Spektrum der Wissenschaft Januar 2013

Inhalte dieser Ausgabe

Editorial

Inhaltsverzeichnis

Leserbriefe

Spektrogramm

Bild des Monats

Forschung Aktuell

Der Golfstrom wird vorerst nicht schwächer. Damit bleibt das Klima in Nordwesteuropa wie es ist. Für langfristige Aussagen der Klimamodelle sind jedoch neue Daten vonnöten.

Fernheizung Europas bleibt aktiv

 
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Entwarnung: Der Golfstrom erlahmt vorerst nicht. Das wohltemperierte Wasser, das er aus der Karibik heranführt, hält Nordwesteuropa also weiterhin warm. Für längerfristige Vorhersagen müssen Forscher aber die Wechselwirkung zwischen Meeresströmungen und Klima besser verstehen.
Neunaugen haben einige genetische Gemeinsamkeiten mit entfernten Verwandten - den Knochenfischen -, die sich in näher verwandten Arten nicht finden lassen. Springende Gene sind die Ursache.

Austausch von Genen zwischen verschiedenen Wirbeltierarten

 
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Die urtümlichen Neunaugen haben einiges Erbmaterial mit manchen viel "moderneren" Knochenfischen gemeinsam – allerdings nicht von alters her. Offenbar sind hier Gene von einer Art zur anderen gesprungen.
Das alte Konzept in neuem Gewand: Dank ein paar ausgefeilten Tricks ist der Maser der 2. Generation einfacher zu handhaben und leistungsstärker.

Der zweite Frühling des Masers

 
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Der Vorgänger des Lasers ist fast vergessen: Sein Betrieb war viel zu aufwändig. Britische Forscher hauchten dem Mikrowellenstrahler nun neues Leben ein, indem sie mit ein paar Tricks seine wesentlichen Nachteile behoben.

Springers EINWÜRFE

Wissenschaft im ...

Themen

Die Grenzen zwischen Wachen und Schlafen sind fließend. Nach der Theorie des lokalen Schlafes können auch nur einzelne Hirnbereiche inaktiv sein. Bei so genannten Aufwachstörungen kann es zu Schlafwandeln kommen. Ob der Betreffende währenddessen unbewusst anderen Gewalt antun kann, bleibt zu erforschen.

Schlafwandler als Mörder

 
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Lange haben Forscher strikt zwischen Schlafen und Wachen unterschieden. Diese Trennlinie verwischt nun zunehmend. Das hat praktische Auswirkungen, etwa in der Rechtsprechung, wenn sich die Frage stellt, ob ein Verbrechen beim Schlafwandeln begangen wurde – oder wissentlich.
Unser Darm enthält Billionen von Bakterien und Abwehrzellen. Durch die Wechselwirkung zwischen beiden lernt das noch reifende Immunsystem von Kleinkindern, zwischen gefährlichen und harmlosen Keimen zu unterscheiden. Unter anderem die kindliche Ernährung spielt daher eine wichtige Rolle.

Aus dem Bauch heraus

 
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Die Darmflora scheint eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Allergien zu spielen. Offenbar hilft sie dem sich entwickelnden Immunsystem von Kleinkindern, zwischen gefährlichen und harmlosen Stoffen zu unterscheiden. Jetzt gilt es, diese Erkenntnis zur Vorbeugung und Therapie von Allergien zu nutzen.
Forscher suchen nach seltenen Genvarianten, die für Allergien verantwortlich sein könnten.

Blick ins Erbgut

 
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An der Entstehung von Allergien könnten seltene Genvarianten beteiligt sein. Sie lassen sich durch das Sequenzieren vollständiger Genome und mit anderen neuen Techniken erkennen.
Patienten mit krankhaft geschädigter Oberhaut leiden überdurchschnittlich häufig an Allergien. Dabei beeinträchtigen genetische Mutationen die Ausbildung der Hautbarriere.

Risse in der Mauer

 
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Neue Erkenntnisse über die Barrierefunktion der Haut werfen ein Licht darauf, wie Allergien entstehen.
Die äußere Membran von Zellen stellt für viele therapeutisch interessante Moleküle eine unüberwindliche Barriere dar. Nicht aber für spezielle Peptide: Sie können ungehindert passieren und damit als Transporter für neuartige Medikamente dienen.

Molekulare Türöffner

 
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Die äußere Membran von Zellen stellt für viele therapeutisch interessante Moleküle eine unüberwindliche Barriere dar. Spezielle Peptide können hier als Transporter dienen und damit das Zellinnere für diese Stoffe zugänglich machen. Das ermöglicht neuartige, hochspezifische Medikamente und Therapien, etwa gegen Krebs.
Turbulenzen und Chaos sind das letzte große Rätsel der klassischen Physik. Mit neuartigen Windkanälen, Wolkenexperimenten und Simulationen enthüllen Forscher neuerdings Details, die sich bisher der Beobachtung entzogen. Die neuen Erkenntnisse dienen dem Verständnis von Prozessen in Biologie und Hirnforschung, finden aber auch bei Netzwerken zur Stromversorgung Anwendung.

Großer Wirbel um die Turbulenz

 
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Göttinger Forscher erkunden das Verhalten turbulenter Strömungen, einer speziellen Form dynamischer und selbst organisierter Systeme. Ihre mathematisch-physikalischen Methoden wenden sie inzwischen auch auf Phänomene der Biologie, Medizin und Hirnforschung an.

Interview

Der Göttinger Wissenschaftler erläutert die Anwendungen der Strömungsdynamik und Turbulenzforschung.

"Jetzt gibt es erstmals eine Chance, das Turbulenzproblem zu lösen"

 
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Eberhard Bodenschatz vom Göttinger Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation über das turbulente Leben eines Strömungsforschers, die Schönheit von Wolken und was das mit dem Leben und dem Bau von Sandburgen zu tun hat. Kurz vor dem Interviewtermin kam er aus den Alpen zurück.

Themen

Gewitterwolken emittieren energiereiche Gammastrahlung in einige Millisekunden währenden Ausbrüchen. Mögliche Erklärungen für das Phänomen beruhen auf starken elektrischen Feldern, die im Innern von Wolken Elektronenlawinen auslösen.

Gammablitze aus den Wolken

 
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Seit 20 Jahren wissen Physiker, dass Gewitter energiereiche Gammastrahlung emittieren. Doch wie und warum, dieses Rätsel lösen sie erst jetzt Stück für Stück.

Schlichting!

Grenzen des Wachstums

 
68
Die Tröpfchenverteilung auf beschlagenen Glasscheiben ist immer noch für eine Überraschung gut.

Themen

Die Gärten des spanischen Kalifats al-Andalus waren vermutlich Vorreiter für die italienischen Renaissancegärten des 15. Jahrhunderts. Bislang beruhte diese These vor allem auf muslimischen Texten, kaum auf archäologischen Grabungen. Die Untersuchung einer Gartenanlage bei Córdoba lässt nun zudem vermuten, dass das neue Menschenbild der Renaissance von muslimischen Errungenschaften inspiriert war.

Muslimische Wurzeln der Renaissance?

 
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Das islamische Reich al-Andalus gilt schon lange als Vermittler antiken Wissens an die Höfe Italiens. Archäologische Untersuchungen einer Gartenanlage bei Córdoba lassen nun vermuten, dass das neue Menschenbild der Renaissance zudem von muslimischen Errungenschaften inspiriert war.
Manche Irrtümer bringen die Forschung voran: Sie liefern wichtige Denkanstöße, und mitunter verändern sie sogar das wissenschaftliche Weltbild.

Fruchtbare Irrtümer

 
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Die meisten Forschungsfehler sind einfach nur ärgerlich und meist schnell wieder vergessen. Doch manche Irrtümer erweisen sich als gar nicht so unnütz: Sie liefern wichtige Denkanstöße, und mitunter verändern sie sogar das wissenschaftliche Weltbild.

Chemische Unterhaltungen

Einige neue Verbindungen überraschen, weil es sich um Abwandlungen vertrauter Strukturelemente oder um die Kombination von Molekülen handelt, die bis dato als inert galten.

Überraschungen aus der Molekülwelt

 
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Chemiker entdecken immer wieder Verblüffendes – etwa eine Verbindung zwischen Gold und dem Edelgas Xenon. Manchmal ist ein Ergebnis aber gar nicht so erstaunlich, wie es zunächst aussieht.

Themen

Gehirnwellen können Mauszeiger, Roboterarme und demnächst sogar einen Ganzkörperanzug steuern. Mit einem solchen Exoskelett werden Querschnittsgelähmte und andere Patienten mit Bewegungsbeeinträchtigungen wieder gehen können. Die Bewegungen der Körperprothese werden durch von der Hirnrinde abgeleitete Signale ausgelöst, die ein Computer in digitale Maschinenbefehle übersetzt.

Bewegender Geist

  (kostenfrei)
90
Dass Gelähmte eines Tages ihre künstlichen Gliedmaßen bloß mit der Kraft ihrer Gedanken steuern, ist keine Sciencefiction mehr. Schon in wenigen Jahren könnte eine Ganzkörperprothese die verlorene Beweglichkeit wiederherstellen.

Rezensionen

Atemberaubendes Feuerwerk

 
98
Bruno P. Kremer über "Vulkane. Schöpfung und Zerstörung" von Martin Rietze und Marc Szeglat

Deutschland schafft Sarrazin ab

 
99
Arne Baudach über "Der Mythos vom Niedergang der Intelligenz. Von Galton bis Sarrazin: Die Denkmuster und Denkfehler der Eugenik" von Michael Haller und Martin Niggeschmidt (Hg.)

Der lange Weg von Gregor Mendel zu Craig Venter

 
102
Maren Emmerich über "GENial! Was Klonschaf Dolly den Erbsen verdankt. Ein Streifzug durch die Genetik" von Ernst Peter Fischer und "Eine kurze Geschichte der Genetik" von Rolf Knippers

Das Buch der Niederlagen

 
104
Jörg Wipplinger über "Öko-Krieger. Eine neue Generation kämpft für unseren Planeten" von Emily Hunter

Vorschau

Themen

Gehirn und Geist / Emde Grafik

Außer Gefecht

  ist PLUS
107

Nach einem schweren Autounfall wird Herbert Meier in die Notfallaufnahme eingeliefert. Seine Wirbelsäule ist mehrfach gebrochen, das darin verlaufende Rückenmark verletzt, und auf dem Weg ins Krankenhaus setzt die Atmung aus. Ein Team von Ärzten versorgt den Mann, stabilisiert seine Wirbelsäule und entlastet das zwischen den gebrochenen Wirbeln eingeklemmte Rückenmark. Nach mehreren Stunden geben die Mediziner endlich Entwarnung - Meier ist außer Lebensgefahr. Er atmet selbstständig, und bald darauf verschwinden auch die Lähmungserscheinungen in seinen Armen. Eine Woche später dann die erschütternde Wende: Der Patient stirbt an Blutvergiftung infolge einer Lungenentzündung.

Im Schnitt kommt es in Deutschland alle sechs Stunden zu einem Unfall mit Rückenmarksverletzung. Dank verbesserter medizini­scher Versorgung überleben heute jedoch viel mehr Betroffene als früher ...

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