Bisher sind es nur Mikrowellen, die den getarnten Gegenstand nicht mehr “sehen” können. Das Verfahren soll aber auch für sichtbares Licht anwendbar sein und den Gegenstand für das menschliche Auge damit verschwinden lassen. Erstmals haben Forscher mit einer Tarnkappe einen dreidimensionalen Gegenstand unsichtbar gemacht. Mit Hilfe eines sogenannten plasmonischen Metamaterials ließen die Wissenschaftler von der Universität von Texas in Austin ein 18 Zentimeter großes Zylinderrohr verschwinden, wie sie im „New Journal of Physics“ berichten. Allerdings funktioniert das bislang nur im Bereich der Mikrowellen und nicht im sichtbaren Licht.

Zahlreiche Labore weltweit arbeiten an verschiedenen Tarnkappen, die Gegenstände unsichtbar machen sollen. Die meisten Ansätze nutzen künstliche Materialien mit negativem Brechungsindex. Diese Metamaterialien sollen das Licht um das Objekt herumlenken. Auf diese Weise haben Forscher bereits zweidimensionale Objekte unsichtbar gemacht. Dass dies auch mit dreidimensionalen gehe, sei bislang nur in der Theorie gezeigt, betont das britische Institute of Physics (IoP) als Herausgeber des Fachjournals.

Die Wissenschaftler aus Texas wählten einen etwas anderen Ansatz: Sie nutzten sogenannte plasmonische Metamaterialien. Das sind künstliche Stoffe, die ebenfalls besondere Eigenschaften bei der Lichtstreuung haben: Sie streuen Licht genau entgegengesetzt zu Alltagsmaterialien. „Wenn sich die Streufelder der Tarnkappe und des Gegenstands überlagern, löschen sie sich gegenseitig aus“, erläuterte Ko-Autor Prof. Andrea Alù in einer IoP-Mitteilung.

Auf diese Weise konnten die Physiker den Zylinder tatsächlich für Mikrowellen mit einer Frequenz von 3,1 Megahertz unsichtbar machen. Das funktionierte sogar aus allen Blickrichtungen, wie die Forscher betonen. „Im Prinzip kann diese Technik auch für sichtbares Licht benutzt werden“, erläuterte Alù. „Allerdings hängt die Größe der Objekte, die sich effektiv verstecken lassen, von der Wellenlänge ab.“

Sichtbares Licht hat eine sehr viel kürzere Wellenlänge als Mikrowellen, so dass sich nur noch millionstel Meter (Mikrometer) kleine Objekte auf diese Weise optisch unsichtbar machen lassen dürften. Auch das könnte jedoch für manche Anwendungen interessant sein, betonte Alù. So prüften die Forscher derzeit, ob eine derart unsichtbare Mikroskopspitze die Abbildungsqualität mancher Mikroskope verbessern könne.

via: http://www.abendblatt.de/ratgeber/wissen/художник на икониИкони на светци

Das größte Flugzeug der Welt soll es werden: Microsoft-Mitgründer Paul Allen plant einen Riesenvogel, der während des Flugs eine mehrstufige Trägerrakete auf den Weg schicken kann. Das Flugzeug würde also als Startrampe für Satelliten oder Raumfahrzeuge dienen. Der Abschuss der Rakete soll in rund 10.000 Metern Höhe erfolgen.

Der erste Flug der Maschine sei innerhalb der nächsten fünf Jahre geplant. Allens Unternehmen Stratolaunch will bei der Konstruktion der Maschine mit dem Flugzeugdesigner Burt Rutan zusammenarbeiten. Beide hatten bereits bei der Entwicklung des SpaceShipOne kooperiert, das es 2004 als erstes privat gebautes bemanntes Fahrzeug in den Erdorbit schaffte.
“Ich habe lange davon geträumt, nach dem Erfolg von SpaceShipOne den nächsten großen Schritt in den privaten Raumflug zu tätigen”, sagte Allen. “Wir befinden uns am Beginn einer radikalen Wende in der Raumfahrt-Industrie.”

Die Ingenieure planen, sechs Boeing-747-Triebwerke in das Riesenflugzeug einzubauen. Die Flügelspannbreite der Maschine beträgt 116 Meter. Zum Start und zur Landung benötige das Flugzeug eine 3,65 Kilometer lange Bahn – es könnte beispielsweise vom Kennedy Space Center aus abheben. Die transportierte Trägerrakete soll bis zu 222 Tonnen wiegen können.

Shuttle-Nachfolger gesucht

Nachdem die Space Shuttles der US-Weltraumbehörde Nasa mittlerweile in Museen ausgestellt werden, sollen Raumfähren von privaten Unternehmen diese Lücke füllen. Mehrere Firmen konstruieren derzeit Systeme, um Astronauten zur Internationalen Raumstation ISS zu bringen. Im Rennen um die Shuttle-Nachfolge ist unter anderem Amazon-Chef Jeff Bezos mit am Start, der allerdings im September einen Rückschlag erleben musste: Bei einem Probeflug geriet die Rakete seines Unternehmens Blue Origin außer Kontrolle. Die Bodenkontrolle musste das Raumschiff sprengen.

Microsoft-Mitgründer Paul Allen investiert nicht nur in die Raumfahrt. Er hat erhebliche Teile seines Vermögens bereits in Sportteams wie die Basketball-Mannschaft Portland Trail Blazers und das Football-Team Seattle Seahawks gesteckt, finanzierte das Rock’n'Roll-Museum in Seattle und engagierte sich in einer Familienstiftung. Der Multimilliardär unterstützte auch das kalifornische Seti-Institut bei der Suche nach extraterrestrischer Intelligenz. Ein großes Radioteleskop in Nordkalifornien ist nach Allen benannt.

via: http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/

Vor knapp 200 Jahren präsentierte der schottische Ingenieur Robert Stirling den später nach ihm benannten Motor: eine Wärmekraftmaschine, die Wärme in mechanische Arbeit umwandelt. Nun ist es zwei Forschern vom Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme und der Universität Stuttgart gelungen, diesen Motor im Mikromaßstab nachzubauen.

Versuchsaufbau: Winziger Stirlingmotor an der Uni Stuttgart

“Wir haben die kleinste Dampfmaschine, genauer gesagt den kleinsten Stirlingmotor der Welt entwickelt und festgestellt, dass die Maschine tatsächlich Arbeit verrichtet”, erklärt Forscher Clemens Bechinger das im Fachmagazin “Nature Physics” vorgestellte Prinzip. “Zu erwarten war das nicht unbedingt, weil die Maschine so klein ist, dass ihre Bewegung von mikroskopischen Prozessen gestört wird, die in der Makrowelt keine Rolle spielen.”
Im originalen Stirlingmotor wird ein mit Gas gefüllter Zylinder in regelmäßigen Abständen erhitzt und abgekühlt. Dadurch dehnt sich das Gas aus und zieht sich wieder zusammen, was einen Kolben bewegt. Der Kolben wiederum kann beispielsweise ein Rad antreiben – so wird die mechanische Arbeit nutzbar.

Maschine läuft unrund – ist aber effizient

Beim Mini-Motor ersetzt ein rund drei Mikrometer großes, in Wasser schwimmendes Kunststoffkügelchen das Gas. Statt eines Kohlefeuers liefert ein Laser die nötige Hitze. Und im Zusammenspiel mit einem zweiten Laserstrahl zeigt sich die mechanische Arbeit – wenn auch für Laien bei weitem nicht so plastisch wie ein sich bewegender Kolben.

Die Arbeit könne noch nicht praktisch genutzt werden, erklären die Forscher; es gibt also kein Rädchen, das sich am Ende dreht. Aber die Wissenschaftler konnten zeigen, dass die Wärmekraftmaschine funktioniert. “Uns ist es gelungen, die essentiellen Teile einer Wärmemaschine wie Arbeitsgas und Kolben auf nur wenige Mikrometer zu verkleinern und diese dann zu einer Maschine zusammenzusetzen”, sagt der ebenfalls an der Studie beteiligte Valentin Blickle.
Allerdings läuft die Maschine unrund – sie stottert gewissermaßen. Die Wassermoleküle, die das Kunststoffkügelchen umgeben, stoßen fortwährend mit ihm zusammen. Dabei tauschen Kugel und Umgebung Energie aus – die für den Prozess verlorengeht. “Dieser Effekt führt dazu, dass die gewonnene Energiemenge von Zyklus zu Zyklus stark variiert und die Maschine im Extremfall sogar zum Stillstand bringt”, sagt Blickle. Bei großen Motoren passiert dies zwar auch, fällt jedoch wegen der ungleich größeren Energiemenge, die dort umgesetzt wird, nicht ins Gewicht.

Trotzdem läuft die winzige Maschine nach Angaben der Physiker erstaunlich effizient. Es könnte demnach möglich sein, zuverlässige Mini-Motoren zu bauen.

via: http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/

“Zum Trafalgar Square, bitte.” Das ist leicht, denkt sich der Taxifahrer. Doch es hätte auch der Orme Square nördlich des Hyde-Parks sein können – der öffentliche Chauffeur hätte den Weg ebenso ohne Navigationssystem gefunden. Denn den Stadtplan von London hat er im Kopf. Rund 25.000 Straßennamen und 20.000 sehenswerte Orte in der britischen Hauptstadt müssen Taxifahrer für eine Fahrerlizenz in der Metropole auswendig kennen. Drei bis vier Jahre dauert die weltweit einmalige Ausbildung, nach der die Fahrfreudigen jedes Fleckchen im Umkreis von sechs Meilen um die Charing Cross Station im Stadtkern kennen müssen.

Perfekte Umstände für eine Gedächtnisstudie, dachten sich Forscher von University College London. Sie berichten im Fachmagazin “Current Biology”, wie sich durch die Fahrerschulung Gehirnareale verändern, die beim Erinnern wichtig sind.

Insgesamt 39 Fahrer in Ausbildung untersuchte das Team um Eleanor Maguire mit Hirnscans und Gedächtnistests – vor ihrer Ausbildung und nach bestandenen Prüfungen. Weitere 20 Anwärter, die ihre Ausbildung zwischendurch abbrachen sowie 31 Männer, die keine Straßennamen und Orte lernen mussten, dienten als Vergleich. Weder in den Gehirnstrukturen noch im Erinnerungsvermögen zeigten sich zu Beginn der Studie Unterschiede zwischen den drei Gruppen.

Gehirn bleibt flexibel

Nach der Ausbildungszeit wurden die Forscher jedoch fündig: Die Azubis hatten nach drei bis vier Jahren Pauken mehr graue Substanz im Hippocampus – diese Gehirnstruktur formt das Gedächtnis mit. Die Abbrecher und Ungelernten hingegen wiesen keine Veränderungen in diesem Gehirnareal auf. “Wir konnten bei den Azubis genau sehen, wie externe Reize – hier das Lernen von den Straßen und Orten – die Struktur im Hippocampus über Jahre veränderte, sich neue Nervenzellen bildeten. Selbst im Erwachsenenalter bleibt das menschliche Gehirn also flexibel”, fasst Maguire ihre Befunde zusammen.

Während die detaillierte räumliche Vorstellungskraft von großräumigen Stadtplänen das Bild von einem fitten Hirn zeichnet, beklagen die Forscher aber auch Einbußen bei den Taxifahrern. Es fiel den Absolventen im Vergleich zu den anderen beiden Gruppen schwerer, komplexe Figuren nach dreißig Minuten aus dem Kopf wiederzugeben – womöglich eine Folge von einseitigem Hirntraining.

Studienleiterin Maguire sieht ihre Untersuchung dennoch als weiteren Beleg, dafür, dass lebenslanges Lernen möglich ist und Menschen durch Training Gehirnverletzungen regenerieren können.

via: http://www.spiegel.de/wissenschaft/

Auf der Suche nach Leben auf fernen Planeten hat das Weltraumteleskop Kepler seinen ersten erdähnlichen Himmelskörper außerhalb unseres Sonnensystems bestätigt. Wie die US-Raumfahrtbehörde Nasa am Montag mitteilte, umkreist der Planet Kepler 22b in einer Entfernung von 600 Lichtjahren einen sonnenähnlichen Stern. Der Planet bewege sich in einer Zone, in der die Existenz von flüssigem Wasser an der Oberfläche möglich sei.

290 Tage benötigt Kepler für eine Umrundung seines Sterns. Der Planet wurde erstmals im Jahr 2009 erspäht. Der Himmelskörper gilt nun als bestätigt, weil Astronomen ihn dreimal dabei beobachteten, wie er vor seinem Stern entlangzog.

“Meilenstein bei der Suche nach einem Zwilling der Erde”

Das Weltraumteleskop Kepler sucht seit März 2009 mit der größten Kamera, die jemals in den Weltraum gebracht wurde, nach einer zweiten Erde im All. Die nach dem deutschen Astronomen Johannes Kepler benannte Sonde kann mit ihrer 95-Megapixel-Kamera den leichten Dimmer-Effekt erfassen, der entsteht, wenn ein Planet von der Erde aus gesehen vor seinem Stern vorbeizieht. Fast alle Exoplaneten, die seit 1995 entdeckt wurden, sind viel größer als die Erde und bieten keine Bedingungen, unter denen Leben möglich wäre.

Der ferne Planet ist nach Nasa-Angaben der bislang kleinste, der in der bewohnbaren Zone eines sonnenähnlichen Sterns aufgespürt worden ist. Sein Durchmesser ist nur etwa 2,4-mal größer als derjenige der Erde.

Ob es sich allerdings um einen Gesteinsplaneten wie die Erde handelt, oder ob der ferne Planet hauptsächlich flüssig oder gasförmig ist, stehe noch nicht fest, erläuterte die Nasa. Dennoch handele es sich um einen bedeutenden Fund. “Dies ist ein wesentlicher Meilenstein bei der Suche nach einem Zwilling der Erde”, unterstrich Kepler-Forscher Douglas Hudgins. Der Fund soll im Fachblatt “The Astrophysical Journal” veröffentlicht werden.

“Das Schicksal meinte es gut mit uns”

Planetenjäger haben bereits mehr als 700 Planeten anderer Sterne aufgespürt, sogenannte Exoplaneten. Die meisten von ihnen sind heiße Geschwister des Gasriesen Jupiter, dem größten Planeten unseres Sonnensystems, die ihre Sonnen in geringem Abstand umkreisen. Dennoch hatten auch frühere Beobachtungen bereits potentiell erdähnliche Planeten in oder am Rande der bewohnbaren Zonen ihrer Heimatsterne gefunden.

So hatten Forscher im vergangenen Jahr den Exoplaneten Gliese 581g in der bewohnbaren Zone seiner Sonne geortet, einem roten Zwergstern. Als bewohnbare Zone um einen Stern gilt derjenige Bereich, in dem Wasser flüssig wäre. Flüssiges Wasser ist die Grundvoraussetzung für Leben, wie wir es kennen.

Das Nasa-Weltraumteleskop Kepler, das zur Suche nach erdähnlichen Planeten gestartet worden war, hat bisher mehr als 2300 Kandidaten für Exoplaneten bei anderen Sternen gefunden, davon 48 Kandidaten in bewohnbaren Zonen. Von diesen ist Kepler 22b der erste, dessen Existenz sich mit Folgebeobachtungen bestätigen ließ, hieß es auf der Konferenz im Ames-Forschungszentrum der Nasa in Moffett Field in Kalifornien.

“Das Schicksal meinte es gut mit uns bei der Entdeckung dieses Planeten”, sagte Kepler-Chefwissenschaftler William Borucki.

via: http://www.spiegel.de/wissenschaft/

Mäuse mit einem menschlichen Immunsystem lassen sich mit Antikörpern vor der Infektion mit dem Aidserreger HIV bewahren. Damit eröffnet sich womöglich nun ein Weg zum Schutz des Menschen vor der unheilbaren Infektion. Im Wissenschaftsmagazin “Nature” verweist die Gruppe um Alejandro Balazs vom California Institute of Technology zunächst auf eines der größten Probleme der Medizin: Bisher ist es nicht gelungen, das Immunsystem des Menschen mit einer Impfung zur Produktion breit wirkender Antikörper gegen HIV anzuregen. Die Versuche befinden sich im Stadium der Grundlagenforschung, einen Test des Verfahrens am Menschen gibt es noch nicht.

Bei einer klassischen Impfung wird das Immunsystem mit den zu erwartenden Erregern konfrontiert. Die Immunzellen lernen ihren Gegner kennen und stellen Antikörper gegen ihn her. Gedächtniszellen bewahren den Bauplan dieser Antikörper über viele Jahre, so dass der Körper sie bei Bedarf schnell herstellen kann. Bei HIV hat diese Strategie keinen Erfolg: Das Virus mutiert zu schnell. Der Körper muss ständig veränderte Antikörper herstellen und kommt damit nicht nach.
Mediziner kennen aber Antikörper von HIV-Infizierten, die gegen eine Bandbreite von HI-Viren wirken, wodurch die Betroffenen weitgehend unempfindlich gegen das Virus sind. Wenn sich das Immunsystem nicht auf klassische Weise zur Produktion dieser Antikörper anregen lässt – dann vielleicht künstlich? Das war der Ansatz des Teams.

Die Forscher schleusten die genetische Bauanleitung für bekannte, breit wirksame Antikörper in ein harmloses Virus ein. Dieses sorgt für den Einbau der fremden Gene in den Körper. Die Forscher spritzten das Virus in die Muskeln spezieller Mäuse, die mit einem menschlichen Immunsystem ausgestattet sind.

Optimistische Prognose

Tatsächlich produzierten die Muskelzellen wie gewünscht die Antikörper, schreiben die US-Forscher. Sie nennen das Verfahren VIP (Vectored Immunoprophylaxis). Die Tiere bildeten die Antikörper nach nur einer Injektion ein Leben lang und in hoher Konzentration, heißt es in “Nature”.

Im nächsten Schritt infizierte die Gruppe die Tiere mit HIV. Auch bei hohen Dosen des Erregers schützten die künstlich eingeschleusten Antikörper die Mäuse zuverlässig, berichten die Wissenschaftler.

Die Tiere überstanden Infektionen mit einer Dosis, die hundertmal höher war als jene, die zur Infektion anderer Tiere nötig war. Übertragen auf den Menschen könnte das bedeuten, dass das VIP-Verfahren womöglich mehr Antikörper produziert, als für einen Schutz vor HIV nötig wären. “Unsere Ergebnisse zeigen, dass VIP eine langanhaltende Produktion menschlicher Antikörper in sehr großer Konzentration in den Versuchstieren zur Folge hat.”

“Angesichts des Schutzes, den VIP in Versuchstieren demonstriert hat, glauben wir, dass sich eine höchst effektive Prophylaxe durch existierende Antikörper in Menschen erzielen lässt.”

Ob sich diese optimistische Aussage bestätigt, wird sich jedoch erst nach diversen weiteren Studien zeigen. Die HIV-Forschung hat schon einige Rückschläge hinnehmen müssen, den letzten erst in dieser Woche: Ein Vaginalgel, das Frauen vor einer Infektion bewahren sollte, entpuppte sich in einer größeren Studie als wirkungslos. Zudem müssten auch die Risiken der Methode genau erforscht werden, ehe sie für eine Anwendung bei Menschen in Frage kommt.

via: http://www.spiegel.de/wissenschaft/

Die Chemotherapie ist neben Operation und Bestrahlung für Ärzte noch immer eine der wichtigsten Waffen im Kampf gegen Krebs. Seit sechs Jahrzehnten setzen Mediziner auf die Wirkung der sogenannten Zytostatika, Substanzen, die Tumorzellen in den Selbstmord treiben. Im Laufe der Jahre wurden die Präparate zwar deutlich verbessert. Doch noch immer haben sie mitunter schwere Nebenwirkungen – und die Medikamente wirken nicht gegen jeden Tumor gleich gut.

Mikroskopaufnahme von Krebszellen: Zytostatika greifen Zellen an, die sich schnell teilen

Mediziner suchen deshalb intensiv nach Wegen, möglichst genau vorherzusagen, welcher Patient von einer Chemotherapie profitiert. Jetzt stellen US-Forscher im Wissenschaftsjournal “Science” eine neue Methode vor, dies zu ermitteln. Entscheidend für die Wirksamkeit der Therapie ist demzufolge der Zustand der Zellkraftwerke, der Mitochondrien. Ob die Methode nach weiteren Tests und Studien einmal in den Klinikalltag gelangt, lässt sich zu diesem Zeitpunkt noch nicht sagen – aber es handelt sich um ein faszinierendes Stück Grundlagenforschung, weil es etwas bisher Unbekanntes über die schon lang eingesetzten Zytostatika aufdeckt.

Bisher gilt der Grundsatz: Zytostatika greifen insbesondere jene Zellen an, die sich schnell teilen – neben Krebszellen zählen dazu auch einige gesunde Zelltypen wie Haarwurzeln und Schleimhautzellen. Das erklärt die typischen Nebenwirkungen der Therapie wie Haarausfall und Zahnfleischentzündungen, die die Behandlung oft zu einem Kraftakt für die Patienten und ihre Angehörigen machen.

Allerdings lässt sich allein durch die Rate der Zellteilung nicht vorhersagen, welche Zellen von den Medikamenten beeinträchtigt werden. Während manche schnell wachsende Tumore gar nicht auf eine Chemotherapie ansprechen, ist sie bei einigen langsam wachsenden Krebsarten sehr wirksam, schreiben Triona Chonghaile vom Dana-Farber Cancer Institute in Boston und ihre Kollegen. Es müssen also noch andere Mechanismen eine Rolle spielen.

Selbstmordprogramm eingeleitet

Viele Chemotherapien wirken dadurch, dass sie DNA-Schäden im Erbgut hervorrufen oder bestimmte Strukturen in den Krebszellen zerstören. Ist der angerichtete Schaden so groß, dass die Zelle ihn nicht mehr reparieren kann, leiten sie einen bestimmten Prozess ein: die Apoptose, wie Experten den programmierten Zelltod nennen. “Dabei opfern sich selbst, um zu verhindern, dass sie die Schäden an ihre Tochterzellen weitergeben”, erklärt Anthony Letai, der ebenfalls an der Studie beteiligt war.

Chonghaile und Kollegen konzentrierten sich in der Studie auf die Mitochondrien. Denn dort kann sich entscheiden, ob eine Zelle das Selbstmordprogramm startet. Normalerweise herrscht in den Kraftwerken der Zelle ein Gleichgewicht verschiedener Eiweiße der sogenannten BCL-2-Familie. Dieses sorgt dafür dass sich gesunde Zellen nicht selbst töten. Erst wenn eine bestimmte Gruppe dieser Proteine vermehrt produziert wird und so die Oberhand gewinnt, beginnt die Apoptose.

Die Wissenschaftler entwickelten eine Methode, mit der sie messen können, wie stark die Mitochondrien schon Richtung Zelltod tendieren. Dazu schleusten sie in Zellkulturen einige Eiweißschnipsel ein, die das Steuer in Richtung Apoptose herumreißen. Mit Hilfe einer farbigen Markierung beobachteten sie anschließend, ob die Außenwand der Mitochondrien löchrig wird – ein Zeichen, dass der Zelltod beginnt. Je mehr Eiweißschnipsel nötig waren, desto weiter war die Zelle noch von der Apoptose entfernt.

Proben von Patienten ausgewertet

Auf diese Weise werteten die Forscher Proben aus Biopsien von 85 Patienten mit verschiedenen Formen von Knochenmark- oder Blutkrebs oder Eierstockkrebs aus. Bei 51 verfolgten sie den weiteren Therapieverlauf. Dabei bestätigte sich der vermutete Zusammenhang: Waren die Mitochondrien schon angeschlagen, hatte die Chemotherapie eher Erfolg.

Möglicherweise, so die Vermutung der Wissenschaftler, findet sich für manche Tumore keine verträgliche Chemotherapie, weil die Mitochondrien im Krebsgewebe nicht empfänglicher für Zytostatika sind als die in gesunden Organen.

In einem weiteren Experiment trieben die Forscher eine Kultur einer Zelllinie mit bestimmten Proteinen in Richtung Apoptose – bevor sie die Zellen mit den Chemotherapie-Mitteln behandelten. Tatsächlich waren die vorab behandelten Zellen empfindlicher gegenüber den Medikamenten. Nun wollen die Forscher Substanzen finden, die gezielt die Mitochondrien von Krebszellen beeinflussen. Auf diese Weise ließe sich die Wirksamkeit einer konventionellen Chemotherapie verbessern, schreiben die Autoren. Doch ein Mittel zu entwickeln, das so spezifisch wirkt, dürfte nicht leicht werden.

Dennoch könnte die Methode der US-Forscher, wenn sie sich bewähren sollte, in einigen Jahren helfen, vorab die Effektivität einer Chemotherapie abzuschätzen – und so die beste Behandlung für einen Krebspatienten zu wählen. Davor muss jedoch noch einiges erforscht werden, schreiben auf die Wissenschaftler selbst – unter anderem, ob der beobachtete Zusammenhang auch bei anderen Krebsformen besteht.

via: http://www.spiegel.de/wissenschaft/

Lange Zeit war es Forschern ein Rätsel, wie Pandabären die Unmengen von Bambus verdauen, die sie täglich futtern. Ein ausgewachsener Großer Panda (Ailuropoda melanoleuca) verschlingt bis zu zwölf Kilogramm davon. Doch eigentlich sind die Verdauungsorgane der Pandas für den Abbau dieser schwer verdaulichen Nahrung überhaupt nicht ausgelegt: Ihnen fehlt beispielsweise der lange Darmtrakt, der typisch ist für Pflanzenfresser. Darin können die harten Pflanzenstoffe lange genug verweilen, um in Nährstoffe zerlegt zu werden.

Panda im Washingtoner Zoo: Bambus ist nur schwer verdaulich

Auch die Entzifferung des Panda-Genoms brachte zunächst keine Erkenntnisse: Zwar besitzen die Tiere alle Gene, die für den enzymatischen Abbau von Fleisch nötig sind – Gene für die Verdauung pflanzlicher Nahrung waren aber bisher Fehlanzeige.
Doch schließlich brachte eine weitere Genanalyse Forscher doch noch auf die Spur: Wie Lifeng Zhu vom Institut für Zoologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und seine Mitarbeiter jetzt im Fachblatt “Proceedings of the National Academy of Sciences” berichten, übernehmen offenbar Bakterien im Darm einen Großteil der Verdauungsarbeit.

Die Biologen fahndeten in Stuhlproben wildlebender und gefangener Pandabären nach Gensequenzen, die auf die Anwesenheit von Zellulose-abbauenden Bakterien im Darm hinweisen könnten. Dabei wurden sie fündig: Im Darm der Tiere leben Bakterien, die jene Enzyme produzieren, die die Zellulose der pflanzlichen Zellwände knacken können: Sogenannte Clostridium-Bakterien. Zudem fanden die Forscher auch Spuren solcher Zellulose-spaltenden Enzyme.

Im Vergleich mit anderen Pflanzenfressern sei der Anteil dieser Enzyme jedoch eher gering. Dies erkläre vermutlich, warum Pandabären schlechte Futterverwerter sind: Nur etwa 17 Prozent der aufgenommen Pflanzennahrung verdauen die Tiere auch. Neben den Darmbakterien trügen andere Anpassungen – etwa die starken Mahlzähne oder der massive Schädel mit den ausgeprägten Kaumuskeln – dazu bei, dass die Pandabären trotz ihres Fleischfresser-Verdauungsapparats von pflanzlicher Nahrung leben könnten.

Erst Ende August hatten Forscher auf der Jahrestagung der Amerikanischen Chemiker-Gesellschaft in Denver Experimente mit Bakterien vorgestellt, die sie aus Panda-Kot gewonnen hatten. Diese könnten aus Gras und Holzschnitzeln Biosprit produzieren. Sie seien wahrscheinlich sogar besser für diese Produktion geeignet als Bakterien, die den Termiten bei der Verdauung helfen, sagte Ashli Brown von der Mississippi State University.

via: http://www.spiegel.de/wissenschaft

Der Klimawandel ist nach Ansicht einer Forschergruppe dafür verantwortlich, dass einige Tier- und Pflanzenarten kleiner werden. Die Wissenschaftler haben Fossilien untersucht und Dutzende Studien analysiert, aus denen hervorgehe, dass 38 von 85 Tier- und Pflanzenarten in den vergangenen Jahrzehnten geschrumpft seien. Darunter sei auch das schottische Soay-Schaf, das heute fünf Prozent kleiner sei als 1985.

Soay-Schafe: Seit 1985 um fünf Prozent geschrumpft

Wie Jennifer Sheridan und David Bickford von der National University of Singapore im Fachjournal “Nature Climate Change” schreiben, könnten die wärmeren Temperaturen zur Verkleinerung der verschiedenen Spezies wie etwa Eisbären und Spatzen geführt haben. Ein Experiment habe gezeigt, dass Triebe und Früchte von mehreren Pflanzenarten mit jedem Grad Celsius Erwärmung um 3 bis 17 Prozent schrumpfen. Bei Fischen seien es sogar 6 bis 22 Prozent, bei wirbellosen Meeresbewohnern immerhin 0,5 bis 4 Prozent.
Auch Baumwolle, Mais, Erdbeeren, Garnelen, Karpfen, Seelachs, Heringe, Frösche und Kröten, Eichhörnchen, einige Echsen und Vögel gehören nach Meinung der Forscher zu den Opfern der Schrumpfung. Viele der betroffenen Tiere sind Kaltblüter. Je wärmer es wird, desto schneller wird ihr Stoffwechsel und desto größer der Kalorienverbrauch.

Die Folgen könnten beachtlich sein: ” Getreidesorten und Tiere könnten so stark schrumpfen, dass die Nahrungsmittelsicherheit gefährdet ist”, warnt Bickford. Im schlimmsten Fall könne es zu einem weit verbreiteten Verlust von Artenreichtum mit “einer katastrophalen Kettenreaktion in den Ökosystemen” kommen.

Andere Experten äußerten sich allerdings skeptisch. Yoram Yom-Tov, Zoologe an der Tel Aviv University, glaubt nicht, dass man die Erwärmung allein für den Schrumpfungstrend verantwortlich machen kann. “Veränderungen der Körpergröße sind ein natürliches Phänomen”, so Yom-Tov. “Wenn die Bedingungen günstig sind, werden Arten größer, und wenn sie weniger günstig sind, schrumpfen sie. Ich denke, dass die meisten Arten sich dem Klimawandel anpassen werden.”

via: http://www.spiegel.de/wissenschaft/

Nacktmull: Fit bis ins hohe Alter

Die Forscher wollen mit ihrer neuen Genkarte den Besonderheiten der Tiere nachspüren. Denn die mausgroßen Nagetiere können bis zu 30 Jahre alt werden und bleiben bis an ihr Lebensende fit. Mäuse hingegen erreichen gerade einmal ein Alter von vier Jahren.

Nach bisherigen Erkenntnissen bekommen Nacktmulle zudem keinen Krebs, und selbst Versuche mit krebserzeugenden Chemikalien lösen kein Tumorwachstum bei ihnen aus. US-Forscher konnten bereits herausfinden, dass Nacktmull-Zellen nicht so dicht wachsen wie die von Mäusen und Menschen. Der Grund: Die Tiere besitzen einen speziellen Mechanismus, der übermäßiges Wachstum von Zellen unterdrückt, die sogenannte Kontaktinhibition. Sie stoppt ab einer gewissen Dichte die Vermehrung von Zellen. Ausgelöst wird sie durch den Kontakt der Zellen untereinander. Vermutlich ist das einer der Gründe, warum die Tiere nicht an Krebs erkranken.

Bis zu 27 Nachkommen auf einmal

Die Wissenschaftler um Gladyshev berichten, dass sie im Genom der Nacktmulle bereits einzigartige Merkmale entdeckt haben: Diese könnten die erstaunliche Widerstandskraft der Tiere erklären, warum sie keine Haare haben, so alt werden, unempfindlich gegenüber Sauerstoffmangel sind, einen veränderten Tag-Nacht-Rhythmus haben und mit wenig Licht auskommen. Die neuen Daten eröffneten neue Möglichkeiten, um das Altern zu verstehen und die Forschung im Bereich der Biologie und Biomedizin voranzutreiben, schreiben die Wissenschaftler in “Nature”.

Der Nacktmull (Heterocephalus glaber) lebt in unterirdischen Kolonien in ewiger Dunkelheit, bei geringem Sauerstoffgehalt und viel Kohlendioxid. Seine Gesellschaftsstruktur erinnert eher an die von Bienen. Nur eine einzige Königin sorgt für alle Nachkommen, bis zu 27 kann sie produzieren – auf einmal.

via: http://www.spiegel.de/wissenschaft/