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Spektrogramm


Bodenhaltung von Dinosauriern

Langhalsige pflanzenfressende Riesensaurier waren kaum in der Lage, ihren Kopf schwanengleich in große Höhen zu erheben, wie oft in Bildern dargestellt. Statt dessen zeigen Computersimulationen von Skeletten des Diplodocus und des Apatosaurus, daß diese eher bodennahe Vegetation verzehrten, als die Baumwipfel abzufressen. Ausgangspunkt der Forschungen von Kent A. Stevens von der University of Oregon und J. Michael Parrish von der Northern Illinois University war das von Stevens entwickelte Programm DinoMorph. Damit lassen sich detaillierte digitale Modelle von Skeletten manipulieren und deren Bewegungsmöglichkeiten studieren. Stevens und Parrish vermaßen ausgestellte Skelette und modellierten die fehlenden Bandscheiben nach denjenigen von Vögeln und Krokodilen. Bei den Simulationen zeigte sich, daß die gigantischen Pflanzenfresser mit ihren Köpfen wohl höchstens eine Höhe von vier (Diplodocus) beziehungsweise sechs Metern (Apatosaurus) erreichten – ein wichtiger Befund, der ein treffenderes ökologisches Bild der Sauropoden ermöglicht. (Science, Bd. 284, S. 798)

Monarche in Gefahr

Pollen von transgenem Mais schaden den Raupen des Monarch-Schmetterlings (Danaus plexippus). Zu diesem Befund kommt John E. Losey von der Cornell University in Ithaca (New York). Er führt das Larvensterben auf ein Gift des Bakteriums Bacillus thuringensis (Bt) zurück. Teile seines genetischen Materials wurden in die Maispflanze eingebaut, um sie resistenter gegen Schädlinge zu machen. Losey bestäubte in Versuchen Blätter des Wolfsmilchgewächses – der hauptsächlichen Futterpflanze der Monarch-Larven – mit Pollen des Bt-Maises. Nach vier Tagen hatten nur 56 Prozent der Raupen überlebt; auch die restlichen 44 Prozent fraßen weniger und wuchsen langsamer als Tiere auf unbehandelten Blättern. Da ein Großteil der Monarch-Population im Mittleren Westen der USA vorkommt, dem sogenannten Getreidegürtel, könnte das Anbauen von Bt-Mais eine ernsthafte Bedrohung für den Schmetterling darstellen. (Nature, Bd. 399, S. 214)

Vom Schätzen und Zählen

Unseren mathematischen Fähigkeiten liegen zwei verschiedene Arten von Gehirnaktivität zugrunde. Zu diesem Schluß gelangt eine Arbeitsgruppe französischer und amerikanischer Forscher unter Leitung von Stanislas Dehaene. Die Forscher ließen Testpersonen, die sowohl Russisch als auch Englisch fließend sprachen, eine Reihe von Rechenaufgaben lösen. Zuvor waren den Teilnehmern die nötigen mathematischen Fähigkeiten in einer der beiden Sprachen vermittelt worden. Dabei fanden die Wissenschaftler heraus, daß die Probanden bis zu einer Sekunde länger brauchten, wenn das Problem in der anderen Sprache gestellt wurde. Bei Näherungsaufgaben trat dagegen keine solche „Umschaltpause“ auf.

Den Grund dafür zeigten räumlich aufgelöste Darstellungen der Gehirnaktivität. Bei exakten Berechnungen wurde der Frontallappen stärker durchblutet – ein Bereich, in dem auch Assoziationen zwischen Wörtern hergestellt werden. Mathematische Schätzungen fanden hingegen eher in den linken und rechten Scheitellappen des Gehirns statt – ein neuronales Netzwerk, das für die visuelle und räumliche Vorstellung verantwortlich ist. Nach Ansicht der Forscher könnten diese Erkenntnisse für die Entwicklung besserer mathematischer Lehrmethoden genutzt werden. (Science, Bd. 284, S. 970)

Hoffnung auf Insulinpille

Eine Substanz aus einem afrikanischen Pilz vermag den Blutzucker zu senken. Anders als das Peptidhormon wird der zu den Chinonen zählende Stoff aber nicht von den Magensäften zersetzt. Deshalb hegen Wissenschaftler nun die Hoffnung, einen Insulin-Ersatz zu entwickeln, den Diabetes-Patienten als Pille schlucken können, während sie sich das Insulin spritzen müssen. Bei Zhang und David Moller von den Merck Research Laboratories in New York entdeckten die besondere Wirkung des Chinons aus dem Schlauchpilz Pseudomassaria (Bild) beim Reihentest von etwa fünfzigtausend synthetischen und natürlichen Stoffen an Hamster-Eierstockzellen. Diese waren genetisch so verändert, daß sie menschliche Insulinrezeptoren produzierten. Vorläufige Tests an mutierten Mäusen, die die klassischen Diabetessymptome aufwiesen, verliefen vielversprechend. So sprachen nicht nur die Insulinrezeptoren auf das Chinon an, sondern dieses senkte auch den stark angestiegenen Blutzuckerspiegel um bis zu 50 Prozent. Wenn es an den Insulinrezeptor andockte, aktivierte er bestimmte Proteine, welche die Aufnahme von Glukose durch Zellen ermöglichen. (Science, Bd. 284, S. 975)

Uralte Etiketten

Funden in einer pakistanischen Ausgrabungsstätte zufolge könnte die Schrift früher entstanden sein als bisher angenommen. Auf 5500 Jahre alten Tonscherben der Harappa- oder Indus-Kultur fanden sich Symbole, die Ähnlichkeit mit der später entstandenen Indus-Schrift aufweisen. Bislang gelten Mesopotamien und Ägypten als die Wiegen der Schrift. Richard Meadows von der Harvard University, der das Harappa Archaeological Research Project leitet, glaubt, daß die primitiven Gravuren als Inhaltsangabe von Tongefäßen dienten. Eine Entzifferung dürfte fast unmöglich sein, denn die Sprache der Harappa ist ausgestorben und lebte auch in keiner anderen fort.

Größtes künstliches Biomolekül

Die Schwierigkeit bei der Herstellung künstlicher Eiweißstoffe (etwa für neue Medikamente) liegt in der Nachahmung der für die Funktion des Proteins nötigen Faltung. Die längsten künstlichen Moleküle bestanden bislang aus etwa 30 Aminosäuren – den Grundbausteinen aller Proteine. Wissenschaftler der Pennsylvania State University in University Park haben diese Zahl nun fast verdreifacht. Im Gegensatz zu bisherigen Bemühungen versuchten sie jedoch nicht, eine natürlich vorkommende Proteinstruktur zu kopieren. Als Muster für das Alpha-3-D genannte Molekül diente zwar ein Eiweißmolekül, das im Bakterium Staphylococcus aureus vorkommt, seine Form – drei sich gegen den Uhrzeigersinn windende Spiralen – basiert jedoch nicht auf einem natürlichen Protein. (Proceedings of the National Academy of Science, Bd. 96, S. 5486)

Mondentdeckung mit Verspätung

Auf 13 Jahre altem Bildmaterial von Voyager 2 wurde jetzt ein neuer Trabant des Uranus entdeckt. Erich Karkoschka vom Lunar and Planetary Laboratory der University of Arizona in Tuscon sichtete etwa 300 Bilder, welche die Raumsonde bei ihrem Vorbeiflug am Uranus im Jahre 1986 aufgenommen hatte, um bessere Bahndaten für die bekannten Monde zu berechnen. Ein winziger Lichtpunkt auf sieben der Aufnahmen fand sich unerwartet weder in den Sternkarten, noch handelte es sich um einen der bekannten Satelliten des Uranus. Damit war Karkoschka die Entdeckung des 18. Uranusmondes gelungen, der die vorläufige Bezeichnung S/1986 U 10 trägt, da es sich um den zehnten Mond handelt, der auf den Bildern von 1986 entdeckt wurde – die ersten neun Monde konnten bereits kurz nach Empfang der Aufnahmen identifiziert werden. Der neue Begleiter ist ungefähr 51000 Kilometer vom Uranus entfernt und benötigt für eine Umrundung des Planeten 15 Stunden und 18 Minuten. Mit einem Durchmesser von etwa 40 Kilometern hat er eine ähnliche Größe wie der Komet Hale-Bopp.

Das Muskelspiel des Kohlenstoffs

Nanoröhrchen aus graphitartigem Kohlenstoff haben nicht nur ein äußerst geringes Gewicht und eine rekordverdächtige Elastizität, sondern gehören auch zu den stärksten Fasern überhaupt. Ein internationales Team von Wissenschaftlern aus Australien, Italien, den USA und vom Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart hat nun untersucht, wie größere Strukturen aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen (siehe Bild) elektrische in mechanische Energie umwandeln. Wie in natürlichen Muskeln agieren dabei Milliarden von einzelnen, nur wenige Nanometer großen Fasern synchron und verrichten mechanische Arbeit. Dies demonstrierten die Forscher an sogenanntem „Bucky Paper“ – einem freitragenden Film aus Nanoröhrchen. Beim Anlegen einer Spannung dehnte er sich aus, da die chemischen Bindungen zwischen den Kohlenstoffatomen im elektrisch neutralen Zustand am kürzesten sind. Aufgrund der hohen Zugfestigkeit und eines günstigen Wirkungsgrads besitzen die Nanoröhrchen ein großes Anwendungspotential. Zum Beispiel könnten die „künstlichen Muskeln“ in Aktoren, das sind die bewegungserzeugenden Bauteile von Robotern, eingesetzt werden. (Science, Bd. 284, S. 1340)


Aus: Spektrum der Wissenschaft 7 / 1999, Seite 30
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH

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