13,8 Milliarden Jahre nach dem Urknall: Zwei Wissenschaftler planen, auf der kosmischen Welle zu surfen.

Riding Early Waves

Zwei fiktive Mitarbeiter des Max-Planck-Instituts für Astrophysik, die passionierte Surfer sind, machen sich auf, um das frühe Universum zu erkunden. Nicht um dort ernsthaft Wissenschaft zu betreiben, sondern um auf den Wellen des Urknall-Plasmas einen Wellenritt zu erleben. Schnell stellen sie jedoch fest, dass sie ohne ihr Physik-Wissen nicht weit kommen.

Ohne den Anspruch Lehrbuch- oder gar Wissenschaftstexte zu ersetzen, wird der Leser auf amüsante Weise so durch eine Reihe von Phänomenen des kosmischen Mikrowellenhintergrundes geführt. Sogar eines der ungelösten Rätsel der Kosmologie, der seltsame "Cold Spot" im Mikrowellenhintergrund, bekommt eine neue Erklärung. [Zum Comic]

Bei dämmerungs- bis nachtaktiven Säugetieren wie der Katze haben die Stäbchen-Photorezeptoren des Auges eine invertierte Zellkern-Architektur, während die Stäbchen der tagaktiven Säuger wie des Javaneraffen eine konventionelle Kernarchitektur aufweisen.

Die Augen nachtaktiver Säugetiere verfügen über besonders viele hochempfindliche Stäbchen, jene Sehzelltypen, die für das Nachtsehen zuständig sind. Damit können sie noch Licht wahrnehmen, dessen Intensität millionenfach unter der des Tageslichts liegt. Forscher konnten nun zeigen, dass sich der nächtliche Lebensstil und die damit verbundenen Herausforderungen dauerhaft auf die Organisation der Zellkerne in den Stäbchen ausgewirkt haben: Dicht gepackte inaktive und weniger dicht gepackte aktive Bereiche der DNA sind anders verteilt als sonst in den Körperzellen fast aller Organismen, vom Einzeller bis zum Vielzeller einschließlich der Stäbchen tagaktiver Säuger.

Ein Spinnenfaden - hier das Bild einer Kreuzspinne in ihrem Netz - ist einem Metalldraht gleicher Dicke in mancher Hinsicht überlegen.

Spiderman täte sich mit einem solchen Spinnenfaden sicher noch leichter. Etwa wenn er ein Fluchtauto stoppen muss, das mit 100 Kilometern pro Stunde davonrast. Aus 20 Metern Entfernung würde ihm dazu ein fünf Millimeter dünner Faden reichen - vorausgesetzt ein Team um Forscher des Max-Planck-Instituts für Mikrostrukturphysik hat die Spinnenseide zuvor behandelt. Ein Faden naturbelassener Spinnenseide müsste dagegen fingerdick sein und eine Stahlstange sogar so dick wie ein Unterarm. Das natürliche Material stärken die Wissenschaftler, indem sie es mit Metallatomen infiltrieren. Auf diese Weise lassen sich möglicherweise auch andere natürliche sowie synthetische Fasern kräftigen.

Nicht jede dicke Wolke bringt Regen: In unbelasteter Luft regnet diese Wolke (li.) über dem Amazonas normal ab. Aus einer anderen Wolke vom selben Tag (re.) fiel kein Regen, da sie mit vielen Aerosolen durch Brandrodungen belastet war.

Dreck in Maßen macht mehr Regen

Dürre oder Flut? Wie Aerosole beeinflussen, wann, wo und wie viel Regen fällt, haben Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz herausgefunden. Bislang waren die Antworten auf diese Fragen so vielfältig wie widersprüchlich. Die Atmosphärenforscher ziehen nun einen roten Faden durch die teils gegenläufigen Wirkungen der winzigen Partikel auf den Niederschlag. Ihr neuer Ansatz: Sie betrachten, wie Aerosole den Energiefluss in der Atmosphäre und damit die Luftzirkulation, Bildung der Tropfen und ihr Abregnen verändern. Damit räumen sie eines der größten Hindernisse für die Entwicklung genauerer Klimaprognosen aus dem Weg, denn gerade die Rolle der Aerosole war bisher sehr umstritten und sorgte für große Unsicherheiten in den Vorhersagen der Klimaforscher.

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Eine Kolonie von 1-Faktor-iPS Zellen

Ausgereifte Zellen, so weiß man heute, lassen sich in einen embryonalen Zustand zurückversetzen - wenn auch nur mithilfe krebsfördernder Gene und heikler genetischer Tricks. Nun haben Forscher vom Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster entdeckt, dass es einfacher und risikoärmer geht als geahnt. Mit einem einzigen Gen konnten Wissenschaftler um Hans Schöler Zellen erwachsener Mäuse erfolgreich reprogrammieren. Damit ist es geglückt, induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) ohne eingeschleuste Tumor-Gene zu erzeugen. Das macht die Zellen sicherer und könnte so ein weiterer Meilenstein auf dem Weg zur Entwicklung künftiger Stammzelltherapien sein.

Der Ringelwurm Platynereis dumerilii gilt als lebendes Fossil.

Der Ozean hält immer noch viele Geheimnisse für uns bereit. Eines davon ist die größte Wanderungsbewegung auf der Erde: Unzählige, im Meer schwebende Kleinstlebewesen schwimmen angezogen vom Licht an die Meeresoberfläche. Wissenschaftler haben jetzt gezeigt, wie die Larven wirbelloser Meeresbewohner zum Licht hin navigieren. Ein Ringelwurm, dessen Larve zwei einfache Augenflecke sowie einen Wimpernkranz zur Fortbewegung besitzt, diente den Forschern dabei als Modellorganismus.

Sieht Deutschland bald alt aus?

Der demografische Wandel hat Deutschland fest im Griff: die Lebenserwar­tung steigt – bis 2050 könnte sie über die 90-Jahre-Marke geklettert sein. Gleichzeitig führen niedrige Geburtenraten dazu, dass die Bevölkerung schrumpft, auf voraussichtlich nur noch 65 bis 70 Millionen Einwohner bis 2060. Eine Entwicklung, die zukünftig insbesondere die Sozialkassen in Schwierigkeiten bringen könnte, egal ob Rente oder Pflegeversicherung. In einer gleichmäßigeren Verteilung von Arbeits­zeiten über die Altersgruppen hinweg sehen Forscher eine Möglichkeit, sich an den Wandel anzupassen. [mehr]

Eine volle Ladung Energie

Momentan erreichen autotaugliche Lithium-Ionen-Batterien nur ein Hundertstel der Energiedichte von flüssigem Kraftstoff. Allerdings sind elektrische Antriebe viel effizienter als Verbrennungsmotoren. Folglich muss die Forschung die spezifische Energiedichte der Akkus gar nicht auf das Niveau von fossilem Treibstoff steigern. Völlig neue Ideen für leistungsfähigere Batterien rücken eine Mobilität ohne Öl in greifbare Nähe. [mehr] 

Auf der Baustelle des Lebens

Der Nobelpreis für Chemie ging 2009 an drei Forscher, die unsere Vorstel­lungen von den Proteinfabriken in der Zelle maßgeblich erweitert haben: Nach jahrzehntelanger Arbeit ist es ihnen tatsächlich gelungen, die Struktur des Ribosoms Atom für Atom zu entschlüsseln - und damit die Grundlagen zu legen für eine gezielte Entwicklung neuer Antibiotika. Diese werden dringend benötigt, da immer mehr Krankheitskeime resistent zu werden drohen, und zwar gleich gegen mehrere der herkömmlichen Wirkstoffe.[mehr]