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Spektrum Extra: Datengetriebene Wissenschaft: Zerren an Biomolekülen im Computer

Mechanische Kräfte sind lebenswichtig - im großen wie im kleinen Maßstab. Eine Forschungsgruppe am Heidelberger Institut für Theoretische Studien untersucht ihre Wirkung auf der kleinsten Ebene: vom Protein bis hin zur einzelnen chemischen Bindung.
Zerren an Biomolekülen
Ob Pflanze oder Säugetier, kein Lebewesen kann ohne Einwirkung mechanischer Kräfte überleben. Ein beeindruckendes Beispiel dafür kommt aus der Raumfahrt: Während eines mehrwöchigen Aufenthalts im All würde ein Astronaut ohne spezielles Krafttraining einen erheblichen Teil seiner Knochenmasse verlieren. Woran liegt das? Der menschliche Körper erneuert ständig sein Knochengewebe und baut es dafür kontinuierlich ab. Der gleichzeitige erneute Aufbau hängt allerdings davon ab, wie stark der Knochen benutzt wird – das heißt, in welchem Maß Kräfte durch Stehen, Gehen und Laufen darauf einwirken. Im Weltall ist die Gravitation um ein Vielfaches geringer als am Erdboden, was die Belastung der Knochen stark reduziert und ihren Wiederaufbau verzögert. Nur das Krafttraining im All verhindert also, dass ein Raumfahrer mit stark geschwächtem Skelett auf die Erde zurückkehrt.

Der große Einfluss mechanischer Kräfte auf das Leben zeigt sich selbst auf der Ebene einzelner Zellen...

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