erde und die Grenzen der klassischen Physik besser zu verstehen. Das Nobelkomitee betont mit dieser Verleihung, dass die Beschreibung und das verbesserte Verständnis nichtlinearer, dynamisch vielschichtiger und interagierender zeitveränderlicher – also komplexer – Systeme eine der herausragenden Entwicklungen in der Physik des 20. Jahrhunderts war.

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Nobelpreise

Bahnbrechende asymmetrische Organokatalyse

Mit dem Nobelpreis für Chemie werden in diesem Jahr bahnbrechende Katalyseforschungen ausgezeichnet. Benjamin List, Chemiker und Direktor am Max- Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr, und der britischamerikanische Chemiker David Mac- Millan, Professor an der Princeton University und Direktor des Merck Center of Catalysis, erhalten die höchste wissenschaftliche Auszeichnung, weil sie vor rund 20 Jahren die asymmetrische Organokatalyse entwickelten. Darunter verstehen Chemiker die Steuerung oder Beschleunigung organischer Reaktionen mit Hilfe kleiner, metallfreier organischer Moleküle, die in der Regel aus den Elementen Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel oder Phosphor aufgebaut sind. Das Besondere an diesen Katalysatoren ist, dass sie eine chemische Reaktion ausschließlich zu einer sterischen Variante (Stereoisomeren), also asymmetrisch und selektiv, steuern können. Vor dem innovativen und nun ausgezeichneten Katalyse- Verfahren gab es nur zwei auch in der Industrie etablierte Arten von Katalysatoren: Metalle und Enzyme (Biokatalysatoren). Laut Nobelpreis-Komitee ist die asymmetrische Organokatalyse ein geniales Verfahren, das in der Pharmazie zur Entwicklung neuer Arzneimittel von großer Bedeutung ist und zudem viele Prozesse in der Chemie umweltfreundlicher macht.

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Nobelpreise

Physiologie oder Medizin: Wie wir Temperatur und mechanische Kräfte wahrnehmen

Den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin teilen sich in diesem Jahr David Julius und Ardem Patapoutian, die Rezeptoren des Temperatur- und des Tastsinns erstmals identifiziert und maßgeblich zu ihrer Charakterisierung beigetragen haben.

604
Nobelpreise

Übrige Nobelpreise | Verstorbene Nobelpreisträger

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Technik

Steuerung eines Roboterarms durch Hirnströme

Die kontaktlose Steuerung eines Roboterarms erfolgt mit Hilfe einer Gehirn-Computer-Schnittstelle. EEG-Signale eines Probanden, die durch Augmented Reality Technologie unterstützt werden, erlauben eine asynchrone und dynamische Arbeitsweise und erreichen eine Positionierungsgenauigkeit von 95%.

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Technik

Trinkwasser aus der Luft

Weltweit haben 2,2 Milliarden Menschen keinen oder ungenügenden Zugang zu sauberem Trinkwasser, obwohl dies von der UNO als Menschenrecht deklariert wurde; bis 2030 soll es weltweit verwirklicht werden. Die davon betroffenen Gebiete sind vor allem Afrika südlich der Sahara sowie Teile Indiens, der Mongolei, Indonesiens, der Philippinen und Neuguineas; dazu kommt die Westküste Mittel- und Südamerikas. In Küstennähe lässt sich das Problem relativ einfach durch konventionelle Destillation oder umgekehrte Osmose von Brack- oder Meerwasser lösen. Dazu ist aber viel Energie erforderlich. In küstenfernen Gebieten ist die Extraktion von Wasser aus der Luft oft das einzige Verfahren, um die Bevölkerung mit eigenem Trinkwasser zu versorgen. Die Versorgung mit importiertem Wasser kommt allein schon aus Kostengründen nur für einen Teil der Bevölkerung in Frage.

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Ökologie

Einfluss der Fische auf die Biogeochemie der Meere

In den Kohlenstoff- und Sauerstoffzyklen der Meere spielen Fische eine wichtige Rolle. Einerseits nehmen sie mit ihrer Nahrung große Mengen organisch gebundenen Kohlenstoffs in Form von Plankton, Meeresorganismen und kleineren Fischen auf. Zudem wird bei ihrem Metabolismus und ihrer Atmung Sauerstoff verbraucht. Andererseits geben sie Stoffwechselprodukte ab, vorwiegend in Form von Kot. Dieser wird wie auch die Fischleichen beim Sinken auf den Meeresgrund teilweise oxidiert, wobei weiterer Sauerstoff verbraucht wird. Ein erheblicher Teil organischen Kohlenstoffs wird in großer Tiefe dem Stoffkreislauf entzogen. Über diese Vorgänge gibt es wenig quantitative Daten; auch die weltweite Biomasse der Fische ist nur ungefähr bekannt. Dazu kommt, dass seit Beginn der industriellen Fischerei die Fischbestände in den Weltmeeren stark gelitten haben, was die dortigen biochemischen Zyklen beeinflusste. Aus Modellen dieser Vorgänge geht hervor, dass die industrielle Fischerei quantitativ ähnliche Auswirkungen auf die biogeochemischen Kreisläufe im Meer hatte wie der heutige anthropogene Temperaturanstieg, kombiniert mit Sauerstoffmangel, Versauerung mit Kohlensäure und Verschmutzung.

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Mikrobiologie

Gloeocapsoide schützen Chlamydomonas-Algen

Gemeinsam ist man stark! Dieses Prinzip verfolgen Chlamydomonas-Algen, wenn sie von Streptomyceten durch algizide Marginolactone bedroht werden und keinen Pilz haben, in dessen Myzel sie sich zum Schutz zurückziehen können. In diesem Fall bilden sie merkwürdige „vielzellige“ Gebilde, in denen die Einzelzellen von mehreren Zellmembranen und Zellwänden umgeben sind.

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Paläontologie

Ursprung der modernen Pferde

Die Domestikation der Pferde hat es dem Menschen ermöglicht, sich schnell und effizient über größere Distanzen fortzubewegen und dabei auch Lasten zu transportieren. Dies hat insbesondere auch die Kriegsführung entscheidend verändert. Lange Zeit hatten Forscher den Ursprung des modernen Hauspferds (Caballus caballus) in Zentralasien vermutet. Die Analyse alter DNA (aDNA) konnte diese Frage nun klären. So entstand das moderne Hauspferd in der Westeurasischen Steppe und hat sich von dort in der Welt ausgebreitet. Alle anderen Zuchtlinien wurden dadurch verdrängt, mit einer Ausnahme: Das Przewalski-Pferd lässt sich noch auf die in Zentralasien domestizierten Pferde zurückführen.

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Verhaltensforschung

Orang-Utans erlernen Werkzeuggebrauch individuell

Komplexer Werkzeuggebrauch ist vor allem von Primaten bekannt. Ob diese Fähigkeit individuell erworben oder bei Artgenossen abgeschaut wird, ist noch nicht ausreichend geklärt. Zwei Studien haben nun untersucht, ob in Zoos lebende Orang-Utans in Abwesenheit eines Rollenvorbilds in der Lage sind, eine Form von Werkzeuggebrauch zu erlernen, die bisher nur von Schimpansen bekannt ist.

614
Genetik

Gekoppelte Supergene für Sozialverhalten und Geschlechterverteilung bei Ameisen

Bei vielen Arten der Ameisengattung Formica gibt es sowohl monogyne Völker mit nur einer, als auch polygyne Völker mit mehreren Königinnen. Darüber hinaus ist bekannt, dass sich Formica- Kolonien häufig auf die Aufzucht von Männchen oder Jungköniginnen spezialisieren. Jetzt wurden zwei miteinander gekoppelte Supergene entdeckt, die beide Verhaltensweisen steuern.

615
Kurzmitteilungen

Chirurgische Masken schützen vor COVID-19

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Bücher und Medien

Ludwig Huber: Das rationale Tier – Eine kognitionsbiologische Spurensuche

Gerhard Medicus

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Bücher und Medien

Sigrid Zörgiebel-Schaefer und Gerhard Schaefer: Mysterium Mensch – Ein Weg zwischen Erleben und Erkennen

Reinhard Piechocki

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Internet-Tipps

Kopffüßer

Kopffüßer (Cephalopoda) gehören zu den bemerkenswertesten Weichtieren (Mollusca). Mit den ausgestorbenen Ammoniten und Belemniten waren sie bis zur Kreidezeit reich vertreten. Den rund 1000 rezenten Arten stehen etwa 30 000 fossile Arten gegenüber.

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Stichwort

Augmented Realilty – Erweiterte Realität

Eine Erweiterung der mit natürlichen Sinnen wahrnehmbaren Realität erfolgt durch Einbeziehen virtueller Elemente. Spezielle technische Geräte ermöglichen die Verschmelzung von realen und virtuellen Bildern in Echtzeit und mit hoher räumlicher Präzision. Es entsteht der Eindruck, als seien die virtuellen Elemente in der Realität fest verankert, für den Betrachter ergibt sich damit ein um zusätzliche Informationen angereichtes (augmentiertes) Gesamtbild.

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Retrospektive

Überall begleite(te)n Insekten auch als Schädlinge den Menschen

Martin Battran

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