Wissenschaft und Technologie
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Unfruchtbarkeit als evolutionärer Vorteil?

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Mother’s baby - father’s maybe: Die Evolution setzt auf Verschleierung.
Warum sollten sich ausgerechnet Gene, die Schwangerschaften verhindern, beim Menschen evolutionär durchsetzen? Ein Erbe, das der Fortpflanzung einer Art schadet? Es scheint paradox, was amerikanische Biologen im menschlichen Genom entdeckten. Doch das Team um Raijiv McCoy und Dmitri Petrov von der Stanford-Universität berichtet in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Science“ über Genvarianten, die das Risiko für eine fehlerhafte Verteilung der Chromosomen im Embryo erhöhen, für Aneuploidien nach Zellteilungen. Und offenbar sind diese erblichen Störelemente weltweit verbreitet.

Von Natur aus sind die Chancen für eine Schwangerschaft in einem Zyklus relativ gering. Mit 20 bis 25 Prozent wird die Erfolgsrate für gesunde zeugungsfähige Paare angegeben, die an fruchtbaren Tagen der Frau ungeschützten Sex haben. Aneuploidien zählen dabei zu den häufigsten Schwierigkeiten, die dann die Entwicklung eines Embryos meist nach nur wenigen Tagen beenden. Und bei etwa Dreiviertel aller entstehenden Embryonen liegen die Chromosomensätze, die normalerweise aus 46 Chromosomen bestehen, zumindest teilweise in einem Missverhältnis vor, wie Studien zeigten. Mit dem Alter der Frau erhöht sich diese Quote. Den Ursachen, warum Chromosomen bei Zellteilungen falsch verteilt werden, gingen die Stanford-Forscher auf den Grund.

Beaker

Nanopartikel nutzen Licht zur genauen Temperaturmessung in höchster Präzision

Mediziner, Biologen und Materialforscher kühlen ihre vielfältigen Proben oft auf sehr tiefe Temperaturen ab. Für diese Experimente konzipierten Physiker um Zhuopeng Wang von der portugiesischen Universität in Aveiro nun ein Nanothermometer, das sogar noch bei minus 260 Grad Celsius die Temperatur bis auf ein fünfzigstel Grad genau messen kann. Wie sie in der Fachzeitschrift Advanced Functional Materials berichten, besteht es im Wesentlichen aus einem speziellen metallorganischen Komplex, der zu einem temperaturabhängigen Leuchten angeregt werden kann.

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Winzige Partikel als Temperatursonde
„Unser System ist das empfindlichste Nanothermometer, über das bisher berichtet wurde“, schreiben Wang und seine Kollegen. Wichtigster Teil dieses Thermometers sind winzige Nanopartikel, die als Temperatursonde dienen. Diese bestehen aus den beiden Elementen Terbium und Europium. Während eines Sprühvorgangs verknüpfen sich diese Lanthanoidmetalle mit organischen Molekülen aus Phenylendiessigsäure. So entstehen kugelförmige, metallorganische Nanopartikel, die nach einer Anregung mit ultraviolettem Laserlicht ein von der Umgebungstemperatur abhängiges Lumineszenzlicht aussenden.

Das Leuchten dieser Nanopartikel untersuchten die Forscher über einen weiten Temperaturbereich zwischen minus 260 und plus 50 Grad Celsius genauer. Dazu bestrahlten sie es mit einem Laser und analysierten Intensität und Farbe des danach emittierten Lumineszenzlichts. Die gemessenen Spektren veränderten sich bei unterschiedlichen Temperaturen so spezifisch, dass dieses Nanothermometer eine Messgenauigkeit von bis zu einem fünfzigstel Grad ermöglichte. In der Praxis müssten einige dieser Nanopartikel gezielt in die Proben, deren Temperatur man messen möchte, verteilt werden.

Mars

Von wegen wasserarm: Tausende Gletscher auf dem Mars entdeckt

Unter dem Staub gespeichertes Wassereis reicht aus, um den Mars einen Meter hoch zu bedecken

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Verborgen unter dem Marsstaub liegen hier Gletscher aus Wassereis
Von wegen wasserarm: Unter dem roten Staub des Mars gibt es noch heute tausende von Gletschern. In ihnen ist so viel Wassereis gespeichert, dass es den gesamten Mars gut einen Meter hoch bedecken könnte, wie Forscher anhand von Radardaten ausgerechnet haben. Diese Eisreservoire ziehen sich wie zwei Gürtel in den mittleren Breiten um den Roten Planeten. Eine dicke Staubdecke hat sie vor dem Verdampfen geschützt, wie die Forscher im Fachmagazin "Geophysical Research Letters" berichten.

Dass es auf dem Mars Wassereis gibt, ist schon lange bekannt. Denn beide Pole des Roten Planeten tragen deutlich sichtbare Kappen aus weißem Eis. Untersuchungen der ESA-Sonde Mars Express ergaben, dass der Wassereisanteil am Südpol bei 90 Prozent liegt, der Rest ist gefrorenes Kohlendioxid. Aber auch abseits der Polkappen ist der Mars nicht komplett wasserfrei: 2013 enthüllte der Marsrover Curiosity, dass auch im Staub der Marsoberfläche Wasser gebunden ist - beim Erhitzen wird es frei.

Kommentar:
  • Ungeklärt: Riesenwolke auf dem Mars gibt Rätsel auf
  • Irdische Mikroben können auch auf dem Mars überleben
  • Neuer Einschlagkrater auf dem Mars entdeckt
  • Mars-Rover nimmt angeblich dunkles UFO am Marshimmel auf
  • Der Mars "war einmal" lebensfreundlich
  • Entdeckung auf Google-Mars: Gewaltige Station auf dem Roten Planeten?



  • Beaker

    Wissenschaftler entdecken Bakterien die es nicht geben dürfte

    Biologen gingen bisher davon aus, dass das Leben eine gewisse Mindestgröße besitzen muss. Jetzt haben Mikrobiologen in sterilen Wasserproben winzige Bakterien entdeckt, die eigentlich mit Hilfe moderner Filteranlagen herausgefiltert sein sollten. Doch die kleinen unbekannten Bakterien schlüpften einfach durch die Filter.

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    © Bakterien / Berkeley Lab
    Bakterien mit einem Volumen von 0,009 Kubik-Mikrometer.
    Berkeley (U.S.A.) - Bakterien gehören zu den kleinsten Organismen in unserem Universum. Aber obwohl sie nur unter einem speziellen Mikroskop zu sehen sind, können sie nicht beliebig klein sein. Der Grund dafür ist einfach: Auch einzellige Lebewesen benötigen Platz um das Erbgut, den gesamten Stoffwechsel und eventuell gespeicherte Nährstoffe unterzubringen. Aus diesem Grund ging die Biologiebisher davon aus, dass es eine Mindestgröße für das Leben geben muss. Nach Berechnungen müsste dies ein Volumen von 0,013 Kubik-Mikrometern betragen. Jetzt haben allerdings Jillian Banfield und seine Kollegen von der University of California in Berkeley Bakterien entdeckt, die ein Volumen von lediglich 0,009 Kubik-Mikrometer besitzen. Damit sind sie - für diese Maßstäbe - erheblich kleiner als Wissenschaftler für möglich gehalten haben.

    Bakterien waren zu klein für Filteranlagen

    Um die winzige Größe der Bakterien zu veranschaulichen: Alleine auf der Spitze eines menschlichen Haares finden 150.000 der kleinen Bakterien Platz. Durch ihre geringe Größe ist es kaum verwunderlich, dass die Wissenschaftler die Bakterien bisher übersehen haben. Auf der Suche nach unbekannten Bakterien haben Banfield und seine Kollegen Grundwasserdurch eine feine Filteranlage mit einer Porengröße von 0,2 Mikrometern gepresst. Solche Filter werden benutzt, um Wasser zu sterilisieren.

    Doch die Auswertung zeigte, dass das Wasser alles andere als steril war. Mit einer sogenannter Cryo-Elektronenmikroskopie fanden die Wissenschaftler in dem Wasser gleich drei verschiedene Bakterienstämme. "Diese neu entdeckten ultra-kleinen Bakterien sind ein Beispiel einer Untergruppe des mikrobiellen Lebens auf der Erde, über die wir fast gar nichts wissen", sagte Banfield. "Sie sind rätselhaft. Diese Bakterien lassen sich in vielen Lebensräumen finden und spielen wahrscheinlich eine wichtige Rolle in mikrobischen Gemeinschaften und Ökosystemen".

    Beaker

    Bio Modifikationen - Augentropfen verleihen Nachtsicht

    Mit Hilfe eines Farbstoffes, der auch bei einigen Tiefseefischen vorkommt und bei der Behandlung von Nachtblindheit eingesetzt wird, haben Forscher in einem Selbstversuch ihre Sehkraft so verbessern können, dass sie in dunkler Nacht einen Menschen vor einem Baum in 50 Metern Entfernung klar sehen konnten.

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    © Augentropfen zur Nachtsicht / Science for the Masses
    Augentropfen lassen Menschen in der Nacht klar sehen.
    (U.S.A.). Es gibt in der Natur Tiere mit so vielen außergewöhnlichen Eigenschaften die wir Menschen gerne - zu mindestens zeitweise - für unseren eigenen Körper übernehmen würden. Dazu zählt auch die Fähigkeit bei absoluterDunkelheit klar sehen zu können. Forscher der Organisation Science for the Masses, die mit Hilfe des technologischen Fortschritts den menschlichen Körper verbessern wollen, ist dies nun gelungen.

    Augentropfen verhelfen zur zeitlich begrenzten Nachtsicht

    Mit Hilfe einiger Tropfen des chlorophyllbasierten Farbstoff Chlorin e6 (Ce6), der auch bei einigen Tiefseetieren zu finden ist, der seit den 1960er Jahren bei der Behandlung von Krebs bei Ratten und der seit einiger Zeit erfolgreich bei der Behandlung von Nachtblindheit eingesetzt wird, wollen die Forscher die natürliche Sehkraft des menschlichen Auges so verstärken, dass dieses bei Dunkelheit klar sehen kann.

    Grey Alien

    Nasa rechnet bald mit Beweisen für außerirdisches Leben

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    © Nasa/JPL-Caltech/DPA
    Eine künstlerische Darstellung von Kepler-10c - auf dem Planeten könnte Leben existieren
    Die wissenschaftliche Leiterin der US-Weltraumbehörde Nasa, Ellen Stofan, ist überzeugt davon, dass außerirdisches Leben existiert. Bei einer Paneldiskussion der Nasa in Washington zum Thema "Wasser im Universum" fanden die Nasa-Teilnehmer klare Worte: "Die Frage ist definitiv nicht ob, sondern wann außerirdisches Leben entdeckt wird". Stofan glaubt, dass wir außerirdisches Leben "in den nächsten 10 bis 20 Jahren finden werden" - innerhalb unseres Sonnensystems.

    "Wir wissen, wo wir suchen müssen, wir wissen, wie wir suchen müssen, und in den meisten Fällen steht uns auch die nötige Technologie zur Verfügung", sagte die Nasa-Wissenschaftlerin in Washington.

    Doch wer sich außerirdisches Leben in Form von kleinen grünen Männchen vorstellt, dürfte enttäuscht werden: Laut Nasa wird es sich bei der Entdeckung aller Wahrscheinlichkeit nach um außerirdische Mikroben handeln. Alleine in unserem Sonnensystem gibt es mehrere Monde und Planeten, wo Mikroorganismen existieren könnten.

    Leben in unserem Sonnensystem wird vor allem auf Himmelskörpern vermutet, auf denen flüssiges Wasser vorhanden ist. Die Jupitermonde Europa und Ganymede und der Saturnmond Enceladus sind hierfür heiße Kandidaten. Wissenschaftler vermuten unterirdische Ozeane mit flüssigem Wasser unter teilweise Kilometer dicken Eispanzern.

    Die Nasa plant bereits eine Mission zum Jupitermond Europa für das Jahr 2022 - eine Sonde soll dem Trabanten seine Geheimnisse entlocken.

    Display

    Microsoft wird 40 - alt aber zäh

    Der Softwarekonzern wird 40 Jahre alt. Das Unternehmen galt zeitweise als gnadenloser Monopolist. Doch Microsoft hat seine tonangebende Rolle verloren.

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    © MICROSOFT/DPA
    Die Belegschaft von Microsoft im Jahr 1978 mit den beiden Microsoft-Gründern Bill Gates (erste Reihe, l) und Paul Allen (erste Reihe, r)
    Als Satya Nadella vor knapp einem Jahr zum ersten Mal in seiner Funktion als Vorstandsvorsitzender des Softwarekonzerns Microsoft mit Analysten sprach, hatte er eine bemerkenswerte Botschaft: „Wir werden an unsere Zukunft mit der Einstellung eines Herausforderers herangehen.“ Das sind erstaunliche Töne für ein Unternehmen, das einmal als so mächtig galt, dass Kartellbehörden seine Zerschlagung in Erwägung zogen. Vielleicht steckte in Nadellas Worten ein bisschen Koketterie, schließlich ist Microsoft bis zum heutigen Tag hochprofitabel. Aber ohne Zweifel hat das Unternehmen seine tonangebende Rolle in der Branche verloren, insofern ist ein etwas bescheideneres Selbstverständnis, wie es Nadella ausgerufen hat, nur konsequent.

    An diesem Samstag wird Microsoft vierzig Jahre alt. Das Unternehmen steht heute nicht mehr auf dem Gipfel seines Erfolges, ganz anders als der nur ein Jahr jüngere Wettbewerber Apple. Microsoft befindet sich in einer Midlife-Crisis.

    Nadella ist erst der dritte Vorstandsvorsitzende in der Geschichte von Microsoft nach dem Mitgründer Bill Gates und Steve Ballmer. Gates gründete Microsoft 1975 zusammen mit seinem Schulfreund Paul Allen, als er gerade einmal 19 Jahre alt und an der Eliteuniversität Harvard eingeschrieben war. Seine Anfänge hatte der Konzern in Albuquerque im Bundesstaat New Mexico, weil hier der erste Kunde saß, der Elektronikkonzern Micro Instrumentation and Telemetry Systems (Mits). Für dessen frühen Personalcomputer Altair 8800 schrieben Gates und Allen ein Programm. Gates brach bald danach sein Studium ab, um sich auf das Unternehmen zu konzentrieren, das sich zunächst noch „Micro-Soft“ nannte, abgeleitet von „Microcomputer“ und „Software“. Nach einigen Jahren zog Microsoft in die Nähe von Gates’ und Allens Heimatstadt Seattle und hat hier bis heute seinen Sitz. Allen ist schon längst aus dem Unternehmen ausgeschieden.

    Satellite

    Orientierungslos im All: Elektrisches Phänomen legt Sonde "Rosetta" lahm

    Das war dann doch zu viel für "Rosetta": Zu viel Staub und zu viel Gasabsonderungen vom Kometen "Tschuri", den die Raumsonde verfolgt. "Rosetta" verliert zwischenzeitlich die Orientierung im All und den Kontakt zur Erde. Sie geht auf Distanz.
    © picture alliance / dpa
    Rosetta in einer Animation.
    Nach einer kritischen Situation ist die Raumsonde Rosetta auf mehr Distanz zum Kometen "Tschuri" gegangen. Durch den Kometenstaub hatte das Navigationssystem der Sonde bereits am vergangenen Samstag Schwierigkeiten mit der Orientierung, wie die europäische Raumfahrtagentur Esa nun mitteilte. Das Signal der Sonde sei 24 Stunden so schwach gewesen, dass die Wissenschaftler es fast verloren hätten, sagte der Leiter des Rosetta-Flugkontrollteams, Sylvain Lodiot, in Darmstadt.

    Am vergangenen Sonntag habe das System wieder die Sterne "gesehen" und seine Position selbst korrigiert. Rosetta sei auf größere Distanz zu "67P/Tschurjumow-Gerassimenko" gegangen. "Im Moment möchten wir unter 100 Kilometer nicht mehr gehen", sagte Lodiot. Rosetta umkreist den Kometen "Tschuri", auf dem nach zehnjähriger Reise das Mini-Labor Philae im November gelandet war - anders als vorgesehen allerdings an einer schattigen Stelle.

    Kommentar: Kometen sind keine "dreckigen Schneebälle", wie allgemein angenommen wird und werden höchstwahrscheinlich kein Staub entladen. Laut der "Elektrisches Universum"-Bewegung sind Kometen reguläre Felsbrocken, die durch elektrische Entladungen einen Schweif entwickeln. Hierbei bildet der Komet einen 'Kurzschluss' zwischen der Sonne (positiv geladen) und dem äußeren Sonnensystem (negativ geladen), wobei der Schweif lediglich der sichtbare Teil des Ionen-Stroms ist. Das nachgewiesene Wasser rund um Kometen entsteht durch Sputtering von negativ geladenen Sauerstoff-Ionen aus dem Silikat-haltigen Mineralien, die sich mit dem Wasserstoff des Ionen-Stroms bzw. Sonnenwind verbinden. Im Koma eines Kometen können daher einige Tonnen Wasser pro Tag gebildet werden.

    Eventuell hat ein ähnliches Schicksal die Sonde Philae erfahren und wurde kurzgeschlossen durch die Interaktion des Kometen und der Sonne.


    Ladybug

    Hummel-Paradoxon: Sind Hummeln wirklich zu dick zum Fliegen?

    "Die Hummel kann eigentlich nicht fliegen. Aber sie weiß das nicht und fliegt einfach trotzdem!" Das "Hummel-Paradoxon" hält sich seit Jahrzehnten hartnäckig.

    © Trofimov Denis / Shutterstock
    Der Mythos um die Hummel, die eigentlich nicht fliegen dürfte, es aber irgendwie doch tut, geht auf den französischen Entomologen Antoine Magnan zurück. 1934 verwies er in seinem Buch "Der Flug der Insekten" auf Berechnungen des Mathematiker André Sainte-Laguë. Demnach könne eine Flugzeugtragfläche in der Größe eines Hummelflügels mit Hummelgeschwindigkeit nicht fliegen. Die Aussage stimmt bis heute. Nur haben Hummelflügel und Flugzeugflügel eben nicht viel miteinander gemein, außer eines: wie sie Auftrieb erzeugen.

    Eine Hummel ist kein Flugzeug

    Auftrieb folgt aus einer ungleichen Umströmung der Flügel, hervorgerufen durch den Bernoulli-Effekt. Der Bioniker Albert Baars von der Hochschule Bremen beschreibt ihn: "Wenn bei einem Flügel - egal ob bei einem Flugzeug oder einem Insekt - auf der Oberseite ein geringerer Druck herrscht als auf der Unterseite, dann kann sich der Flügel nach oben bewegen. Dazu wird der Winkel zur Anströmung und die Geometrie des Flügels so gewählt, dass sich die Luft oben auf einer stärker gekrümmten Bahn bewegt als unten. Je größer diese Krümmung ausfällt, umso geringer ist der Druck an der Oberseite."

    Moon

    Laut Wissenschaftlern könnte Bombardement durch Mikrometeoriten Merkur seine dunkle Farbe verliehen haben

    © NASA/JHUAPL / Messenger Team
    Die Oberfläche des Merkur ist deutlich dunkler als die des Mondes
    Staubiger Regen: Die ungewöhnlich dunkle Farbe des Merkur gibt Planetenforschern schon lange Rätsel auf. Jetzt könnten US-Forscher eine Erklärung gefunden haben: Kohlenstoffhaltige Mikrometeoriten könnte verantwortlich sein. Weil in Sonnennähe besonders viele Kometen ausgasen und zerbrechen, regnet es auf dem Merkur besonders viel kosmischen Staub, so die Forscher im Fachmagazin "Nature Geoscience".

    Der Merkur ist gleich in mehrerer Hinsicht ungewöhnlich: Der innerste Planet unseres Sonnensystems hat einen extrem großen Kern, er ist im Laufe seiner Existenz geschrumpft und seine Oberfläche ist ungewöhnlich dunkel. Im Vergleich zum Erdmond, der ebenfalls keine Atmosphäre besitzt und ähnlich zusammengesetzt ist, erscheinen die Krater und Ebenen des innersten Planeten geradezu düster.

    Eisen kann es nicht erklären

    Eine dunkle Oberfläche kann bei luftlosen Himmelskörpern auf die Verwitterung von Eisenpartikeln im Regolith zurückgehen. Der Mars hat von diesem "Rost" seine rote Farbe. Doch Messungen der NASA-Sonde MESSENGER zeigen, dass die Merkuroberfläche viel zu wenig Eisen enthält, um seine dunkle Farbe zu erklären. "Die Daten sprechen für maximal zwei bis drei Prozent Eisenoxid - das lässt sich nur schwer mit der niedrigen Reflexivität der Planetenoberfläche vereinbaren", erklären Megan Bruck Syal vom Lawrence Livermore National Laboratory und ihre Kollegen.