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Nano-Thermometer konstruiert - Das bisher kleinste der Welt

DNA als Thermosensor: Forscher haben das kleinste Thermometer der Welt konstruiert. Es ist nur fünf Nanometer dick und kann trotzdem noch Temperaturunterschiede von 0,05 Grad wahrnehmen. Das Geheimnis dahinter: Die Wissenschaftler haben das Erbmolekül DNA so abgewandelt, dass es sich bei Erwärmung linear und in definiertem Maß entfaltet. Durch seine Länge verrät es daher die Temperatur in seinem Umfeld.

DNA Genes
© KotkoaDNA als Thermometer? Klingt seltsam, funktioniert aber erstaunlich gut.
Die DNA ist nicht nur das Molekül, das unserer genetische Information speichert und weitergibt, sie eignet sich auch als Baumaterial für Mikro- und Nanokonstruktionen verschiedenster Art. Denn ihre Doppelhelix-Struktur und die modulare Bauweise aus aufgereihten Basen macht sie stabil und vielseitig zugleich. So haben Forscher aus DNA bereits die kleinste Diode der Welt konstruiert, einen winkenden Nanoroboter oder winzige Ringe als Mikrobauteile.

Je wärmer, desto länger

David Gareau und seine Kollegen von der University of Montreal haben nun eine weitere Eigenschaft der DNA für ihre Konstruktion ausgenutzt: Das Erbmolekül verändert je nach Temperatur seine Länge. Wird die DNA erwärmt, faltet sie sich ein wenig weiter auf. Man vermutet, dass dieses Verhalten in lebenden Organismen als eine Art interner Thermosensor dienen könnte.

Durch gezielte Veränderung der Basensequenz haben die Forscher nun DNA-Moleküle erzeugt, deren Länge im Temperaturbereich zwischen 30 und 85 Grad Celsius linear und verlässlich zunimmt. Von diesen ist daher bereits im Vorhinein bekannt, wie lang sie bei bestimmten Werten sind. Misst man nun ihre Länge mit Hilfe von optischen Sensoren, verrät einem dies die Temperatur der DNA-Lösung.

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Wissenschaftler rätseln: Wie funktioniert das Gedächtnis von Pflanzen?

Auch Pflanzen können sich "erinnern" - etwa an Kältezeiten, um zu wissen, wann sie blühen sollen. Wie sie das machen, ist ein Rätsel. Die Biologin Susan Lindquist hat nun womöglich eine Antwort gefunden: Prionen
Kommunikation zwischen Pflanzen
Cambridge/London/Wien - Pflanzen gelten als geist- und gefühllose Lebewesen. Aber obwohl ihnen ein Hirn und Nerven fehlen, besitzen sie doch so etwas wie eine Art von Gedächtnis. Sie "erinnern" sich an Kälteperioden und "wissen", wann sie am besten mit dem Blühen beginnen. Womöglich können Pflanzen sogar "zählen", wie kürzlich in einer Studie über Venusfliegenfallen festgestellt wurde, die sich bis zu vier Stunden lang "merken" können, wie oft sie von einem potenziellen Beutetier berührt wurden.

Doch wie dieses offensichtlich existierende "Pflanzengedächtnis" funktioniert, ist ein großes Rätsel. Vermutet werden epigenetische Mechanismen, also vererbbare Anlagerungen an der DNA, die steuern, welche Gene abgelesen werden. Wie vieles andere im Bereich epigenetischer Vererbung ist freilich auch diese These noch recht spekulativ.

Kommentar:


Better Earth

Studie zeigt: Blaue Planeten tragen höchstwahrscheinlich Leben

Earth distant blue
© NASAUnsere Erde als „blasser blauer Punkt“. Aufgenommen 1990 von der Sonde „Voyager 1“ aus knapp 6 Milliarden Kilometern Entfernung. -
Pasadena (USA) - NASA-Wissenschaftler haben entdeckt, dass der blaue Schimmer, der unseren Planeten selbst noch aus großer Distanz ausmacht, als Signatur für Leben auf fernen Planeten mit einer ähnlichen Erscheinung gewertet werden kann. Die bislang einzigartigen Eigenschaften dieses Erden-Blaus können somit ein wichtiges Merkmal der potentiell interessantesten Ziele bei der Suche nach Leben auf fernen Planeten sein.

Zum ersten Mal auf das Blau der Erde, selbst noch aus größten Entfernungen aufmerksam, wurden Wissenschaftler 1990 durch die Aufnahmen der NASA-Sonde „Voyager 1“, als deren Bordkamera von jenseits der Umlaufbahn des Pluto einen Blick zurück in Richtung Erde warf - und unseren Heimatplaneten nur und zugleich immer noch als „pale blue dot“, also als „blassen blauen Punkt“ im All zeigte (s. Abb.).

Wie das Team um Joshua Krissansen-Totton vom Virtual Planetary Laboratory (VPL) am Astrobiology Institute der NASA im Fachmagazin The Astrophysical Journal (DOI: 10.3847/0004-637X/817/1/31) berichtet, gibt es zahlreiche Planeten, die zwar ein vergleichbares Erden-Blau aufzeigen können, aber dennoch - zumindest nach irdischen Maßstäben - absolut lebensfeindlich sind.

Bulb

Forscher entdecken rätselhafte neue "Lichtkraft"

Unbekannter Effekt: Forscher haben ganz neue Kraft des Lichts nachgewiesen, die in bestimmten optischen Felder auftreten kann. Dieses rätselhafte Spinmoment wirkt nicht wie der Strahlungsdruck in Richtung der Lichtausbreitung, sondern senkrecht dazu. Weil dieser Effekt extrem schwach ist, gelang der Nachweis nur mit Hilfe eines hochsensiblen Nano-Messbalkens. Ihre Existenz jedoch liefert ganz neue Einblicke in die fundamentale Wechselwirkung von Licht und Materie, so die Forscher im Fachmagazin Nature Physics.

light waves
© O'Luk/ thinkstockLicht übt unter bestimmten Bedingungen eine ganz schwache Kraft aus, die senkrecht zur Wellenrichtung wirkt.
Licht erscheint zwar als rein ätherisches Phänomen, doch die Strahlung beispielsweise der Sonne übt durchaus eine Kraft aus. Dieser Strahlungsdruck sorgt beispielsweise dafür, dass der Schweif eines Kometen immer von der Sonne wegzeigt, dass Asteroiden rotieren oder künftig vielleicht Raumsonden mit Hilfe eines gigantischen Sonnensegels durch das Sonnensystem fliegen.

Gibt es eine weitere "Lichtkraft"?

Nach gängiger Theorie wirkt dieser Strahlungsdruck des Lichts und sein optisches Moment in die Richtung, in die die Strahlung sich ausbreitet. Schon der Physiker James Clerk Maxwell beschrieb in seiner Abhandlung zum Elektromagnetismus: "Es gibt einen Druck in der Richtung der Wellenausbreitung." Bei einfachen elektromagnetischen Wellen ist das auch der Fall.

Aber Konstantin Bliokh vom japanischen RIKEN Forschungszentrum und seine Kollegen haben nun erstmals nachgewiesen, dass Licht auch eine Kraft ausüben kann, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle wirkt. Eine solche eng mit der Polarisation des Lichts verknüpfte Kraft wurde zwar theoretisch vor kurzem vorgeschlagen, erst jetzt jedoch gelang der experimentelle Nachweis.

Mars

Mars: Bislang direktester Beleg für die einstige Sauerstoff-Atmosphäre

Toulouse (Frankreich) - Der NASA-Rover „Curiosity“ hat im Marskrater Gale neben dem eisenoxidreichen Gestein, das der Marsoberfläche seine charakteristische und buchstäblich rostig-rote Farbe verleiht, erstmals auch einen hohen Anteil an Manganoxid entdeckt. Entsprechend müsste die Atmosphäre des Roten Planeten einst deutlich sauerstoffreicher gewesen sein, als bislang gedacht. Das hätte auch Konsequenzen für das schon so lange gesuchte Leben auf dem Mars.
Mars-Rover Curiosity
© NASA/JPLSelbstporträt des Mars-Rovers „Curiosity“ am Fuße des Mount Sharp im Innern des Gale-Kraters.
„Etwa drei Prozent des Gesteins weisen einen hohen Anteil von Manganoxid auf“, berichtete Agnès Cousin vom L’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) vergangene Woche auf dem Jahrestreffen der European Geophysical Union (EGU) in Wien.

„Dies erfordert neben ausreichend vorhandenem Wasser auch stark oxidierende Bedingungen. Die Atmosphäre könnte also deutlich sauerstoffreicher gewesen sein, als bislang vermutet“, so die Forscherin.

Kommentar:


Info

Bettwäsche wechseln? Bettwanzen bevorzugen anscheinend bestimmte Farben

US-Forscher spüren Lieblingsfarben von Hauswanzen auf
Bettwanzen, Hauswanzen
© freshidea/fotolia.comBettwanzen scheinen bestimmte Farben zu bevorzugen.
Bettwanzen können für den Menschen sehr unangenehm werden. Denn die kleinen blutsaugenden Parasiten nisten sich am liebsten im Schlafzimmer ein, um sich regelmäßig bei ihrem Wirt bedienen zu können. Das Erstaunliche: Bei ihren Verstecken scheinen die Plagegeister einer neuen Studie nach bestimmte Farben zu bevorzugen. Wie US-Forscher aktuell im Fachblatt Journal of Medical Entomology berichten, steht offenbar z.B. Rot hoch im Kurs, während Grün die Tierchen eher abschreckt.

Parasiten nisten sich in der Nähe ihres Wirts ein

Bei den so genannten „Bettwanzen“ (auch „Hauswanzen“ genannt) handelt es sich um nachtaktive, flugunfähige Parasiten, die sich vor allem vom Blut des Menschen ernähren. Daher leben sie dort, wo sich ihr Wirt regelmäßig über längere Zeit aufhält: im Schlafzimmer. Der beliebteste Ort ist dabei das Bett, neben dem dienen aber z.B. auch abstehende Tapetenecken, Fußleisten oder Lichtschalter ideale Verstecke. Doch spielen dabei auch Farben eine Rolle? Diese Frage stellten sich Wissenschaftler aus den USA und kamen auf der Suche nach möglichen Lieblingsfarben der Bettwanzen zu interessanten Ergebnissen.

Rocket

In vier bis sechs Wochen zum Mars: Russlands Erstflug mit nuklearem Raketenmotor

Die Arbeiten an einem russischen Atomantrieb für Weltraumraketen kommen voran. Einzelne Komponenten werden bereits auf der Erde getestet. Die Energieanlage, mit der ein Raumschiff etwa in sechs Wochen den Mars erreichen kann, soll frühestens in vier Jahren zum Probeflug ins All geschickt werden.

Russland Raumfahrt
© Sputnik/ Russian Defense Ministry
Der erste Testflug in den Weltraum sei für die 2020er Jahre geplant, teilte Dmitri Markow, Direktor des zuständigen Forschungsinstituts für Reaktormaterialien in der Ural-Stadt Saretschny, am Dienstag laut russischen Medien mit.

Es handle sich um „eine Energieanlage der Megawatt-Klasse, die interplanetare Schiffe auf gute Geschwindigkeiten beschleunigen kann“, sagte Markow. Sein Institut habe bereits Brennstäbe für den neuen Raketenantrieb getestet und bereite sich auf Bodentests vor.

Russland hatte sich 2008 vorgenommen, einen nuklearen Raketenmotor zu bauen, mit denen Menschen zu entlegenen Planeten fliegen könnten. Laut Sergej Kirijenko, dem Chef der russischen Atomenergiebehörde Rosatom, bräuchte ein bemanntes Raumschiff mit Atomantrieb vier bis sechs Wochen, um den Mars zu erreichen, und damit nur ein Viertel der Zeit, die mit einem üblichen Triebwerk benötigt würde.

Kommentar: Neue Ära in der russischen Raumfahrt: Putin wird zur Start-Premiere erwartet


Blue Planet

Gravitation hält jung - Im Erdkern vergeht die Zeit langsamer als gedacht

Earth Core
© NASA/JPL-Université Paris Diderot – Institut de Physique du Globe de ParisDer Kern der Erde – überraschend jung!
Im Zentrum unserer Erde sitzt eine Zeitmaschine. Oder besser gesagt: Unser Planet ist eine Zeitmaschine und sein Zentrum ist jünger als seine Oberfläche. Das klingt beeindruckend und das ist auch beeindruckend, aber genau genommen keine Neuigkeit. Darüber weiß man spätestens seit Albert Einsteins Relativitätstheorie Bescheid, die ja besagt, dass die Zeit unterschiedlich schnell vergeht, je nachdem wie man schnell man sich bewegt und wie stark man von der Gravitation beeinflusst wird. Und schon Anfang der 1960er Jahre hat der berühmte Physiker und Nobelpreisträger Richard Feynman darüber in seinen Vorlesungen erzählt. Er sagte damals, dass das Zentrum ein bis zwei Tage jünger sein sollte, als die Oberfläche. Seitdem wurde die Aussage oft wiederholt - aber anscheinend nie nachgerechnet. Das haben nun Ulrik Uggerhøj von der Universität Aarhus in Dänemark und seine Kollegen getan (“The young centre of the Earth”) und dabei festgestellt, dass Feynman sich geirrt hat: Die Zeitmaschine ist sogar noch effektiver als gedacht und das Zentrum unserer Erde ganze 2,5 Jahre jünger als der Rest.

Rocket

Raketen-Recycling funktioniert - Aber ist es auch bezahlbar?

SpaceX Launch Rocket
SpaceX ist es nach viel Mühe gelungen, eine Raketenstufe heil zurück zur Erde zu bringen. Die Frage ist nun, wie wirtschaftlich das ist.

Es war ein toller Trick: Nach zahlreichen Misserfolgen ist es der privaten Weltraumfirma SpaceX endlich gelungen, die erste Stufe ihrer Falcon-9-Rakete nach dem Start weitgehend unversehrt auf den Boden zu holen - inklusive aufrechter Landung auf einer schwimmenden Plattform vor der Küste Floridas.

So beeindruckend diese technische Meisterleistung auch ist - noch lässt sich gar nicht sagen, ob damit Raketen künftig wirklich vernünftig wiederverwendet werden können. SpaceX muss nämlich erst noch beweisen, ob eine zur Erde zurückgekehrte Falcon-Stufe so wiederaufgearbeitet werden kann, dass sie die notwendigen Voraussetzungen für den nächsten Flug erfüllt. Auch weiß noch niemand, wie viel das genau kosten wird.

Beaker

Durchbruch in der Forschung zu Diabetes Typ-1 könnte neue Therapien hervorbringen

Revolutionärer Durchbruch in der Forschung könnte neue Therapien hervorbringen
Typ-1 Diabetes
© DOC RABE Media/fotolia.comMedizinern ist ein entscheidender Durchbruch in der Behandlung von Typ-1 Diabetes gelungen. Nach 20 Jahren stellten die Experten jetzt das letzte Protein fest, welches an der Entstehung von Typ-1 Diabetes maßgeblich beteiligt ist.

Zum erstem Mal ist es jetzt Wissenschaftlern gelungen, alle betroffenen Bereiche aufzudecken, die durch einen Angriff des Immunsystems an der Entstehung von Diabetes Typ-1 beteiligt sind. Die Erkenntnisse könnten in Zukunft dazu beitragen, dass neue und effektivere Medikamente und Therapien gegen die Erkrankung entwickelt werden können.

Forscher von der University of Lincoln haben bei einer Untersuchung alle betroffenen Bereiche des menschlichen Körpers aufgedeckt, die durch das Immunsystem bei Typ-1 Diabetes attackiert werden. Bei der Erkrankung zerstört das Immunsystem die Beta-Zellen, die normalerweise Insulin produzieren. Die Wissenschaftler veröffentlichten die Ergebnisse ihrer Studie in der Fachzeitschrift Diabetes.

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