Spektrum der Wissenschaft Dezember 2012

Inhalte dieser Ausgabe

Editorial

Inhaltsverzeichnis

Leserbriefe

Spektrogramm

Bild des Monats

Forschung Aktuell

Ausgereifte menschliche Hautzellen können wieder zu unspezialisierten Stammzellen umprogrammiert werden und so als Grundlage für die Produktion anderer spezialisierter Zellen dienen.

Keine Einbahnstraße

 
20
Die Entwicklung kann bei Organismen nicht nur von der Stammzelle zum spezialisierten Gewebe ablaufen, sondern – mit etwas Nachhilfe – auch umgekehrt. Mit der gezielten Reprogrammierung von bereits ausgereiften Zellen revolutionierten John Gurdon und Shinya Yamanaka die Stammzellforschung und wurden dafür mit dem Nobelpreis für Medizin oder Physiologie geehrt.
Der Nobelpreisträger Serge Haroche beobachtete Photonen, die er zwischen zwei Spiegeln hin- und hersausen ließ, ohne sie zu stören, indem er sie in Kontakt mit Rydbergatomen brachte. Diese Atome reagieren sehr empfindlich auf Photonen, so dass sich die Umlaufbahnen der Elektronen geringfügig, aber messbar, änderten.

Auszeichnung für Quantendompteure

 
22
Zwei Forschern gelang es in unterschiedlichen Versuchsreihen, das Verhalten von Quantensystemen in ungeahnten Details zu analysieren. Sie bahnten damit auch den Weg zum Quantencomputer.
Robert Lefkowitz und Brian Kobilka entschlüsselten die Wirkungsweise des Adrenalinrezeptors. Nachdem er das Hormon gebunden hat, vollzieht er eine Konformationsänderung. Diese ermöglicht, dass das G-Protein andocken kann und aktiviert wird.

Enthüllungen aus dem Reich der Sinne

 
24
Der Chemienobelpreis 2012 ging an die US-Forscher Robert Lefkowitz und Brian Kobilka. Sie entschlüsselten Struktur und Funktion des Adrenalinrezeptors, der die wichtigste Gruppe von Schaltstellen für die Kommunikation von Zellen mit ihrer Umwelt repräsentiert.
Lloyd Shapley (links) und Alvin E. Roth (rechts) erhielten den Wirtschaftsnobelpreis 2012 für ihre Arbeiten zur kooperativen Spieltheorie.

Junge Ärzte und Eheglück

 
27
Lloyd S. Shapley und Alvin E. Roth erhalten den diesjährigen Wirtschaftsnobelpreis für ihre Arbeiten zur kooperativen Spieltheorie.

Springers EINWÜRFE

Themen

Neuere Forschungen decken nur langsam die eigentlichen Mechanismen, die hinter den Allergien stecken, auf.

Allergien - Geißeln des 21. Jahrhunderts

 
30
Die vierteilige Serie zielt auf die Erforschung von Ursachen der Überempfindlichkeitsreaktionen, die aus Umweltreizen, Ernährung und genetischen Verlagungen resultieren, und beleuchtet neue Therapieansätze.
Allergien entwickeln sich oft in einer typischen Reihenfolge, die als atopischer Marsch bezeichnet wird.

Eine Allergikerkarriere

 
31
Allergien kommen selten allein. Neue Forschungsergebnisse könnten erklären, weshalb viele Kinder mit allergischen Ekzemen später auch noch Asthma, Heuschnupfen und Nahrungsmittelunverträglichkeiten entwickeln.
Der westliche Lebenstil - eine Verbindung aus Ernährung, Freizeitgestaltung, gesteigerter Hygiene und weiteren Faktoren - führt zu Allergien.

Allergien auf dem Vormarsch

 
34
Wir werden immer anfälliger für Überempfindlichkeitsreaktionen. Trägt nur verbesserte Hygiene die Schuld – oder gibt es noch andere Ursachen?
Allergiker können ihre Autoimmunreaktion gegen ein bestimmtes Nahrungsmittel womöglich langsam abtrainieren - durch orale Desensibilisierung mit kleinen Dosen.

Wenn im Essen der Tod lauert

 
38
In klinischen Studien untersuchen Forscher, ob sich Allergiker vor potenziell tödlichen Immunreaktionen gegen Lebensmittel schützen lassen – indem sie behutsam daran gewöhnt werden.
Kinder mit Neurodermitis haben eine so trockene Haut, dass diese schon auf kleinste Reizungen wie Schweiß, Seife oder scheuernde Kleidung mit Entzündungen reagiert.

Was tun gegen Neurodermitis?

 
42
Entzündliche Hautausschläge bei Kleinkindern nehmen rapide zu. Oft bereiten sie den Weg für eine Allergikerkarriere – ein Grund, von Anfang an energisch dagegen vorzugehen.
Fällt in Stresssituationen eine wichtige Steuerzentrale unseres Gehirns, der präfrontale Kortex, aus, kommt es zu Denkblockaden und Verhaltensstörungen.

Biologie des Blackouts

 
44
Hirnregionen, die der Selbstkontrolle dienen, reagieren auf Stress mitunter hochempfindlich. Wenn sie ausfallen, bricht impulsives Verhalten durch, und Denkblockaden setzen ein.
Hoffungsträger Kernfusion: Mit dem Reaktor Wendelstein 7-X wäre das Energieproblem gelöst und ein großer Teil des Energiebedarfs der Menschheit gedeckt. Bis dahin müssen seine Entwickler aber noch viele Herausforderungen meistern.

Der lange Weg zum künstlichen Sonnenfeuer

 
58
Auf der Kernfusion ruhen viele Hoffnungen. Sie könnte sich als verhältnismäßig saubere und nahezu unerschöpfliche Energiequelle erweisen und in einigen Jahrzehnten einen beträchtlichen Teil des Strombedarfs der Menschheit decken. Doch ob das klappt, ist ungewiss. Denn Fusionsreaktoren stellen ihre Entwickler laufend vor neue Herausforderungen.

Interview

Sibylle Günter ist Wissenschaftliche Direktorin des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik und leitet die Abteilung Tokamaktheorie.

"Von Meilenstein zu Meilenstein"

 
64
Bis zum ersten Fusionskraftwerk ist es noch ein langer Weg. Lohnt es sich überhaupt, ihn zu gehen? "Spektrum der Wissenschaft" hat mit Sibylle Günter gesprochen, der Wissenschaftlichen Direktorin des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik in Garching.

Schlichting!

Weihnachtliche Reflexionen

 
68
Ordnet man spiegelnde Glaskugeln in Tetraederform an, tauchen in den fraktalen Reflexionsmustern unendlich viele "Weihnachtsbäume" auf.

Themen

Bronzestatuen von Kaisern und Göttern – wie das von Marc Aurel - signalisierten Roms Macht auch am Rand des Imperiums. Die Kunst des Bronzegusses war im Römischen Reich hoch entwickelt. Lebens- bis überlebensgroße Standbilder wurden sogar in Serie gefertigt.

Goldene Zeiten am Limes

 
70
Bronzestatuen von Kaisern und Göttern signalisierten Roms Macht auch am Rand des Imperiums. Die Überreste dieser Zeugnisse antiken Kunsthandwerks werden seit Kurzem untersucht. Dabei überrascht die Forscher vor allem die Vielfalt der eingesetzten Vergoldungstechniken.

Essay

Dass Wohlstand und Glück nicht miteinander korrelieren müssen, postulierte der US-Ökonom Richard Easterlin. Neuere Studien überraschen mit neuen Einsichten.

Die Vermessung des Glücks

 
76
Ökonomen suchen nach einem neuen Verständnis von Lebensqualität und Wohlstand. Sie überraschen dabei mit neuen Einsichten, die aber mit Vorsicht interpretiert werden sollten.

Mathematische Unterhaltungen

Die kooperative Spieltheorie kann ausgehend von einer bestimmten Anzahl von Individuen einer Gruppe und deren Präfenzen füreinander die stabilste Partnerwahl vorhersagen.

Verkuppeln auf Mathematisch

 
82
Kombinatorische Optimierung verhilft vielleicht nicht zu ewigem Eheglück, aber doch zu einer geringeren Scheidungsrate.

Themen

Um vor einem bevorstehenden Kollaps von bedrohten Ökosystemen in Zukunft warnen zu können, bedienen sich Forscher mathematischer Modellierungen des Verhaltens der Nahrungsbeziehungen. Mit Experimenten, so wie hier die Forellenbarsche, die als Kopf der Nahrungskette in einem kleinen nordamerikanischen See ausgesetzt wurden, lassen sich die Simulationen überprüfen.

Frühwarnsystem für bedrohte Welten

  (kostenfrei)
88
Mitunter brechen komplexe Ökosysteme scheinbar überraschend zusammen. Doch solche Desaster kündigen sich an und wären oft noch abwendbar, würde man die Vorboten erkennen. Dafür nutzen Forscher zunehmend mathematische Modellierungen.

Im Rückblick

Themen

Das Programm "Bolshoi" simuliert das Weltall als Würfel mit einer Milliarde Lichtjahre Kantenlänge – viel kleiner als das echte. Und doch kommt der Endzustand des nachgemachten Universums der heutigen Gestalt des echten überraschend nahe.

Das Universum in der Kiste

 
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Das Programm "Bolshoi" simuliert das Weltall als Würfel mit einer Milliarde Lichtjahre Kantenlänge – viel kleiner als das echte. Dabei müssen acht Milliarden gedachte Massenpunkte jeweils 200 Millionen Sonnenmassen vertreten. Und doch kommt der Endzustand des nachgemachten Universums der heutigen Gestalt des echten überraschend nahe!

Rezensionen

Tierbilder als Kunstwerke

 
105
Frank Thommen über "Ganz nah. Porträts von Tieren" von Tim Flach

Etwas bewegen

 
106
Tanja Neuvians über "Die Macht der Gewohnheit. Warum wir tun, was wir tun" von Charles Duhigg

Kurzrezensionen

 
108
"Die Entdeckung der Landschaft. Einführung in eine neue Wissenschaft" von Hansjörg Küster; "Auf der Suche nach den ältesten Sternen" von Anna Frebel; "Der perfekte Tipp. Statistik des Fußballspiels" von Andreas Heuer; "Paläontologie. 100 Jahre Paläontologische Gesellschaft" von Thomas Martin, Wighart von Koenigswald, Gudrun Radtke, Jes Rust (Hg.)

Im Strudel der Lüge

 
109
Frank Schubert über "Ein tiefer Fall" von Bernhard Kegel

Vorschau

Weitere Rubriken

In den 1970er Jahren drangen erstmals Raumsonden in das Reich der Gasriesen und ihrer Monde und Ringe vor. Voyager 2 gelang es wegen einer besonderen Stellung der äußeren Planeten zueinander, alle vier Gasplaneten zu besuchen und sie erstmals im Detail zu erkunden. Und sie ist noch aktiv.

Reisen zu den Planeten

  ist PLUS
111
In den 1970er Jahren drangen erstmals Raumsonden in das Reich der Gasriesen und ihrer Monde und Ringe vor. Zudem wurden auch die kleinen Himmelskörper im Sonnensystem zu Zielen der interplanetaren Raumfahrt.
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