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Juli 2001 - Wissenschaft

Unter der Alb fließt heißes Wasser (02.07.2001)

Der Höhlenforscher Jochen Hasenmayer entdeckte Tropfwasserrinnen. Riesige Mengen an Energie warten auf ihre Erschließung

Höhlenforscher Jochen Hasenmayer in seinem Spezial-U-Boot „Speleonaut“. Foto: dpa
Blaubeuren - Unter dem legendenumwobenen Blautopf auf der Schwäbischen Alb warten nach Ansicht des Höhlenforschers Jochen Hasenmayer riesige Mengen an Energie auf ihre Erschließung. Seine These einer "süddeutschen Höhlentherme" sei durch seinen jüngsten Höhlengang in der Nacht zum Samstag nunmehr bewiesen worden, erklärte der querschnittgelähmte Forscher nach der spektakulären Aktion mit einem speziell für ihn gefertigten U-Boot. "Ich bin 1350 Meter weit getaucht und habe Hunderte von Tropfwasserrinnen gefunden. Also war die Höhle auf ihrer ganzen Länge einst Luft erfüllt", sagte der 59-Jährige. Demnach lägen unter der Schwäbischen Alb enorme Mengen heißen Wassers. "Diese Therme könnte ganz Süddeutschland mit Energie versorgen", glaubt Hasenmayer. Anhand seiner Videoaufnahmen samt Tiefenmesser könne er jetzt eindeutig belegen, dass der Blautopf früher nicht im Blautal mündete, sondern im Mittelmeer.

"Die Höhle am Blautopf ist 13 Meter tiefer und damit rund 200 Mal älter als von Geologen angenommen", beschrieb Hasenmayer seine Entdeckung. Als besondere Erkenntnis stellte er heraus, dass das heiße Wasser unter der Alb nicht in Stein gepresst sei, sondern in breiten Höhlengängen fließe. Nach seiner Schätzung könne bei jeder Bohrung am Blautopf mindestens 100 Mal so viel heißes Wasser gewonnen werden als bei einer Bohrung in gepresstem Stein. Daher sei diese Energiegewinnung aus dieser Quelle mehr als rentabel.

Der seit 1989 auf den Rollstuhl angewiesene Forscher war bereits im Jahr 1996 in den laut der Legende von der Wasserfrau "schöne Lau" bewohnten Blautopf hinabgetaucht. Seinen jetzigen, zehnstündigen Aufenthalt in der blauen Tiefe wertete er als "riesigen Erfolg". Jetzt bleibe nur zu hoffen, dass die Wissenschaft seinen Beweis annehme und die Ressourcen der "süddeutschen Höhlentherme" zur Energiegewinnung nutze.

 

Fruchtbarkeit - Spermien auf dem Küchentisch (03.07.2001)

Um ihre Fruchtbarkeit zu testen, brauchen sich Männer nicht länger auf sterilen Ärztetoiletten abzumühen. Britische Forscher planen, einen Test für die heimischem vier Wände auf den Markt zu bringen.

Frauen, die ihre biologische Uhr ticken hören, und Männer, die sich um die Agilität ihrer Samenzellen sorgen, können womöglich bald ruhiger schlafen. Die Lösung der potenziellen Probleme ist zwar nicht in Sicht, die Diagnose allerdings könnte um einiges einfacher werden. Statt des lästigen Ganges zum Arzt mit peinlichen Fragen und vielsagenden Blicken der anderen Patienten soll die Fruchtbarkeit zukünftig auf dem heimischen Küchentisch überprüft werden.

Wissenschaftler der britischen University of Birmingham haben nach eigenen Angaben ein Testverfahren entwickelt, das die Fruchtbarkeit von Männern oder Frauen ganz ohne Arzt ermitteln kann. "Fertell", wie der Test von seinen Schöpfern genannt wurde, soll bereits im kommenden Jahr über die Theken europäischer Apotheken gehen.

Der zweiteilige Test, der jetzt auf einem Kongress von Reproduktionsmedizinern im schweizerischen Lausanne vorgestellt wurde, kann bereits nach 15 Minuten ein Ergebnis liefern. Hierzu wird bei Frauen der Urin nach einem follikelstimulierenden Hormon untersucht, das im Zusammenhang mit der Zahl der Eizellen in der Gebärmutter steht. Wird eine zu hohe Hormonkonzentration entdeckt, könnte die Fruchtbarkeit beeinträchtigt sein.

Zur Beurteilung der männlichen Zeugungsfähigkeit ist eine Samenprobe nötig, die im Testgerät ähnliche Bedingungen vorfindet wie während der Befruchtung. Nach einer halben Stunde gibt ein roter Balken Auskunft darüber, ob die Spermien beweglich genug sind, um erfolgreich in eine Eizelle einzudringen. Für ein positives Urteil müssen die Samenzellen, so "BBC News Online", mindestens 0,7 Zentimeter zurücklegen.

Der Test, von seinem Erfinder Christopher Barratt als Weltpremiere gefeiert, hat im Labor bereits gute Erfolge gezeigt. Bei 170 männlichen und 243 weiblichen Probanden lag die Trefferwahrscheinlich bei 95 Prozent. Zwar könnten nicht alle Ursachen einer Unfruchtbarkeit erkannt werden, die meisten Fälle würden, so Barratt, allerdings abgedeckt.

 

Kunstherz schlägt komplett im Menschen (04.07.2001)

Künstliche Herzen müssen nicht länger durch Drähte oder Schläuche mit der Außenwelt verbunden sein. Das autonome Kunstherz, das erstmals in einem menschlichen Körper arbeitet, soll längeres Leben ermöglichen.

Ersatzteil: Das künstliche Herz AbioCor soll ohne Verbindung nach außen arbeitenÄrzte in den USA haben zum ersten Mal einem Patienten ein Kunstherz eingepflanzt, dass keine äußeren Zugänge besitzt. Der Patient sei nach siebenstündiger Operation wohlauf, sagte eine Sprecherin des Jewish Hospitals in Louisville.

Das etwa ein Kilogramm schwere Kunstherz AbioCor mit der Größe einer Grapefruit hat im Gegensatz zu früheren Modellen keine Drähte oder andere Verbindungen, die aus dem Körper herausführen, sondern wird durch eine integrierte Batterie angetrieben. US-Behörden haben Genehmigungen für die Einpflanzung von neuen Herzen für bis zu 15 schwerstkranke Patienten erteilt.

Das neue Organ könnte die Herzchirurgie revolutionieren: Als der 61-jährige Barney Clark im Jahre 1982 das erste Kunstherz erhielt, führten zahlreiche Kabel und Schläuche von außen zum Herzen. Das Kunstherz mit der Bezeichnung Jarvik 7 hielt Clark 112 Tage am Leben.

Auch die moderneren Herzen haben weiterhin Zugänge, durch die Krankheitserreger in den Körper eindringen können. Kunstherzen werden nur als Übergangslösung eingepflanzt bis ein Spenderherz verfügbar ist. Wie auch bei anderen Organen, reicht die Zahl an Spenderherzen aber bei weitem nicht aus.

"Das ist keine Übergangslösung bis zur Transplantation", sagt Abiomed Vize-Chef John Thero. Das AbioCor sei als Ersatz für ein krankes Herz entworfen worden, für Patienten mit einer Lebenserwartung von weniger als 30 Tagen. Vertreter dieser Gruppe kommen für eine Transplantation nicht in Frage.

"Obwohl das Gerät darauf ausgelegt ist, viel länger zu arbeiten, wären wir glücklich, wenn wir die Lebenserwartung der Betroffenen verdoppeln könnten", so Thero. "Unser Ziel ist es, ihnen eine vernünftige Lebensqualität und eine Verlängerung des Lebens zu ermöglichen."

 

US-Armee bastelt Mutter aller Stinkbomben (06.07.2001)

Das Pentagon forscht an der ultimativen Bombe, die zwar nicht tötet oder verletzt, dafür aber Menschen effektiv in die Flucht schlägt. Schülern dürfte das Prinzip bekannt vorkommen.

Beißende Gerüche machen das Atmen zu Hölle, bedrohliche Schwaden ziehen durch die Straßen. Die Menschen geraten in Panik, rennen, fliehen. Niemand weiß genau, was sich da ausbreitet. Doch jeder sagt sich: Nichts wie weg. Innerhalb kürzester Zeit sind die Straßen leer.

Ein Horrorszenario? Wahrlich. Doch ein Szenario, an dem die US-Armee mit Hochdruck arbeitet. Wie das britische Wissenschaftsmagazin "New Scientist" in seiner aktuellen Ausgabe schreibt, arbeitet das Pentagon intensiv an der Mutter aller Stinkbomben - einer Waffe, die niemanden verletzt, die ihre menschlichen Ziele aber effektiv in Panik versetzt.

Der Bedarf ist, zumindest in den Augen der US-Strategen, vorhanden: Egal ob bei der Vertreibung feindlicher Truppen oder beim Schutz eigener Militäranlagen, das Händchen für den richtigen Duft könnte einiges bewirken. Auch die Polizei wäre über eine derartige Waffe wohl alles andere als unglücklich: Geiseldramen, gewalttätige Demonstrationen oder Unruhen könnten ohne einen Schuss beendet werden.

Soweit die Theorie. In der Praxis offenbaren sich aber jede Menge Probleme. Besonders die richtige Mischung zu finden, hat sich bislang als unlösbares Problem erwiesen. Schon einmal, während des zweiten Weltkrieges, haben die USA offensiv mit Stinkbomben experimentiert. Eine verderbliche, übel riechende Flüssigkeit sollte, wie "New Scientist" berichtet, den deutschen Offizieren den Rest geben, sie als Abfall brandmarken.

Das neue Kampfmittel hatte allerdings einen entscheidenden Nachteil: Die Substanz war derart angriffslustig, dass niemand bombardiert werden konnte, ohne auch die ganze umliegende Region zu kontaminieren - den Stinkbomber eingeschlossen.

Noch ein weiteres Problem beschäftigt die Geruchsdesigner. Wie beim Lieblingsessen reagieren Menschen auch auf Gerüche unterschiedlich. Wer beispielsweise neben einem Reitstall groß geworden ist, lässt sich vom Geruch von Pferdemist kaum vertreiben.

Deshalb sucht Pam Dalton im Auftrag der US-Armee nach einem Geruch, der alle kulturellen Eigenheiten einschließt. Nach Angaben des "New Scientist" konnten bereits erste Testreihen abgeschlossen werden - mit ernüchterndem Ergebnis. Dabei wurden Probanden mit unterschiedlichem ethnischen Hintergrund faulen Gerüchen ausgesetzt und anschließend nach ihren Reaktionen befragt. Doch weder Buttersäure - eine Mischung aus ranziger Butter und stinkenden Füßen - noch verbranntes Haar konnte die gewünschte Reaktion provozieren. Selbst der Geruch von Erbrochenem blieb eine abschreckende Wirkung schuldig.

Mit zwei anderen Substanzen hatte Dalton dagegen mehr Glück. Ein stinkendes Mittel, das die US-Armee dazu benutzt, um die Wirksamkeit ihrer Reinigungsmittel zu testen, provozierte bei einigen Testpersonen in Sekundenschnelle Schreie und Flüche. Auch die Weiterentwicklung der Stinkbombe aus dem Zweiten Weltkrieg roch offensichtlich viel versprechend. Basierend auf Schwefelverbindungen, die auch in verdorbenem Essen und in Kadavern verkommen, weckt der Geruch bei den Menschen wahrscheinlichen einen durch die Evolution bedingten Fluchtreflex.

Ziel der Waffenentwickler muss es nun sein, die richtige Mischung aus den verschiedenen Gerüchen zu finden, um letztlich zu der ultimativen Stinkbombe zu kommen. Da es in diesem Bereich der Forschung keine vernünftigen Theorien gibt hilft dabei, so Dalton, nur eines: "Trial and Error."

Von der Nase ins Gehirn

Wissenschaftler jedenfalls sind überzeugt, dass Gerüche das Verhalten der Menschen verändern können und mitunter sogar intensive Emotionen auslösen. Wenn die übel riechende Moleküle sich in den Schleimhäuten auflösen, erzeugen sie Signale, die auf zwei verschiedenen Wegen das Gehirn erreichen können.

Der eine Pfad führt zum Thalamus und zum Cortex, Regionen des Gehirns, die für die bewusste Wahrnehmung verantwortlich sind. Die Alternativroute streift das so genannte limbische System. Dort, besonders im "Mandelkern", der Amygdala, werden die Gerüche unbewusst in Gefühle übersetzt. Probanden, denen ein Gascocktail aus Sulfiden vorgesetzt wird, reagieren intensiv auf den üblen Geruch. Die Muskelns spannen sich an, Angst macht sich breit, die Amygdala wird aktiviert.

"Jeder Geruch hat das Potenzial, Angst und Schrecken zu verbreiten", sagt José Prado. Der Neurologe aus Minneapolis hat sich intensiv mit der Wahrnehmung neuer Gerüchen beschäftigt. Prado ist überzeugt: "Wenn jemand einen Geruch nicht kennt, kann er nicht sicher sein, dass dieser Duft harmlos ist. Und dann bleibt nichts anderes übrig, als wegzulaufen."

 

Plastik löst sich von selbst auf (15.07.2001)

Die umweltschonenden Kunststofffasern der schwedischen Firma EcoLean sollen herkömmliches Verpackungsmaterial ablösen

Erste EcoLean-Produkte sind marktreifDer Durchbruch beim Verpackungsmaterial könnte in zwei oder drei Jahren bevorstehen. Dann will EcoLean seinen neuen Plastikstoff möglichst weltweit vertreiben. Die schwedische Firma hofft mit einem Ableger in China noch in diesem Jahr auf den entscheidenden Impuls.
Die EcoLean-Ingenieure, allen voran Chef-Chemiker Ake Rosén, haben ein Hybridmaterial entwickelt, das sich - nach etwa 14-tägiger Sonneneinstrahlung - von selbst auflöst.

Anfangs probierten sie es noch mit Talkum und Stärke als Hauptbestandteil. Diese Stoffe bauten sich jedoch zu schnell biologisch ab. Dann machte sich Rosén Gedanken über das Hühnerei und fand die Lösung: Die Schale besteht zu 95 Prozent aus Kalk, den natürliche Proteine zusammenhalten. Trotzdem bleibt die Schale brüchig - für das Schlüpfen der Küken durchaus sinnvoll, als Verpackungsmaterial jedoch ungeeignet.

Rosén hat sich daher für Polyolefin, eine Plastikkomponente, die aus natürlichen Gasen oder Öl gewonnen wird, entschieden. Das EcoLean-Material besteht zu 70 Prozent aus Kalk und 30 Prozent aus Polyolefin.

Mit dieser Mischung konnte die Firma ein besonders umweltfreundliches Plastik herstellen: Der Stoff lässt sich mit geringem Energieaufwand produzieren, mit nur wenig Wasser, Energie und Öl. Außerdem ist Kalk - in Form von Kalkstein oder Marmor - weltweit verfügbar und leicht abzubauen. Das EcoLean-Material sieht aus und fühlt sich an wie normales Plastik. Je nach Polyolefin-Anteil entsteht ein Stoff, der hart wie Glass oder biegsam wie Gummi ist. Diese Eigenschaft ermöglicht die Produktion unterschiedlichster Verpackungsformen: von der Getränkeflasche über Joghurtbecher bis zu Wickelpapier. Werden die Produkte zusammengefaltet, bleiben sie in diesem Zustand und nehmen weniger Raum beim Mülltransport in Anspruch.

Die entscheidende Eigenschaft ist jedoch, dass sich das Plastik im Sonnenlicht auflöst. In spätestens zwei Monaten hat sich das Material zersetzt. Übrig bleiben Kohlendioxid, Wasserdampf und Kalk. Solche kalkhaltige Asche aus den Verbrennungsanlagen lässt sich einsetzen, um die säurehaltigen Abgase von Fabriken oder sauren Böden zu neutralisieren.

Noch ist das Produkt größtenteils eine in der Branche viel beachtete Ingenieursleistung, weniger ein geschäftlicher Erfolg. Mit Hans Rausing aber, der vor einem halben Jahr 57 Prozent der Firma übernommen hat, soll sich das ändern. Rausing hat zum einen die finanziellen Mittel: Er steht unter den Top 40 der "Forbes"-Liste der reichsten Männer der Welt. Zum anderen verfügt der 75-Jährige über genügend Erfahrung im Verpackungsgeschäft: Der gebürtige Schwede hat mit der erfolgreichen Einführung des TetraPaks das Familienunternehmen zu einem Weltkonzern geformt.

Fünf Jahre, das hatte Rausing mit seinen Verwandten vereinbart, durfte er sich nicht bei der Konkurrenz engagieren. Als die Frist ablief, vor einem halben Jahr, kaufte er EcoLean. Die Firma konzentriert sich vorerst auf Nischenmärkte in Osteuropa und in diesem Sommer auf China.

Die großen Märkte sind allemal verstopft - durch TetraPak. Das Unternehmen liefert nicht nur das Material, sondern auch die Verpackungsmaschinen. Neue Geräte werden sich die Kunden erst zulegen, wenn sich die von TetraPak erstandenen amortisiert haben - das kann viele Jahre dauern.

Ein weiteres Problem sind die komplizierten, zum Teil ineffizienten, aber fest etablierten Systeme der Abfallverwertung. So würde das EcoLean-Produkt beim deutschen Dualen System pauschal als "Plastikverpackung" deklariert.

Darüber hinaus bemühen sich auch andere Hersteller, umweltfreundliches, günstig zu produzierendes Plastik herzustellen. Dazu kommen weitere biologische Materialien wie Zellulose zum Beispiel als essbare Folien für Wurstwaren.

Der Vorteil des EcoLean-Produkts, seine Plastizität, ist zugleich sein größter Nachteil: Dellen in der Verpackung bleiben. Das birgt Probleme beim Transport und insbesondere beim Verkauf der Produkte. "Waren mit deformierter Verpackung", sagt Sonja Hoffmann, Geschäftsführerin der deutschen Verpackungsverbände, "sind nahezu unverkäuflich."

 

Warum die innere Uhr vom 24-Stunden-Rhythmus abweicht (17.07.2001)

Ein Physiker untersucht biologische Prozesse

Die innere Uhr von Mensch und Tier tickt nur selten im Einklang mit dem physikalischen 24-Stunden-Erdentag. Ein japanischer Physiker der Universität von Osaka ging nun mit mathematischen Methoden den Schwankungen des so genannten circadischen Rhythmus, der zwischen 22 und 28 Stunden variiert, auf den Grund. Dabei zeigte sich, dass die Abweichungen durchaus Vorteile für den Erhalt einer Art haben können, berichtet der Forscher im Journal "Physical Review Letters".

Hiroaki Daido simulierte in verschiedenen Bevölkerungsmodellen die Auswirkungen der unterschiedlichen Tagesrhythmen. Zum einen nahm er an, dass sich eine geringe Abweichung positiv auf das Bevölkerungswachstum einer Art auswirke. Als Beispiel zog er Lebewesen heran, die das ultraviolette Licht der Sonne nicht vertrügen und somit bevorzugt seien, je genauer die innere Uhr mit dem Erdentag übereinstimme. Dagegen setzte er seine zweite Annahme, dass der Wettbewerb bei der Nahrungssuche deutlich ansteige, je mehr verschiedene Arten mit dem gleichen Tagesrhythmus auf die Jagd gingen. In der Simulation zeigte sich, dass die Vorteile eines 24-Stunden-Rhythmus gegenüber den Nachteilen kaum ins Gewicht fielen.

Anhand dieser Ergebnisse lässt sich gut nachvollziehen, warum sich nach Jahrtausenden der Evolution nicht alle Arten an den 24-Stunden-Rhythmus angepasst haben. Nun will Daido mit seinen rein mathematischen Modellen auch biologische Jahresabläufe untersuchen. Parallel ruft er Forscher anderer Fakultäten auf, seine Ergebnisse durch biologische Experimente und Beobachtungen der Tierwelt zu überprüfen.

 

Nahrhafte Kleidung - Vitamine aus der Bluse (18.07.2001)

Das Obst kann an den Bäumen bleiben, die Tabletten in der Apotheke: Geht es nach den Vorstellungen eines japanischen Faserherstellers, wird Vitamin C künftig über die Kleidung aufgenommen.

Als besonders kontaktfreudig soll sich eine neue, von der Firma Fuji Spinning entwickelte Faser erweisen: Daraus gewobene Textilien enthalten eine Chemikalie namens Pro-Vitamin, die sich in Vitamin C verwandelt, sobald sie in Kontakt mit der menschlichen Haut kommt.

Wie der asiatische Dienst des britischen Fernsehsenders BBC berichtet, würde ein aus so genannten V-Up-Fasern hergestelltes T-Shirt ungefähr so viel Vitamin enthalten wie zwei Zitronen. Spätestens nach 30 Hauptwaschgängen ist die Vitamindosis allerdings aus dem Hemd verschwunden.

Das Produkt ziele vor allem auf vitaminbewusste Frauen ab, so ein Sprecher des japanischen Unternehmens. "Frauen können problemlos ihr Gesicht pflegen, doch mit anderen Teilen des Körpers geht das nicht so einfach." Um die Haut an den entsprechenden Zonen nicht nur in den Genuss von Vitamin C kommen zu lassen, experimentieren die Japaner nach eigenen Angaben bereits mit anderen Chemikalien.

Die ersten Vitamin-T-Shirts werden voraussichtlich Anfang 2002 auf den Markt kommen. Und selbst vor Spitzenwäsche schreckt Fuji Spinning offensichtlich nicht zurück. Entsprechende Pläne gebe es bereits, berichtet BBC.

Die Japaner sind nicht die Ersten, die mit neuartigen Stoffen experimentieren. So hat das Deutsche Textilforschungszentrum Nord-West vor einiger Zeit eine Substanz vorgestellt, mit der Textilien problemlos imprägniert werden können. Da die Chemikalie Hohlräume besitzt, gibt sie nach und nach ihren Inhalt an die Haut ab: Parfüm, Medikamente - oder eben Vitamin C.

Gesundheitsexperten stehen den japanischen Vorstoß allerdings skeptisch gegenüber. Einerseits kann Vitamin C in zu hohen Dosen eine schädliche Wirkung haben, andererseits sind Vitamin-Liebhaber auf keine spezielle Kleiderordnung angewiesen: Die anerkannt beste Methode, die tägliche Vitamin-Ration zu sich zu nehmen, heißt nach wie vor Obst und Gemüse.

 

Klimaforscher - Die Zeichen stehen auf Sturm (20.07.2001)

Die Luftmassen über dem Atlantik und der Karibik werden, so eine aktuelle Studie, auch in den kommenden Jahrzehnten nicht zur Ruhe kommen. Gleichzeitig warten Forscher mit einer neuen, erschreckenden Klimaprognose auf.

Nur ein Vorbote: Hurrikan "Georges" sucht 1998 Puerto Rico heim Über die Karibik, Florida und andere Südstaaten der amerikanischen Atlantikküste werden noch Jahrzehnte lang schwerste Hurrikane hinwegfegen. Das schreiben US-Forscher von der National Oceanic and Atmospheric Administration in Miami in der jüngsten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins "Science".

Ihren Berechnungen zufolge sind noch mindestens bis zum Jahr 2010 in dieser Region ähnlich verheerende Herbststürme zu befürchten wie in den vergangenen sechs Jahren. Schlimmstenfalls könnten die stürmischen Zeiten dort sogar bis 2040 dauern.

Seit 1995 hat sich die Zahl der Hurrikane über dem Atlantik und der Karibik verdoppelt, berichten Stanley Goldenberg und Kollegen in "Science". Die Zahl der Killerstürme mit Windgeschwindigkeiten von mehr als 50 Metern pro Sekunde stieg auf das 2,5fache. In der Karibik hat sich die Zahl der Hurrikane sogar verfünffacht.

Das US-Team suchte in den Aufzeichnungen vergangener Stürme nach Anhaltspunkten für eine effektive Prognose. Basierend auf der Erkenntnis, dass eine höhere Temperatur der Meeresoberfläche und ein Mangel an Regenfällen die Entstehung von Hurrikanen begünstigen, gehen die Forscher davon aus, dass sich die Periode heftigster Hurrikane bis in die nächsten vier Jahrzehnte fortsetzt.

Dem widerspricht allerdings Lennart Bengtsson vom Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg. Er schreibt in einem Kommentar in "Science", dass die Voraussetzungen für die Bildung eines Hurrikans noch nicht ausreichend bekannt seien, um eine solche Prognose zu wagen.

Fest stehe lediglich, dass Hurrikane heute mehr Schaden anrichten als in der Vergangenheit. Das liege aber eher an der starken Bebauung der Küstengebiete als an der Stärke der Stürme. Während der Verlust an Menschenleben weiterhin relativ niedrig bliebe, könnte ein einzelner Hurrikan heute bis zu 100 Milliarden Dollar Schaden verursachen.

Doch nicht nur verheerende Stürme auch die generelle Klimaveränderung entzweit die Wissenschaftler. Nach einer ebenfalls in "Science" veröffentlichten Studie wird sich das Weltklima ohne durchgreifende globale Maßnahmen von 1990 bis zum Ende dieses Jahrhunderts um 1,7 bis 4,9 Grad Celsius erwärmen. Das entspreche einem Anstieg um durchschnittlich 0,3 Grad pro Jahrzehnt.

Der vor wenigen Monaten vorgestellte Uno-Klima-Bericht hatte den Rahmen noch offener gehalten und von 1,4 bis 5,8 Grad Erwärmung bis 2100 gesprochen. Für den gleichen Zeitraum kündigte er einen Anstieg des Meeresspiegels um 9 bis 88 Zentimeter an.

Die neue Studie wurde vom National Center for Atmospheric Research der USA in Boulder, dem Klimainstitut der britischen University of Norwich und dem Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven erstellt. Ihre Autoren strafften zu erwartende Werte für Emissionen, die Klimasensibilität und andere Unsicherheitsfaktoren und kamen dadurch zu einem "realistischeren Ergebnis" als die Uno-Prognose, wie sie in "Science" schreiben.

 
Sanfte Lasertherapie korrigiert Weitsichtigkeit (22.07.2001)

Erstmals bietet ein neuartiger Eingriff die Möglichkeit auch schwere Hornhautverkrümmungen wieder zu beheben

Der Abschied von Brille und Kontaktlinse scheint in greifbare Nähe gerückt. Während sich die Kurzsichtigkeit schon seit einigen Jahren durch eine Laseroperation korrigieren lässt, ist das jetzt auch mit der Weitsichtigkeit möglich. Als thermale Laserkeratoplastik (LTK) bezeichnen Augenärzte ein völlig neues High-Tech-Verfahren. Es wurde jetzt erstmals auf der Jahrestagung der America Society for Cataract and Refractive Surgery vorgestellt.


Der ambulante Eingriff wird mit einem so genannten Holmium-Laser durchgeführt. Vorteil: Der Laserstrahl kommt erstmals nicht mit der empfindlichen Hornhaut des Auges in Berührung. Professor Otto-Ernst Schnaudigel von der Universitäts-Augenklinik Frankfurt am Main ist einer der ersten Ärzte in Deutschland, die diese Methode im Rahmen einer Studie anwenden: "Wir beschießen das Auge punktförmig und kreisrund mit dem Laserstrahl. Die dadurch entstehende Hitze führt zu einer Schrumpfung und damit stärkeren Krümmung der Hornhaut. Folge: Die Weitsichtigkeit wird ausgeglichen und das Auge kann wieder klar sehen."

Obwohl es bei dem operativen Eingriff zur Narbenbildung kommt, handelt es sich um eine sanfte Korrektur der Fehlsichtigkeit. Eine lokale Betäubung mit Augentropfen reicht aus. Der Eingriff dauert nur wenige Minuten. Dabei muss sich der Patient völlig ruhig verhalten und in der Lage sein, den Blick direkt in das helle Fixierlicht zu richten. "Das ist aber in der Regel überhaupt kein Problem, da jeder Laserbeschuss nur Bruchteile von Sekunden dauert", so der Frankfurter Experte. Nach dem Eingriff kann es zu leichten Schmerzen kommen, die man aber medikamentös gut in Schach halten kann. Trotzdem sollte sich der Patient erst einmal für ein paar Stunden hinlegen. Endgültig verheilt ist das Narbengewebe nach etwa sechs Monaten.

Was den Ärzten noch fehlt, sind Langzeiterfahrungen. Professor Schnaudigel: "Bisher sind wir sehr beeindruckt. Die Eingriffe verlaufen völlig ohne Komplikationen, die Weitsichtigkeit lässt sich gut korrigieren. Sollten auch zukünftig keine Nebenwirkungen auftreten, handelt es sich um eine echte Alternative für alle, die keine Brille mehr tragen möchten."

Auf die Augenärzte kann also noch viel Arbeit zukommen, denn der scharfe Blick auf Dauer wird nur den wenigsten in die Wiege gelegt. Vier von fünf Deutschen sind fehlsichtig. Um trotzdem den Durchblick zu behalten, müssen sie eine Brille oder Kontaktlinsen tragen.

Bei der Kurzsichtigkeit hat sich in den letzten Jahren vor allem das so genannte LASIK-Verfahren durchgesetzt. Für diesen Eingriff sind zwei Schritte nötig. Zunächst muss der Arzt einen präzisen Schnitt in den nur 0,15 Millimeter großen Hornhautdeckel vornehmen, um dann ein pfenniggroßes Stück wie ein Fenster zur Seite zu klappen. Durch diese Öffnung dampft der Laser hauchdünne Partikel der Hornhaut weg. Dadurch entsteht, vom Computer gesteuert, eine Krümmung, die der Brechkraft der Linse ent-spricht. Abschließend wird das Fenster wieder zugeklappt. Folge: Das Bild kommt wieder scharf auf der Netzhaut an.

In den USA ist diese Methode sehr beliebt. Rund eine Million Patienten jährlich nehmen damit Abschied von der Brille. In Deutsch-land sind es etwa 30.000. Im Gegensatz zu Deutschland, wo die Brille auch ein modisches Accessoire darstellt, ist die Brille bei den Amerikanern eher verpönt. Das Verfahren wurde 1990 eingeführt und 1999 als sichere Operationsmethode bis zehn Diopotrien Kurzsichtigkeit und drei Dioptrien Astigmatismus von den wissenschaftlichen Verbänden anerkannt.

Sowohl die LASIK- als auch die Holmium-Lasertherapie werden von den Krankenkassen nicht übernommen. Beim LASIK-Verfahren müssen der Brille überdrüssige Patienten rund 4.000 Mark pro Auge bezahlen. Bei Holmium werden die Kosten wahrscheinlich etwas niedriger liegen, da der Aufwand geringer ist.

 
Stotterer haben ein unregelmäßiges Gehirn (24.07.2001)

Lange hielt man Stottern vor allem für ein psychologisches Problem. Das könnte sich nun ändern: Im Gehirn von Sprachgestörten haben US-Forscher merkwürdige Anomalien entdeckt.

Als Ursache für das Stottern galten lange psychologische Faktoren wie zum Beispiel Stress. Doch auch anatomische Besonderheiten spielen eine Rolle, glauben Neurologen aus New Orleans. Menschen mit einer bestimmten Form der Sprachstörung weisen Anomalien im Gehirn auf, berichtet das Team von der Tulane University in der Fachzeitschrift "Neurology".

Mit Hilfe der so genannten Magnetresonanz-Tomografie hatten die Forscher um Anne Foundas die Gehirne von 16 Erwachsenen vermessen, die an einer besonders hartnäckigen Variante des Stotterns litten. Wie sich zeigte, waren bei diesen Menschen die linken und rechten Schläfenlappen deutlich größer als bei Kontrollpersonen ohne Sprachstörung. In den Schläfenlappen befindet sich neben Hör- und Geruchssinn auch das Sprachzentrum.

Überdies seien bei den Stotterern Unregelmäßigkeiten in der Form des Gehirns häufiger, so die Wissenschaftler. Foundas: "Unsere Studie liefert den ersten deutlichen Hinweis darauf, dass anatomische Unterschiede in Hirnregionen, die das Sprechen kontrollieren, mit der Entwicklung des Stotterns verbunden sein könnten."

Dass besondere Merkmale im Gehirn allein für die Sprachstörung verantwortlich gemacht werden können, wird jedoch von anderen Experten angezweifelt. Bei den meisten Menschen, so glaubt die Londoner Logopädin Carolyn Cheasman, entsteht das Stottern vermutlich durch eine Kombination verschiedener Einflüsse.

"Möglicherweise gibt es einige neurophysiologische Faktoren, die Kinder anfällig machen", kommentierte Cheasman die Studie. "Ob sie stottern oder nicht, könnte jedoch durch andere Faktoren ausgelöst werden, zum Beispiel durch ihre Persönlichkeit oder bestimmte Ereignisse in ihrem Leben."

 

Das Textil mit IQ (27.07.2001)

Designer haben ein Hemd entwickelt, dessen Ärmel sich automatisch hochkrempeln

Irgendwann wird alles um uns herum intelligent sein. Der schlaue Computer ruft: "Na, mein Freund. Gestern gefeiert?", wenn wir im Büro wieder mal eingenickt sind. Die Kaffeemaschine berechnet morgens den Koffeinbedarf anhand der geschlafenen Stunden, die Wasserflasche sagt alle zehn Minuten: "Trink mich!", und die Cola-Dose bahnt sich selbst den Weg zur Mülltrennung. Kurz: Die Technik nimmt uns alles ab.

Zukunftsmusik? I wo! Die schleichende Lebenshilfetechnisierung ist längst in vollem Gange. Luxuslimousinen haben heute Scheinwerfer, die sich bei Dunkelheit selbst einschalten. Es gibt Fernseher, die sich automatisch in Richtung des Zuschauers drehen. Und wer heute keine Rollos mit Timerfunktion hat, outet sich als traditioneller Technikverweigerer. In eine neue, bislang unerschlossene Galaxie denkender Dinge sind nun italienische Modedesigner vorgestoßen: das Textil mit IQ. Die Firma Corpo Nove aus Florenz, bisher vor allem durch die Entwicklung einer "Antarktisjacke" aufgefallen, hat ein Oberhemd entwickelt, dessen Ärmellänge sich der Temperatur anpasst. Und zwar unaufgefordert. Wie das britische Fachmagazin "New Scientist" berichtet, sorgt die Nickel-Titan-Legierung Nitinol im Gewebe dafür, dass die "Giacca Magica" bei Hitze ihre Ärmel selbstständig hochkrempelt, um sie bei Kälteeinfall lang zu machen. Das verspricht, gerade in heißen Zeiten wie diesen, eine echte Erleichterung.

Und das Tollste kommt erst: Nie mehr bügeln dank Memory-Effekt! Die magische Klamotte merkt sich nämlich, wie sie bei Geburt aussah. Erwärmt man sie, etwa durch In-die-Sonne-Hängen, um einige Grad, glättet sie ihre Knautscher und findet von allein zum Fabrikzustand zurück. Wirklich wahr. Sagen die Hersteller. Praktisch auch, dass das Modell außer 15 Prozent Metall 85 Prozent Baumwolle beinhaltet und in die Waschmaschine gesteckt werden kann.

Schlauer Mode also gehört die Zukunft. Das kann lustig werden: Man stelle sich Hüte vor, die sich in Regenschirme verwandeln. Schlipse, die zu Lätzchen mutieren, wenn Essen in der Nähe ist. Harnblasensensible Hosenschlitze. Rollbare Röcke. Oder, kurz vor Koitus, das sich selbst entblätternde Bustier. Aber das ist Zukunftsmusik - bislang gibt es das IQ-Hemd erst als Prototyp. Zudem wird es mit mindestens 8000 Mark ziemlich teuer. Eine Version für Manschettenträger ist dem Vernehmen nach nicht geplant.

 
Erdalter - Deutsche Geologen drehen die Uhr zurück (27.07.2001)

Die Geschichte der Erde muss womöglich neu geschrieben werden. Falls die Berechnungen dreier Geologen aus Münster stimmen, tickt die geologische Uhr wesentlich schneller als bislang angenommen.

Die Jugendjahre des Blauen Planeten sind alles andere als übersichtlich. Weder sind die genauen internen und externen Prozesse der Planetenentstehung genau geklärt, noch besteht Konsens über die zeitliche Entwicklung der Erdkruste und der Kontinente. Eines galt bislang aber als recht zuverlässig: die geologische Uhr der Erde.

Vordatiert: Die (farbenfrohe) Entstehung der ErdeIn Ermangelung eines absoluten Zeitmessers stützen sich die Geologen seit jeher auf den radioaktiven Zerfall bestimmter Isotope. Wie bei der Altersbestimmung von Knochen, der so genannten Radiokarbonmethode, bei der die Stoppuhr mit dem Tod und dem plötzlich aussetzenden Stoffwechsel zu laufen beginnt, gibt es auch bei Steinen entsprechende Referenzuhren.

Eine der wichtigsten Zerfallsketten stellt dabei die Lutetium-Hafnium-Uhr dar: Das radioaktive Isotop Lutetium-176 zerfällt unter Abgabe eines Elektrons langsam aber beständig in das stabile Hafnium-176. Da die Halbwertszeit des Isotops mit rund 37 Milliarden Jahren allerdings extrem lange ist, fällt die exakte Messung der Zerfallsgeschwindigkeit recht kompliziert aus.

In neunmonatiger Arbeit ist es einem Team um den Münsteraner Geologen Klaus Mezger nun gelungen, eine kleine Ungenauigkeit in den bisherigen Annahmen über die Lutetium-Hafnium-Uhr zu entdecken. Somit könnte das irdische Festland schon deutlich früher als bislang vermutet entstanden sein - und mit ihm möglicherweise auch das Leben auf der Erde. Mezger und seine Kollegen berichten über ihre Entdeckung in der aktuellen Ausgabe des US-Wissenschaftsmagazins "Science".

Bisher waren die Forscher davon ausgegangen, dass das andauernde Bombardement mit Meteoritenschauern im jungen Sonnensystem wahrscheinlich jede feste Kruste auf der Erde zerstört hat. Durch die Korrektur des Rechenfehlers beim radioaktiven Zerfall von Lutetium zu Hafnium müssen die ältesten bekannten Minerale jedoch von Kontinenten stammen, die fast so alt sind wie die Erde selbst.

Zwar tickt die Zerfalls-Uhr nur vier Prozent schneller als bisher angenommen, sie lässt den Zeitraum zwischen der Entstehung der Erde vor 4,56 Milliarden Jahren und den ältesten Mineralienfunden aber auf rund 200 Millionen Jahre zusammenschrumpfen. Mezger: "Die Funde sind nicht wie bisher angenommen 4,2 Milliarden Jahre alt, sondern vielleicht schon 4,4 Milliarden Jahre."

 
Ameisen entscheiden schneller als Menschen (29.07.2001)

Computer-Programmierer entwickeln die Software der Zukunft nach Insekten-Vorbild

Sogar in der Großstadt trifft man jetzt auf fliegende Ameisen. Große geflügelte Weibchen und kleinere Männchen, die ebenfalls Flügel tragen, gehen bei gutem Flugwetter auf die Reise, um sich zu paaren. Anschließend suchen die begatteten Weibchen einen geeigneten Nistplatz.
Bei der Wahl des geeigneten Orts entscheidet die Königin allein. Doch es kommt auch vor, dass eine ganze Ameisenkolonie sich ein neues Nest suchen muss. Dann entscheiden Hunderte von Tieren darüber, ob ein Platz geeignet ist oder nicht. Wer einmal versucht hat, mehr als drei Personen auf ein abendliches Fernsehprogramm einzustimmen, weiß wie schwierig - oft sogar unmöglich - das ist. Mehrere hundert Ameisen aber schaffen es immer, sich auf den besten Nestplatz zu einigen. Dabei fällt die Entscheidung in einer Art Gruppendynamik, wie Stephen Pratt von der University of Bath (England) beobachtete. Computer-Spezialisten sind von dieser Entscheidungsfindung so beeindruckt, dass sie jetzt Programme nach denselben Prinzipien schreiben.

Wird ein Nest unbewohnbar, dann schicken die Ameisen Kundschafterinnen aus, berichtete Pratt auf einer Zoologentagung über Tierverhalten in Corvallis (Oregon). Findet eine Kundschafterin eine geeignete Stelle für ein neues Nest, dann kehrt sie zurück zum alten Bau, teilt einer Nestgefährtin den Fund mit, und beide machen sich im Gänsemarsch zu der neuen Stelle auf. Dort inspiziert das zweite Tier gründlich alle Gegebenheiten und kehrt dann ebenfalls zurück, um eine weitere Begutachterin zum neuen Platz zu führen. Das Spiel wiederholt sich etliche Male, bis Hunderte von Tieren an der neuen Stelle versammelt sind. Ameisen, die jetzt auf diese Versammlung von Nestgenossen stoßen, beginnen Eier und Larven aus dem alten zum neuen Nest zu tragen. Doch die Sache hat einen Haken. Am alten Nest treffen Kundschafterinnen aus allen Himmelsrichtungen ein, mit Vorschlägen für neue Nestplätze. Welcher aber ist der Beste? Das entscheidet zunächst jede einzelne Ameise, letztlich aber doch die gesamte Kolonie. Denn wer sich von einer Kundschafterin zu einer Inspektion führen lässt, untersucht den Platz sehr sorgfältig. Diese Untersuchung dauert umso länger, je weniger sich der Ort zum Nestbau eignet. Das aber bedeutet in der Konsequenz, dass an schlechten Orten die Zahl der Begutachter sehr langsam, an guten jedoch sehr schnell wächst. Das heißt, der Moment an dem so viele Tiere an dem neuen Platz versammelt sind, dass das Verhalten in Transportarbeiten umschlägt, ist an guten Plätzen schneller erreicht als an schlechten. Auf diese Weise findet eine Kolonie immer den besten aller in der Nachbarschaft erreichbaren Nestbauplätze. Um diese Entscheidung zu treffen, waren weder ein hoch entwickeltes Gehirn, noch komplizierte Regeln notwendig - nur relativ einfache Ameisenhirne und ein simples Verhaltensmuster.

Computer-Wissenschaftler sind begeistert von der Vorstellung, dass viele kleine und einfache Gehirne ein Problem besser lösen, als ein zentrales großes Gehirn. Im Computerbereich, so die Hoffnung der Experten, sollten sich verwickelte Probleme auf ähnliche Weise lösen lassen: Indem man einfache Rechenschritte vorgibt, die mehrfach und unabhängig voneinander immer wieder in leicht abgewandelten Situationen durchgespielt werden - bis die Programme ein optimales Ergebnis liefern. Für das Lernen von Ameisen haben die Fachleute inzwischen den Begriff "Ameisenkolonie-Optimierung-Algorithmus" erfunden. Nach solchen Algorithmen (Rechenvorschriften) lassen sich auch schwer lösbare Aufgaben wie das des Handelsvertreters bearbeiten, der mehrere Orte zu besuchen hat und dazu den kürzesten Weg sucht. Vor einem Problem wie der Vertreter stehen die Ameisen bei der Ausbeutung neuer Futterquellen. Nur selten ist der zuerst entdeckte Weg vom Nest zum Futter der kürzeste. Doch er ist mit Lockstoffen markiert, und die Tiere folgen ihm. Findet jedoch zufällig eine zweite Kundschafterin einen kürzeren Weg, dann wird auch der beschritten, und zwar im Laufe der Zeit immer häufiger, da die Lockstoffe auf dem kürzeren Weg intensiver wirken als auf dem längeren. So bleibt der längere Weg schließlich völlig ungenutzt, er gerät in Vergessenheit. Und über dritte und vierte Wege optimieren die Tiere ihr gesamtes Straßennetz. Computer-Wissenschaftler ahmen das Verhalten mit kleinen Roboter-Ameisen nach, um schwierige Wegprobleme zu lösen. Für die Mathematiker sind Ameisen zu einem Paradebeispiel geworden, wie komplizierte Aufgaben sich oft mit einfachen Methoden besser lösen lassen als mit einem zentralen Supercomputer.

 
Forschung mit Stammzellen endlich staatlich fördern (30.08.2001)

Kongress-Abgeordnete appellieren erneut an US-Präsident George W. Bush. Deutsche Wissenschaftler drohen mit dem Weggang ins Ausland

Mehr als 200 Kongress-Abgeordnete haben US-Präsident George W. Bush jetzt in einem Brief aufgefordert, staatliche Gelder für die Forschung mit Stammzellen freizugeben. "Sie haben das Leben von Millionen Wählern in der Hand", schreiben die Abgeordneten. Staatliche Förderung und Überwachung sei die einzige Möglichkeit, sicherzustellen, dass die Stammzellenforschung unter strikten ethischen und rechtlichen Richtlinien durchgeführt werde.

Erst in der vergangenen Woche hatten US-Forscher im Wissenschaftsmagazin "Science" von neuen hoffnungsvollen Experimenten berichtet. Sie hatten Stammzellen aus dem Nervengewebe eines 15 Wochen alten abgetriebenen Fötus gewonnen. Diese Zellen markierten sie mit Farbstoffen und injizierten sie in das Hirn ungeborener Rhesusaffen. Die Tiere kamen gesund zur Welt.

Untersuchungen zeigten, dass sich ein Teil Stammzellen im Hirn der Affen zu verschiedenen Typen von Nervenzellen entwickelt hatte. Die Forscher entdeckten aber auch in verschiedenen Regionen des Hirns einzelne Depots undifferenzierter Stammzellen, die offensichtlich für spätere Reparaturen bereit stehen. Die Forscher sehen darin einen Beleg, dass Stammzellen grundsätzlich genutzt werden können, um bestimmte Nervenkrankheiten bereits beim Ungeborenen heilen zu können.

Bereits im vergangenen Jahr hatten US-Forscher vom Childrens Hospital of Philadelphia in ähnlichen Versuchen mit Schafföten gezeigt, dass sich Stammzellen aus dem menschlichen Knochenmark im Körper der Tiere verteilen und zu verschiedenen Zelltypen wie Knorpel, Sehnen, Muskel- und Fettgewebe entwickeln. Die menschlichen Zellen ließen sich noch Monate nach der Geburt der Schafe nachweisen und waren sogar an der Wundheilung der Tiere beteiligt.

Solche Ergebnisse schüren nicht nur in den USA die Hoffnung, auf der Basis menschlicher Stammzellen schon bald Therapien gegen Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer oder Diabetes entwickeln zu können. Bonner Wissenschaftler berichteten erst kürzlich, Mäuse nach einem künstlich eingeleiteten Herzinfarkt erfolgreich mit kaum differenzierten Zellen aus dem Herzen von Mäuseföten behandelt zu haben.

Mit einem eindrucksvollen Video haben US-Forscher der Johns-Hopkins-Universität in Baltimore daher nun versucht, die Entscheidung von US-Präsident Bush zur Förderung der Stammzellenforschung positiv zu beeinflussen. Die Aufnahmen zeigten querschnittsgelähmte Mäuse, die nach einer Injektion von Stammzellen ins Rückenmark ihre Beine wieder bewegen konnten.

Die Zellen waren im Rückgrat in jene Bereiche gewandert, die von Lähmung besonders betroffen waren, und stellten dort die Funktion der Nervenzellen teilweise wieder her. Bereits vor zwei Jahren war es dem Neuropathologen Oliver Brüstle von der Universität Bonn in Versuchen mit Ratten gelungen, Nerven in Gehirn und Rückenmark mit Hilfe embryonaler Stammzellen von Mäusen zu reparieren.

Gemeinsam mit Professor Otmar Wiestler will Brüstle nun menschliche embryonale Stammzellen nach Deutschland importieren, um seine Forschungsarbeiten fortzusetzen. Der Antrag auf entsprechende staatliche Fördergelder durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat heftige Debatten ausgelöst und ist daher bislang nicht entschieden worden. Die DFG will am 7. Dezember darüber beraten.

Er könne sich jedoch nicht vorstellen, dass ein solches Forschungsprojekt verboten werde, erklärte Wiestler am Wochenende in einem Interview mit dem Nachrichtensender N-tv. Schließlich eröffnete die Stammzellenforschung "neue Dimensionen in der Behandlung schwerster Krankheiten". Mit einem Importverbot für embryonale Stammzellen würde sich Deutschland von der Spitze dieses Forschungsgebiets abkoppeln, so Wiestler. "Die Pioniere auf diesem Gebiet müssten dann überlegen, ob sie ins Ausland wechseln."