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August 2001 - Wissenschaft

Mysterium Pi - Eine Zahl erklärt die Welt (01.08.2001)

Nicht nur die Zahl 42 verkörpert - gemäß Douglas Adams' Kultbuch "Per Anhalter durch die Galaxis" - die Antwort auf die ultimative Frage. Auch die Kreiszahl Pi hat, so eine aktuelle Studie, umfassenden aufklärerischen Charakter.

Den Sinn des Lebens werden Mathematiker in ihr wohl kaum finden. Auch das Universum lässt sich mit der Kreiszahl Pi, dem Verhältnis zwischen Kreisumfang und Durchmesser, nur ansatzweise erklären. Der ganze Rest allerdings könnte - zumindest aus mathematischer Sicht - in der mysteriösen Zahl versteckt sein.

Normal oder vorhersehbar: Die Kreiszahl Pi fasziniert Mathematiker Zwei US-Mathematiker wollen dem Geheimnis der Kreiszahl nun etwas näher gekommen sein. Als so genannte irrationale Zahl lässt sich Pi nicht als Bruch darstellen. Die Kommaschreibweise bricht nie ab, was Mathematiker einerseits zu immer exakterer Berechnungen der Zahl veranlasst hat, andererseits die Suche nach Näherungsformeln nicht abreißen lässt.

Die unendliche Geschichte der unendlich langen Zahl ist noch nicht zu Ende. David Bailey vom Lawrence Berkeley National Laboratory in Kalifornien und Richard Crandall vom Reed College in Portland wollen aber einen gewissen Sinn in der chaotisch scheinenden Ziffernfolge erkannt haben. Wie die Forscher in der Fachzeitschrift "Experimental Mathematics" berichten, enthält die ausgeschriebene Variante von Pi jede erdenkliche Zahlenkombination.

Damit nicht genug: Ziffernfolgen mit gleicher Länge sollen, so die britische Zeitschrift "Nature" in ihrer Internetausgabe, auch gleich häufig sein. Dies hieße, dass sich 59345 genauso oft wie 78952 im Pi'schen Rattenschwanz finden lassen müsste. Wissenschaftler bezeichnen derartige Phänomene als Normalität.

Ob die dezimale Darstellung der Kreiszahl in der Tat zufällig ist oder einer gewissen Ordnung folgt, gilt als eine der härtesten Nüsse der Mathematik. Folglich sehen es viele Kollegen bereits als "Fortschritt" an, dass Crandall und Bailey überhaupt etwas zum Thema zu sagen haben.

Ob Pi - im mathematischen Sinn - normal ist, darauf wollen sich die beiden US-Forscher nicht festlegen. "Zumindest haben wir eine Möglichkeit entdeckt, dies zu überprüfen", so Bailey gegenüber "Nature Science Update". Der Weg sei zwar noch steinig, aber die Richtung stehe immerhin fest.

Chaos statt Zahlen

Die neue Theorie stützt sich auf eine Entdeckung, die Bailey und seine Kollegen bereits 1996 gemacht haben. Damals gelang es den Mathematikern, eine Formel aufzustellen, mit der sich eine bestimmte Ziffernfolge von Pi berechnen lässt ohne die vorherigen Ziffern zu kennen.

Fünf Jahre später stützen sich die Wissenschaftler nicht mehr allein auf die Lehre von den Zahlen. Ihre neueste Waffe nennt sich Chaostheorie. Dabei konstruieren die Forscher aus der Darstellung von Pi verschiedene Zahlen zwischen 0 und 1, deren Häufigkeit schließlich erfasst wird.

So werden aus der Kreiszahl, deren bekannteste Form 3,14159... lautet, die einzelnen Zahlen 0,314, 0,141, 0,415, 0,159 und so weiter betrachtet. Sollte die Zahl Pi, die mit leistungsfähigen Computern mittlerweile bis auf 500 Milliarden Stellen berechnet worden ist, tatsächlich rein zufällig sein, müssten auch die auf diese Weise ermittelten Zahlen chaotisch zwischen 0 und 1 schwanken. Für ihren Beweisversuch benutzten Bailey und Crandall allerdings nicht die bekannte Dezimaldarstellung von Pi sondern deren binäre Variante. Die nämlich weist praktischerweise nur Nullen und Einsen hinter dem Komma auf.

Solle Pi tatsächlich normal sein, ist die Verwandtschaft zum großen Bruder 42 kaum mehr zu leugnen: Die von Kultautor Douglas Adams postulierte Antwort auf die vermeintliche Frage nach dem Leben, dem Universum und dem ganzen Rest gilt zwar als ultimativ, die dazugehörige Frage muss allerdings noch gefunden werden. Genauso liefert ein normales Pi auch alle möglichen (mathematischen) Antworten. Die Fragen dazu sind allerdings mindestens genauso kryptisch wie bei Adams' galaktischem Anhalter.

 

Entließ die Erde Abgase ins All? (06.08.2001)

Ein Forscherteam der Nasa will die Urgeschichte der Erdatmosphäre enträtselt haben. Nach ihrer Theorie konnte komplexes Leben erst entstehen, nachdem der Planet Wasserstoff in den Weltraum abgelassen hatte.

Enthält seit zwei Milliarden Jahren genügend Sauerstoff: Die Erdatmosphäre In ihren ersten zwei Milliarden Jahren wäre die Erde für hoch entwickelte Organismen ein tödlicher Ort gewesen: Die Luft enthielt kaum Sauerstoff. Erst vor 2,4 bis 2,2 Milliarden Jahren stieg die Konzentration des Gases in der Atmosphäre an. Die Evolution schlug dadurch einen Kurs ein, der schließlich zur Entwicklung der heute bekannten Lebewesen führte.

Rätselhaft ist jedoch die Verzögerung, mit der dieser Wandel einsetzte - schließlich existierten Sauerstoff produzierende Bakterien zu diesem Zeitpunkt schon seit mindestens 400 Millionen Jahren. Warum das durch Photosynthese hergestellte Gas erst so spät die Zusammensetzung der Atmosphäre veränderte, konnte bislang nicht befriedigend erklärt werden.

Nun hat ein Forscherteam vom Ames Research Center der Nasa eine neue Theorie entwickelt. Die Hauptrolle in diesem Szenario spielen frühe Fäulnisbakterien, die organische Rückstände zersetzten und dabei große Mengen Methan (CH4) produzierten. Wie die Wissenschaftler um den Planetologen David Catling vermuten, stieg das Gas in die oberen Schichten der Atmosphäre auf, wo es durch ultraviolette Strahlung aufgespaltet wurde. Der freigesetzte Wasserstoff, so glauben die Forscher, entwich als leichtestes Produkt der Reaktion ins Weltall.

Durch diesen Prozess könnte sich dem Modell zufolge die Balance der Erdatmosphäre langfristig zugunsten des Sauerstoffs verschoben haben. Zunächst sei das Gas noch größtenteils, zum Beispiel in Form von Eisenoxid, in der Erdkruste gebunden worden, so die Wissenschaftler. Vor rund 2,3 Milliarden Jahren schließlich sei die Sättigung erreicht worden - danach begann die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre zu steigen.

Die neue Hypothese, die das Team in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Science" vorstellt, hat noch einen weiteren Vorteil. "Vor drei Milliarden Jahren schien die Sonne nur vier Fünftel so hell wie heute", erklärt Catling, "die Erde hätte eigentlich vollständig einfrieren müssen." Hohe Mengen des Treibhausgases Methan hätten die dramatische Abkühlung jedoch verhindert.

 

Umweltschützer: Totes Meer trocknet bis 2050 völlig aus (06.08.2001)

Derzeit sinkt der Wasserspiegel jährlich um einen Meter. Gäste eines Badeortes müssen schon mit dem Zug an den Strand fahren

In 50 Jahren wird es das Tote Meer nicht mehr geben, warnen Umweltschützer in Jordanien. "Derzeit sinkt der Wasserspiegel jährlich um einen Meter", sagt Abdul Rahman von der Umweltorganisation "Freunde der Erde Mittlerer Osten" in Amman. Wenn der Seespiegel weiter in dieser alarmierenden Geschwindigkeit sinke, wäre das Tote Meer im Jahr 2050 verschwunden.

Durch den steigenden Wasserverbrauch der Bevölkerung in Jordanien und Israel fließt weniger Wasser ins Tote Meer - der zunehmende Tourismus verstärkt diesen Mangel noch. Doch das größte Problem sei die Entnahme von Wasser aus dem zuführenden Fluss Jordan. Vor allem zu landwirtschaftlichen und industriellen Zwecken wird derzeit bis zu 90 Prozent des Wasser aus dem Jordan abgeführt. Für die Austrocknung des Toten Meeres gibt es viele Beweise: Noch vor 40 Jahren erstreckte sich das Tote Meer über 80 Kilometer im Jordantal. Heute misst es gerade mal 50 Kilometer. So lag der Badeort Ein Gedi noch vor 15 Jahren am Rande des Sees, inzwischen nutzen die Besucher einen kleinen Zug, um das mehrere Hundert Meter entfernte Ufer zu erreichen.

Damit das Tote Meer nicht bald seinem Namen alle Ehre macht, möchte es die Umweltorganisation als Weltkulturerbe unter den Schutz der Unesco stellen und einen Rettungsplan für die Region erarbeiten. Das Tote Meer liegt 417 Meter unter dem Meeresspiegel. Seine Ufer sind damit die am tiefsten gelegenen Landflächen der Welt. Da das Tote Meer keinen Abfluss hat, ist es für Salz und Mineralien, die eingeschwemmt werden, quasi eine Sackgasse. Das Wasser ist zehn Mal salziger als Meereswasser, so dass man mühelos auf dem Wasser treiben kann, ohne unterzugehen.

 

Weihrauch enthält Krebs erregende Stoffe (07.08.2001)

Viele Religionen vertrauen bei Meditationen oder Gottesdiensten auf die belebende Wirkung des Weihrauchs. Doch der religiöse Qualm könnte, so eine aktuelle Untersuchung, alles andere als gesund sein.

Gläubige Buddhisten zünden für die Seelen ihrer Toten Räucherstäbchen an, Hindus greifen bei ihren Meditationen auf den betörenden Geruch zurück, und auch ein katholischer Gottesdienst ist ohne Weihrauch nicht denkbar. Doch dabei schwingt, so zumindest Ta Chang Lin von der National Cheng Kung University in Taiwan, das Risiko immer mit.

Seit Jahrtausenden im Einsatz: Weihrauch in der katholischen Kirche Wie das britische Wissenschaftsmagazin "New Scientist" in seiner aktuellen Ausgabe berichtet, ist der Wissenschaftler auf gefährlich hohe Konzentrationen von Krebs erregenden Chemikalien im Weihrauch gestoßen. So waren die Messwerte einer Substanz, die im Verdacht steht, Lungenkrebs hervorzurufen, in einem schlecht belüfteten taiwanischen Tempel mehr als 40-Mal so hoch wie im Haus eines Rauchers. Auch erzeuge brennender Weihrauch eine stärkere Luftverschmutzung als der Straßenverkehr einer viel befahrenen Kreuzung.

Im Zuge seiner Studien untersuchte Lin die Luft im Tempel und auf der Straße nach Spuren so genannter polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAH) ab. Die entstehen nach Angaben des Berliner Umweltbundesamtes bei unvollständiger Verbrennung praktisch aller organischen Stoffe, zum Beispiel beim Rauchen, beim Grillen oder auch bei Waldbränden.

Die PAH-Werte im rauchgeschwängerten Tempel waren dabei um das 19-Fache höher als an der frischen Luft. Besonders stark vertreten war dabei Benzpyren, ein auch im Tabakteer enthaltener Kohlenwasserstoff, der Lungenkrebs auslösen kann. Verglichen mit den Wohnungen von Rauchern konnte im Tempel 45-mal mehr Benzpyren gemessen werden.

Allerdings hänge die Konzentration, so Lin, stark von der religiösen Nutzung des Tempels ab. Es gebe Tage, da würden mehr als tausend Räucherstäbchen angezündet.

"Manchmal ist die Sicht so schlecht, dass nicht einmal die andere Wand des Tempels zu sehen ist", sagt der Forscher. Daher sorge er sich besonders um die Gesundheit von Arbeitern und Tempelaufsehern.

"Wir hoffen wirklich, dass brennender Weihrauch nur geistige Annehmlichkeiten bringt, ohne dem Körper zu schaden", zitiert "New Scientist" den Wissenschaftler. Allerdings bestehe ein potenzielles Krebsrisiko. Lin: "Wir können nur noch nicht sagen, wie hoch es ist."

 

Das Auge ist einzigartig (08.08.2001)

Zugangskarten oder Geheimzahlen könnten bald der Vergangenheit angehören. Der Schlüssel zur perfekten Sicherheit liegt, da sind sich britische Forscher sicher, im menschlichen Auge.

John Daugman hat seinen Mitmenschen tief in die Augen geschaut. Mehr als tief. Über 2000 Abbildungen der menschlichen Iris hat der Forscher der britischen University of Cambridge untersucht und dabei gravierende Unterschiede festgestellt - selbst zwischen Zwillingen.

Wie der Mathematiker zusammen mit seiner Kollegin Cathryn Downing in der Fachzeitschrift "Proceedings of the Royal Society B" berichtet, stellt die Iriserkennung einen beinahe perfekten Sicherheitsmechanismus dar. Die Chance einer Übereinstimmung bei zwei verschiedenen Personen liege demnach, so die Fachzeitschrift "Nature" in ihrer Onlineausgabe, rein rechnerisch bei eins zu sieben Milliarden.

Mit Hilfe eines Algorithmus hat Daugman die Furchen und Rillen der farbenfrohen Iris in eine eher nüchterne, 2048 Bit starke digitale Unterschrift verwandelt. Dabei musste der so gewonnene Schlüssel in gewissem Maße variabel bleiben, da das Auge unter verschiedenen Bedingungen auch unterschiedlich registriert wird. Die Folge sind verschiedenartige digitale Schlüssel.

Doch selbst mit diesen Beschränkungen erweist sich die Iriserkennung als weitgehend narrensicher. Selbst auf Bildern, auf denen der Augenring nur zu drei Vierteln mit den gespeicherten Daten übereinstimmt, konnte die Person noch sicher identifiziert werden. Auch eineiige Zwillinge stellten für das System kein Problem dar: Die Unterschiede der Augen waren beinahe so groß wie bei völlig verschiedenen Testpersonen. Ein ähnliches Phänomen konnte bei rechtem und linkem Auge derselben Person registriert werden.

Auch eine mögliche Veränderung der Iris über die Zeit macht den Forschern keine Sorgen. "Der Glaube ist weit verbreitet, dass die Iris Aufschlüsse über die Persönlichkeit oder die Gesundheit gibt", schreibt Daugman. "Doch derartige Behauptungen haben sich als medizinischer Schwindel erwiesen." Zwar hätten zwei Irisbilder, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen wurden, Unterschiede bis zu einem Wert von elf Prozent offenbart. Dies liege allerdings weit unter der Grenze, die Probleme bereiten könnte.

Unterstützung bekommt Daugman von Kollegen, die sein System bereits in der Praxis gestestet haben. Wie "Nature Science Update" berichtet, haben Tony Mansfield und seine Kollegen vom National Physical Laboratory in Großbritannien jüngst bestätigt, dass Daugmans Apparatur das genaueste biometrische System ist. Bei zwei Millionen Vergleichen sei kein einziges Mal falscher Alarm geschlagen worden.

Allerdings: Welches System letztlich zum Einsatz komme, hänge oftmals von den Anwendungsmöglichkeiten ab. Neben Genauigkeit spiele auch Geschwindigkeit eine entscheidende Rolle. Mansfield: "Wenn Sie eine lange Schlange von Menschen haben, wollen Sie keine halbe Stunde warten."

 

Kritik kann italienischen Klon-Arzt nicht stoppen (09.08.2001)

Noch in diesem Jahr soll es die erste Menschen-Kopie geben: Befürworter des Verfahrens wehren sich in US-Anhörung gegen Panikmache

Die Atmosphäre war aufgeheizt, die Stimmung gereizt und selbst in der Mittagspause der Internationalen Experten-Konferenz zum Thema Klonen wurde heftigst argumentiert und kontrovers diskutiert. Chaos und Verbitterung bei Befürwortern und Gegnern, bei dem Treffen von Wissenschaftlern und Forschern in Washington, das von der Nationalen Wissenschaftsakademie der USA organisiert worden war.

Bei der mit Spannung erwarteten Expertenrunde erklärten der italienische Frauenarzt Severino Antinori und sein US-Partner Panos Zavos, sie würden sich nicht davon abbringen lassen, noch in diesem Jahr den ersten Menschen zu klonen. Sie wehrten sich gegen den Vorwurf, von ethischen Bedenken abgesehen, würden sie nach den Erfahrungen mit Tierversuchen beim Klonen von Menschen fast nur Krüppel produzieren.

Antinori, Zavos und die der kanadischen Sekte der Raelianer angehörende Chemikerin Brigitte Boisselier hatten am Dienstag von vermeintlichen Fortschritten und optimistisch stimmenden Ergebnissen berichtet. Vor einem Aufgebot von Medienvertretern, wie sie auf wissenschaftlichen Tagungen selten ist, ließ sich das Triumvirat der Klon-Avantgardisten jedoch keine Einzelheiten zu Zeitpunkt oder Verfahren entlocken.

Fast unisono verkündeten Antinori, Zavos und Boisselier, dass ausschließlich das Verlangen kinderloser Paare nach Nachwuchs und somit Glück, Zufriedenheit und Gesundheit der Patienten das Motiv für ihre Forschungen seien und stellten das Klonen als eine zuverlässige Methode zur Erzielung einer Schwangerschaft dar. Nach bisherigem Stand der Erkenntnisse führe in rund 40 Prozent der Fälle die Implantation einer geklonten Eizelle zur Schwangerschaft.

Die drei Klon-Pioniere kündigten an, dass erste Klonbaby werde nicht nur gesund, sondern geradezu perfekt sein. Sorgen bereite ihnen allenfalls der geistige Zustand der wissenschaftlichen Welt, die Angst und Panik unter den Menschen verbreite und eine ungeheure Arroganz an den Tag lege, indem sie den Menschen vorschreiben wolle, was sie mit ihren eigenen Genen anfangen dürfen.

Vor allem Antinori, der weltweit Schlagzeilen machte, als er einer 63-jährigen Italienerin zu einer Schwangerschaft verhalf, machte sich bei der Expertenanhörung in Washington lächerlich. Er ereiferte sich in kaum verständlichem Englisch, verdammte erst den renommiertesten Kritiker der Methode, den in Boston wirkenden Professor Rudolf Jaenisch, dann den Papst und monologisierte immer wieder mit heftiger Gebärdensprache ohne erkennbaren Zusammenhang, so dass im Auditorium immer wieder Gelächter ausbrach. Vor allem der Auftritt von Frau Boisselier vermittelte den Eindruck, dass dieser so ernste und folgenschwere Bereich der modernen Biowissenschaft von recht unseriösen Vertretern in Mißkredit gebracht wird.

Den amerikanischen Zuschauern - das Meeting wurde vom Informationssender C-SPAN ausgestrahlt - bot sich denn auch streckenweise ein peinliches Bild von moderner Biotechnologie und wissenschaftlichem Ethos. Trauriger Höhepunkt war der offensichtlich selektive, an Manipulation erinnernde Gebrauch wissenschaftlicher Daten, um das Klonen von Menschen zu rechtfertigen.

 

Schütteln macht Schafe stabiler (09.08.2001)

"Good Vibrations" könnten Raumfahrer und ältere Menschen künftig vom Knochenschwund heilen. Bei Schafen, das zeigen neue Experimente, festigt schon sanftes Schütteln das Skelett.

Fast unmerkliche Vibrationen lassen bei den Tieren neue Knochenzellen wachsen, haben amerikanische Forscher um Clinton Rubin von der State University of New York herausgefunden. Die von ihnen erprobte Methode "könnte auch Potenzial für die Behandlung von Knochenkrankheiten wie Osteoporose haben", schreiben die Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins "Nature".

Rubin und seine Kollegen hatten Schafe ein Jahr lang einer schonenden Schüttelkur ausgesetzt. Die Tiere wurden fünf Tage in der Woche für jeweils 20 Minuten auf eine Plattform geführt, die schwach, aber mit hoher Frequenz vibrierte. Nach der Therapie wurden die Hinterbeine der Schafe per Computertomografie untersucht: Im Vergleich zu unbehandelten Artgenossen war die Knochendichte bei ihnen um rund 34 Prozent gestiegen.

Offenbar reagieren die Knochen bereits auf äußerst schwache Signale mit dem Aufbau neuer Zellen. Bisher hatte man angenommen, dass vor allem aktive Bewegung wie Gehen oder Laufen das Skelett festigt. Die sanfte Schüttelmethode könnte, so hoffen Rubin und seine Kollegen, bei der Behandlung von Patienten mit Osteoporose von Vorteil sein.

Beim Menschen verlieren die Knochen mit zunehmenden Alter mehr Zellen, als nachproduziert werden können. Vom Knochenschwund sind vor allem ältere Frauen nach der Menopause betroffen. Doch auch Raumfahrer könnten Rubin zufolge von einer Vibrationstherapie profitieren: In der Schwerelosigkeit bildet sich ihr Skelett deutlich schneller zurück als das von Osteoporose-Patienten auf der Erde.

Dennoch warnte der Forscher vor zu hohen Erwartungen: Bevor die Methode gegen Osteoporose eingesetzt werden könne, sei "noch ein langer Weg" zurückzulegen, sagte Rubin gegenüber der Online-Ausgabe von "Nature". Auch manche seiner Kollegen sind vorsichtig: "Es ist durchaus denkbar, dass eine ältere Frau nach ihrer Menopause anders darauf reagiert als ein Schaf", gab der Zellbiologe Timothy Skerry von der britischen University of York zu bedenken.

 

Im Gehirn liegt der kleinste gemeinsame Nenner der Liebe (10.08.2001)

Angst und Depressionen sind bei Verliebten selten - Ein Zuviel an Treuehormonen drosselt die Libido

Zu blumiger Sprache neigen Naturwissenschaftler bei ihrer Arbeit eher selten. Doch als Andreas Bartels Teilnehmer für seine letzte Studie suchte, formulierte er auf dem Plakat einen romantischen Text: "Wahrhaft, von ganzem Herzen und wahnsinnig verliebt" sollten die Menschen sein, um bei der Untersuchung mitmachen zu können.

Auf einer Skala der leidenschaftlichen Liebe mussten die Probanden ihre Gefühle einordnen. War der Wert nur hoch genug, taugten die Freiwilligen für sein Experiment. In die Röhre wollte der Neurologe sie schieben, ihr Gehirn mit einem funktionellen Magnetresonanz-Spektrometer durchleuchten. Denn als einer von wenigen Neurologen auf der Welt untersucht Bartels, wo die Liebe im Gehirn sitzt.

"Wir haben in der neurologischen Untersuchung den kleinsten gemeinsamen Nenner der Liebe gefunden", sagt Bartels. Und der ist in der Tat klein: Nur vier nussgroße Bereiche leuchteten bei allen Probanden auf, wenn die Verliebten Bilder der oder des Angebeteten sahen, während sie unter dem Spektrometer lagen. "Dass es so wenige sind hat uns überrascht", sagt Bartels. Zwei der Bereiche verstecken sich zudem in Teilen des Zentralorgans, die die Evolution schon früh geschaffen hat. Putamen und Nucleus caudatus nennen Neuro-Anatomen diese Winkel des Gehirns, die tief im Inneren des Endhirns vergraben sind.

Die beiden Areale mischen sich nicht nur beim Verlieben ein. Sie steuern auch Freude, Trauer und Verzweiflung. Allerdings sind für die unterschiedlichen Gefühle auch verschiedene Nerven in den Hirnregionen zuständig. Und auch die beiden anderen Liebeszentren liegen in Arealen, die ganz allgemein als Prozessoren für Emotionen arbeiten. Als vordere Assoziationsfasern, die von den Stirnlappen des Gehirns ausgehen, weist eine Karte des Gehirns das eine aus. Das vierte Liebesgebiet, die Insula, findet sich an den Schläfen. "Individuell können an der Liebe aber auch noch andere Areale mitarbeiten", so Bartels. Bei allen Verliebten waren aber auch einige Regionen abgeschaltet. Solche, von denen Neurologen wissen, dass sie Angst und Depression vermitteln. "Wir könnten psychiatrischen Patienten vielleicht helfen, indem wir die Liebeszentren biochemisch reizen", sagt Bartels.

Dass die neurologische Karte dieser Zentren vielleicht anders aussieht, als Bartels sie zeichnet, vermutet die Professorin Helen Fisher. Die Anthropologin untersucht die Liebe an der Rutgers-Universität im amerikanischen Brunswick und will demnächst Ergebnisse einer eigenen fMRI-Studie veröffentlichen. "Die Probanden in der Studie von Bartels und seinen Kollegen führten ihre Beziehung im Schnitt schon länger als zwei Jahre", bemängelt sie. Da könne von dem brennenden, leidenschaftlichen Gefühl einer jungen Liebe nicht mehr die Rede sein. Daher hat sie für ihre eigene fMRI-Studie auch frisch Verliebte ausgesucht.

"Wertvoll ist die Studie von Bartels trotzdem", sagt sie. Könnte sie doch einen Aspekt der Liebe sichtbar gemacht haben - die Zuneigung. Sie ist für die romantische Liebe wichtig, reicht alleine aber nicht. Anziehung und sexuelle Erregung müssen da noch mitspielen. Zwischen den drei Gefühlen, die sich zu dem einen großen vereinigen können, unterscheidet Fisher, weil sie auf unterschiedlichen Vorgängen im Gehirn beruhen und wir sie auch separat empfinden können.

Tiere können ebenfalls miteinander Sex haben, ohne tiefe Zuneigung füreinander zu spüren. Dann trennen sich die Partner nach dem Zeugungsakt wieder. Ohne Anziehung läuft aber auch da nichts. Männliche Buntspechte locken Weibchen etwa mit ihren Schwanzfedern an und signalisieren: "Komm, paar dich mit mir." Wenn sie Glück haben, springt die Buntspechtdame drauf an, wenn die männlichen Schwanzfedern Hormone ins weibliche Gehirn treiben. Bei weiblichen Präriemäusen genügt sogar schon ein Tropfen männlichen Urins: "Vor allem Dopamin und Norepinephrin schüttet das Gehirn dann aus", sagt Fisher.

Wenn die Anziehung auf Gegenseitigkeit beruht und sie die Balz übersteht, finden sich die Partner geeignet, miteinander Kinder zu zeugen: Sex kommt ins Spiel und mit ihm andere Hormone. Beim männlichen Geschlecht, egal ob Tier oder Mensch, steigt der Testosteronspiegel, während dann bei den Partnerinnen mehr Östrogen im Blut fließt. Für diese Hormone fanden sich Rezeptoren vor allem im Zwischenhirn - das aber identifizierte Bartels in seiner Studie nicht als Liebeszentrum. Vielleicht auch ein Indiz dafür, dass die Leidenschaft in der Liebe seiner Probanden schon abgeklungen war.

Ein Aus für die Beziehung bedeutet das noch lange nicht, das Abklingen der hormonellen Wallung ist sogar biologisch sinnvoll. Denn nach zwei Jahren haben die meisten Paare der Tierwelt schon längst Kinder. Und die brauchen Zuneigung, Geborgenheit und Sicherheit - Gefühle, die eine glückliche Familie charakterisieren. Denn deren Ziel ist vor allem, rein evolutionär betrachtet, dem Nachwuchs ein warmes Nest zu bieten.

Der Körper unterstützt dies mit Chemikalien. Vasopressin und Oxytocin heißen die Stoffe, die den Zusammenhalt fördern. Einen kräftigen Schub dieser Treuehormone produziert das Gehirn nach einem Orgasmus. "Deshalb überkommt uns nach dem Sex ein Gefühl der Geborgenheit", sagt Fisher. Und Männer, bei denen Wissenschaftler die Rezeptoren für Oxytocin blockierten, hatten zwar noch einen Orgasmus, aber sie durchrieselte dabei kein wohliger Schauer mehr. Umgekehrt sinkt die Libido, wenn zu viel Oxytocin und Vasopressin an Treue mahnen.

In welchen Konzentrationen die Botenstoffe im Blut schwimmen, ist von Art zu Art verschieden. Der Hormonspiegel entscheidet aber über die Sorgfalt bei der Aufzucht der Jungen, wie Forscher aus Atlanta beweisen konnten, als sie Wühlmäuse untersuchten. Die einen leben in den Bergen und trennen sich, sobald sie Nachwuchs gezeugt haben. Die anderen krabbeln durch die Prärie und bleiben bei dem Partner, mit dem sie zum ersten Mal Sex hatten. Äußerlich sind die beiden Arten kaum zu unterscheiden, doch den Präriemäusen strömen viel mehr Oxytocin und Vasopressin durch den Körper. Die Wissenschaftler konnten in Versuchen sogar die Treue der Mäusepaare steuern, indem sie bei den Männchen der Bergwühlmäuse das Gen verlängerten, das den Rezeptor für Vasopressin verschlüsselt. Im Gehirn der Männchen bildeten sich dann mehr Empfangsmoleküle, die der Botenstoff Vasopressin aktivieren konnte: Die Tiere wurden anhänglich, halfen, die Babys großzuziehen, und verteidigten das Nest gegen Eindringlinge.

Ob Kinder mit oder ohne Vater aufwachsen, hängt davon ab, was die Evolution für den Erhalt der Art für nötig hält. Unter Säugetieren gibt es die Liebe fürs Leben selten, höchstens eine Lebensabschnittsfamilie. Oft endet eine Beziehung, sobald der Nachwuchs aus dem Kleinkindalter kommt. Deshalb trennen sich die meisten Menschenpaare nach vier Jahren, wie Fisher herausfand, als sie die Scheidungsdaten aus 62 Ländern analysierte. Ob die Hormone das Eheglück stören, hat bislang noch niemand untersucht. "Aber ich wäre nicht überrascht, wenn wir so etwas feststellten: Entweder der Pegel der Glückshormone sinkt, oder die Rezeptoren stumpfen gegen die Stoffe ab."

 

Stammzellenforschung wird nur begrenzt gefördert (10.08.2001)

Forscher und Patienten sind enttäuscht. US-Präsident George W. Bush möchte die Forschung an menschlichen Stammzellen nur in eingeschränktem Umfang staatlich unterstützen.

Bush gab dies in einer Fernsehrede auf seiner Ranch in Texas bekannt. Der Kompromiss war erwartet worden, bedeutet aber einen Rückschlag für die Wissenschaftler. Die Forschung an neuen Stammzellen soll nicht gefördert werden, jedoch Experimente mit bereits bestehenden Linien. "Ich habe entschieden, dass wir mit großer Sorgfalt vorgehen müssen", sagte der Präsident. Bush kündigte die Einberufung eines wissenschaftlichen Beratergremiums an, das die Entwicklung verfolgen soll.

Die Entscheidung des Präsidenten gilt nach Auffassung enger Berater und prominenter Parteifreunde als eine der politisch schwerwiegendsten des Republikaners, der während des Wahlkampfs im Jahr 2000 eine Finanzierung noch klar abgelehnt hatte.

"Superman" Reeve will großzügige Regelung

Der Kompromiss stößt bei vielen Forschern und Patienten auf Ablehnung. Der querschnittsgelähmte US-Schauspieler Christopher Reeve ("Superman") gab im Gespräch mit dem CNN-Moderator Larry King zu, auf eine weitaus großzügigere Regelung gehofft zu haben. Reeve ist überzeugt davon, dass embryonale Stammzellen ihm eines Tages wieder zum Laufen verhelfen könnten.

Bush-Entscheidung: "Ein Desaster"?

Der Biologe und Nobelpreisträger der Chemie von 1980, Paul Berg von der Stanford Universität im kalifornischen Palo Alto, betrachtet den von Bush gewählten Weg gar als "Desaster". Berg erläuterte, dass die viel versprechendsten Stammzellenprojekte mit Bushs Regelung "in Privathand" blieben. Das Gros der Forscher an den Universitäten und anderen öffentlichen Einrichtungen müssten sich mit "Nischen" begnügen, die nicht schon durch Patente und Rechte vergeben sind.

Berg und Reeve hatten dafür plädiert, alle jene Embryos zur Gewinnung von Stammzellen zu nutzen, die von Behandlungen in Fruchtbarkeitskliniken übrig geblieben und für Forschungszwecke gespendet worden waren. Für Studien mit neu gewonnenen Stammzellen schließt der US-Präsident jedoch die Förderung mit Steuergeldern aus und erlaubt stattdessen nur die wenigen Zelllinien, die in den vergangenen Jahren bereits gewonnen wurden und sich seitdem immer weiter vermehren.

Ethische Minenfelder

Die Stammzellenforschung bewege sich auf "ethischen Minenfeldern", sagte Bush. Auf der einen Seite seien mit ihr große Hoffnungen verbunden, auf der anderen berge sie möglicherweise große Gefahren. Der nächste Schritt könne das Klonen von Menschen sein. Er lehne das strikt ab. "Selbst das nobelste Ziel rechtfertigt nicht jedes Mittel", sagte der Präsident. Er habe daher entschieden, nur die Forschung mit den bereits vorhandenen Stammzelllinien zu fördern, wo die "Entscheidung über Leben und Tod bereits gefallen ist".

Bush bezifferte die bereits existierenden Zelllinien in seiner Ansprache auf "etwa 60" und rief mit dieser Zahl weithin Erstaunen hervor. Reeve sagte bei CNN offen, noch nie von eine so hohen Zahl gehört zu haben. Auch seine Schauspielkollegin Mary Tyler Moore, die wegen ihrer Diabetes-Krankheit ebenfalls zu den Stammzellen-Aktivisten gehört, war überrascht.

Nach Auskunft des Chemie-Nobelpreisträgers Berg stammen alle in den USA entwickelten Stammzelllinien vom Forschungsinstitut WiCell in Madison im Bundesstaat Wisconsin. WiCell liefert seine Stammzellen auch ins Ausland, laut Berg aber aus weitaus weniger als 60 Zelllinien. Der Gründer und wissenschaftliche Direktor des Instituts, James Thomson, hatte 1995 als erster Forscher weltweit embryonale Stammzellen von Primaten isoliert und 1998 - ebenfalls als Erster - embryonale Stammzellen des Menschen.

Konservative gegen Stammzellenforschung

Konservative Kreise in den USA, vor allem aber die katholische Kirche und andere religiöse Gruppen, lehnen jede Stammzellenforschung ab, da die Zellen unter anderem abgetriebenen Embryos entnommen werden. Bei einem Bush-Besuch in der päpstlichen Sommerresidenz Castel Gandolfo während seiner Italienreise im Juli hatte Papst Johannes Paul II. seinen Gast dazu aufgerufen, die embryonale Stammzellenforschung nicht zu unterstützen. Eine "freie und tugendhafte Gesellschaft" wie die amerikanische müsse "Praktiken ablehnen, die menschliches Leben in jeder Stufe von der Empfängnis bis zum natürlichen Tod entwerten und verletzen".

Zahlreiche Wissenschaftler und nicht zuletzt die ehemalige First Lady Nancy Reagan hatten sich aber in jüngster Zeit für die Forschung ausgesprochen. Ex-Präsident Ronald Reagan ist seit Jahren an Alzheimer erkrankt. Wissenschaftler erhoffen sich Linderung oder sogar Heilung verschiedener Krankheiten wie Parkinson, Alzheimer, Diabetes und Krebs sowie Rückgratverletzungen von neuen Stammzellentherapien. Auch der Mehrheitsführer der Demokratischen Partei im Senat, Tom Daschle, hatte eine staatliche Unterstützung gefordert, um Millionen von kranken Amerikanern Hoffnung zu geben. In Meinungsumfragen vor der Bekanntgabe der Entscheidung hatten 55 Prozent der Amerikaner eine staatliche Förderung befürwortet. In einer CNN-Blitzumfrage kurz vor Bushs Rede waren 67 Prozent dafür.

 

Geklonte Stimmen für den Computer (13.08.2001)

Dank einer neuen Technik können Computer die Stimme jedes beliebigen Menschen imitieren. In wenigen Jahren sollen die Automaten sogar große Gefühle beherrschen.

Nicht erschrecken, wenn eines Tages der Bundeskanzler am Telefon ist und den Knusperfaktor gewisser Semmelbrösel anpreisen will. Das ist nur ein Trick. Hier spricht ein Computer.

Der US-Telefonkonzern AT&T hat eine Technik entwickelt, die jedes Menschen Stimme klont. Einzige Bedingung: Es gibt Aufnahmen davon. Die werden säuberlich in winzige Lautschnipsel zerlegt und dann nach Belieben neu verkettet. Es genügt, dem Computer einen Text einzugeben, und er liest ihn fließend vom Blatt - korrekt betont und mit sicherer, quasi lebenswarmer Stimme.

Der Zauber gelingt noch nicht makellos, aber viel besser als das blecherne Gequargel, mit dem sich bislang die Automaten zu Wort melden.

Die hergebrachten Methoden waren zu grob. Meist behalfen die Forscher sich mit einem begrenzten Vorrat ganzer Wörter, möglichst monoton aufgenommen ("Jetzt. Bitte. Rechts. Abbiegen."). Wenn das nicht reichte, gaben sie dem Computer ein paar hundert einfacher Doppellaute ("fl", "ug") ein, die er dann zusammenstückelte. Oder der Computer brachte seine Sprache gleich selber hervor: Das ging mit Hilfe von Sägezahngeneratoren und ausgetüftelten Filterprogrammen, und so klang es auch.

Sortiment von Redeklötzchen

Mit der neuen Technik, genannt "Natural Voices", hört die Maschine sich hie und da schon täuschend echt an. Der Aufwand ist aber noch groß (siehe Grafik). Der Mensch, der seine Stimme hergibt, muss im Labor von AT&T erscheinen und dort bis zu 40 Stunden lang reden.

Der Computer zerschnipselt die Aufnahmen in die kleinsten unterscheidbaren Laute. Von jedem "a" oder "ng" (wie in "Hunger") verstaut er tausenderlei Varianten in seiner Datenbank. Alle Lauteinheiten, Phoneme genannt, werden dann noch einmal in der Mitte zerteilt. Am Ende hat der Rechner ein Sortiment von Atomen der Rede, mit denen er alles sagen kann.

Das Englische kommt mit rund hundert solcher Halbphoneme aus. Aber nur wenn jedes Redeklötzchen in vielen tausend Exemplaren vorliegt, findet der Computer zu jeder Satzmelodie die passende Lautfolge. Dazu kalkuliert er von jedem Halbphonem aus ein paar Millionen möglicher Verkettungen. Passen Tonhöhe und Länge? Fügt das Stimmpartikel sich nahtlos und ohne Knacken zwischen die Nachbarlaute?

Das menschliche Ohr hört fast jeden Defekt, und kein Laut klingt zweimal gleich. Es kommt darauf an, welcher Laut ihm vorausgeht, welcher folgt und wo im Satz das ganze Wort steht. Auch die Grammatik der Rede muss der Rechner wenigstens grob erraten, sonst pfuscht er beim Betonen. Wenn alles gut geht, hat er am Ende eine Art Partitur des gewünschten Satzes beisammen und kann die benötigten Stimmschnipsel zusammenklauben.

Fertigstimmen von der Stange

Die Firma AT&T verspricht sich vielerlei Anwendungen für den künstlichen Bauchredner: von telefonischen Auskunftdiensten bis hin zu Navigationssystemen im Auto. Die Software kann E-Mails am Telefon vorlesen oder Nachrichten aus dem Internet. Wird sie am PC eingesetzt, stehen bald animierte Köpfe zur Verfügung, die der Telefonkonzern ebenfalls in Entwicklung hat. Sie bewegen zur Rede den Mund und schneiden die passenden Gesichter.

Mehrere tausend Dollar kostet eine Kunststimme. Der Kunde bringt entweder einen eigenen Sprecher mit ins Labor und lässt sich dessen Stimme klonen. Oder er nimmt eine der bislang drei Fertigstimmen, die AT&T von der Stange verkauft.

Drei Schauspieler - zwei Männer, eine Frau - dienten als Stimmspender für das Klonprojekt. Nun können sie zusehen, wie die eigene Stimme in alle Welt multipliziert wird. Fremde Menschen werden sie besitzen. Wo wird sie überall zu reden beginnen? Was wird sie sagen?

Prominente haben Grund zur Sorge vor den Ideen der Werbeleute. Verstorbene Berühmtheiten können sich ohnehin nicht mehr wehren. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis jemand Aufnahmen von Marilyn Monroe in die digitale Klonfabrik einspeist.

Säuseln auf Kommando

Die Techniker von AT&T wollen unterdessen zügig ihr eigenes Sortiment von Klonen erweitern. "Eine ganze Stimmenfamilie" sei gerade in Gründung, sagt der deutsche Forscher Juergen Schroeter, der bei AT&T das Labor für Sprachsynthese leitet. Als Nächstes auf dem Programm: ein Kind und eine alte Frau vom Großmuttertyp.

Damit werden Hörbücher möglich, die sich selber vorlesen mit verteilten Rollen. "In zwei, drei Jahren", schätzt Schroeter, "ist die Kunststimme dafür gut genug." Er peilt schon die nächste Stufe an: das Sprechen mit Gefühl.

Der Computer soll nicht nur ungerührt wie ein Nachrichtensprecher seinen Text aufsagen. Es wäre aber viel zu mühsam, ihn zu füttern mit jeweils 40 Stunden zorniger, fröhlicher oder furchtsamer Rede.

Die Forscher suchen deshalb nach akustischen Übersetzungsregeln, mit denen sich ruhige Klangfolgen automatisch in erregte verwandeln lassen. Dann genügt ein Kommando, und der Computer fängt an zu schimpfen oder wahlweise huldreich zu säuseln.

 

Warum Frauen tratschen und Männer jagen (14.08.2001)

Forscher kommen den Geheimnissen der Geschlechter auf die Spur

Der Mann jagt, die Frau sammelt. Seit Urzeiten bringen sie so Fleisch und Gemüse auf den Teller. Das Zusammenspiel männlicher Jagdgier und weiblicher Sammelwut haben Anthropologen bislang als lebenserhaltende Arbeitsteilung interpretiert. Doch nun zeigt sich: Nicht aus Hunger bläst der Mann zur Jagd. Er will seine Geschlechtsgenossen treffen, und das ganz ohne seine Frau. Jagen, so haben die Amerikaner John C. Mitani und David P. Watts jetzt bei Schimpansen in Uganda beobachtet, dient vor allem der Kontaktpflege unter Kerlen.

Bevorzugte Beute der Schimpansen sind Rote Stummelaffen. Doch fast jede zweite Begegnung der Jäger mit den potenziellen Opfern verläuft friedlich. Schimpansen jagen nur, wenn ihnen der Erfolg sicher scheint. Die Aussicht auf Beute aber ist umso größer, je größer die Jagdgesellschaft ist. Immer dann, wenn der Wald voller Früchte hängt, sind die Männchen satt genug, um in großer Zahl auf die Pirsch zu gehen. Die erlegte Beute teilen und verspeisen sie gemeinsam. Diese Rituale, so die Forscher, festigen die freundschaftlichen Beziehungen - bei Schimpansen wie bei Menschen.

In solchen Männerbünden ist kein Platz für Frauen. Wenn er zur Flinte greift, geht sie daher zum Kaffeeklatsch. Ihre Waffe sind Worte, die sie zu scharfen Spitzen formt. Tratsch ist das, was die Frauen verbindet, meint die amerikanische Anthropologin Nicole Hess. Sie festigen ihre freundschaftlichen Beziehungen durch lange Gespräche über andere, entlarven ihre Feindinnen und bauen so eigene Netzwerke von Verbündeten auf. Informationen über die Mitglieder solcher Frauenzirkel seien ein bewährtes Machtmittel, so die Forscherin. Geschickt gestreut, lassen sich Ansehen und sozialer Status einer unliebsamen Konkurrentin vernichten. Kaum etwas fürchten Frauen daher mehr als üble Nachrede.

Der Mensch habe sogar nur reden gelernt, um zu tratschen, meint der britische Anthropologe Robin Dunbar. Die Koordination während der Jagd habe eigentlich keine verbale Kommunikation erfordert. Was erklären würde, warum Männer im Vergleich zu Frauen so schweigsam sind. Das Gespräch über andere habe einst die gegenseitige Fellpflege ersetzt. Sie diente ursprünglich der sozialen Bindung, war aber irgendwann zu zeitaufwendig geworden. Beim Tratschen konnten die Frauen nebenbei noch andere Arbeiten erledigen. Sammeln zum Beispiel. Und das macht hungrig - wie das Jagen.

 

Weltrekord - Solarflugzeug segelt in himmlische Höhen (14.08.2001)

Als "Triumph der Technologie" feiert die US-Weltraumbehörde ihren neuesten Coup: Den Amerikanern ist es gelungen, den Höhenweltrekord für Solarflugzeuge zu brechen - offensichtlich ohne Probleme.

Auf den Spuren des Ikarus: "Helios" hat den Höhenrekord gebrochenDie Nasa hat es geschafft: Das unbemannte solarbetriebene Testflugzeug "Helios" konnte am Montagabend einen neuen Höhenflug-Rekord aufstellen. Nach Angaben der US-Raumfahrtbehörde erreichte die Maschine eine Höhe von 28.950 Metern. Der bisherige, mehr als 20 Jahre alte Rekord für unbemannte Maschinen ohne Raketenantrieb lag bei 25.520 Metern Höhe.

"Helios" war um 20.49 Uhr MESZ von der US-Marine-Basis auf der Hawaii-Insel Kauai zu einem, so die ursprünglichen Planungen, bis zu 16-stündigen Höhenflug gestartet. Mit 82 Metern Spannweite ist das solare Flugzeug breiter als eine Boeing 747, jedoch sehr viel langsamer: Seine Startgeschwindigkeit liegt bei der eines Fahrrads, im Flug erreicht das Gerät 30 bis 50 Kilometer pro Stunde. Gesteuert wird der lediglich 700 Kilogramm schwere Flieger von zwei Piloten, die allerdings am Boden bleiben müssen.

Bei einem ersten Testflug Mitte Juli hatte "Helios" eine Höhe von 23.183 Metern erreicht. Der Flugroboter wird von 14 Propellern angetrieben, deren Elektromotoren durch Solarkraft gespeist werden. Das Flugzeug wurde gemeinsam von der Nasa und der US-Firma AeroVironment entwickelt.

Die Weltraumbehörde betrachtet "Helios" als Prototyp einer neuen Generation von Flugzeugen, die monatelang in großer Höhe über der Erde schweben können. Sie könnten als "Satelliten des armen Mannes" unter anderem der Kommunikation dienen oder zur Erdbeobachtung eingesetzt werden.

 

Wie der Roboter langsam lernt, im Büro den Kaffee zu servieren (15.08.2001)

Als Vorstufe gibt es einen Gabelstapler, der selbstständig in die Fabrikhalle fährt, bestimmte Transportkisten oder Teile erkennt und sie gezielt herausgreift

In einem mit öffentlichen Mitteln geförderten Projekt untersucht der Automobilkonzern Daimler-Chrysler in Berlin, wie Roboter konstruiert werden müssen, damit sie reibungslos mit Menschen kooperieren können. Als Vorstufe gibt es einen Gabelstapler, der selbstständig in die Fabrikhalle fährt, bestimmte Transportkisten oder Teile erkennt und sie gezielt herausgreift. Dabei helfen ihm Sensoren, die durch Infrarotlicht die Umgebung abtasten. Eine intelligente Informationsverarbeitung hilft dem Gabelstapler, Objekte auch zu erkennen, wenn sie teilweise verdeckt sind. Erkennt er einen Gegenstand trotzdem nicht oder weiß nicht, wie er weiter vorgehen soll, fordert er Hilfe beim Menschen an - und lernt aus dieser Hilfe.


Während ein solcher intelligenter Gabelstapler bereits probeweise eingesetzt wird, sind die nächsten Stufen des interaktiven Roboters noch in der Entwicklung. Sie sollen dem Menschen monotone Arbeiten abnehmen und ihn bei seiner Tätigkeit unterstützen, ohne ihn zu ersetzen. So soll ein Produktionsassistent dem Arbeiter helfen, indem er ihm ein Werkstück aus einem Behälter holt, es zur Bearbeitungsstation transportiert und bei der Montage mithilft. Anschließend bringt er das Teil zu einem Inspektions- oder Messplatz.

Für solche Aufgaben muss der Roboter äußerst flexibel sein, da sich die Umgebung in den Fabrikhallen laufend ändert, Transportkisten an anderen Stellen stehen und die Werkstücke ungeordnet in Behältern liegen. Nur wenn der Mensch dem Roboter die Umgebung oder bestimmte, sich bisweilen ändernde Objekte zeigt, ihm das Greifen von Teilen beibringt und die Maschine das alles auch lernen kann, wird sie diese Aufgaben bewältigen.

Sobald der "Clever" genannte Roboter erst einmal im Einsatz ist, kann er auch die Kaffeemaschine im Büro anstellen und einer Person eine Tasse Kaffee bringen. Denn dafür benötigt er ähnliche Prozesse wie in der Fabrikhalle. Er muss sich in einer sich ständig ändernden Umgebung zurechtfinden und die Kaffeemaschine wiederfinden, die eine Putzfrau umgeräumt hat. Er muss die Tasse so fest greifen, dass sie nicht herunterfällt, darf das Porzellan aber auch nicht zerbrechen. Neu auftauchende Hindernisse im Raum wie eine offene Schublade müssen erkannt und umgangen werden.

 

Menschen sind einfacher zu klonen (15.08.2001)

Vergrößerte Herzen, Immunschwäche und Atemnot: Geklonte Schafe leben oft nicht lang. Ein kleiner Unterschied macht die Vervielfältigung von Menschen jedoch weniger riskant, glauben US-Forscher.

Klon-Schaf Dolly: Fatale Nebenwirkungen Beim Klonen von Menschen könnten weniger Probleme auftreten als von vielen Experten befürchtet. Das glaubt zumindest ein Forscherteam von der amerikanischen Duke University. Die Wissenschaftler um Keith Killian wollen einen kleinen genetischen Unterschied entdeckt haben, der geklonte Menschen weniger anfällig für die in Tierversuchen beobachteten fatalen Nebenwirkungen der Technik macht.

Erst in der vergangenen Woche hatten Forscher um den italienischen Fortpflanzungsmediziner Severino Antinori angekündigt, bald mit dem Klonen von Menschen beginnen zu wollen. Die umstrittenen Pläne von Antinori und seinen Kollegen stoßen bei vielen Spezialisten auf Ablehnung. Sie melden nicht nur grundlegende ethische Bedenken an, auch die hohe Sterblichkeit geklonter Tiere lässt die Kritiker beim Gedanken an Menschenversuche erschaudern.

Denn die bisherigen Klon-Experimente, die unter anderem das berühmte Schaf Dolly hervorbrachten, forderten zahllose Opfer. Von 300 Tierembryonen entwickelt sich bestenfalls einer normal. Viele der geklonten Schafe kommen mit einem zu großen Körpergewicht zur Welt. Wenn sie die Geburt überleben, sterben sie oft wenig später an schweren Missbildungen wie fehlerhaft entwickelten Lungen, einem vergrößerten Herz oder einem geschwächten Immunsystem.

Viele der Komplikationen lassen sich, so die Forscher, auf ein fehlerhaftes Gen mit der Bezeichnung IGF2R zurückführen. Schafe, Schweine und Mäuse erhalten von ihren beiden Elternteilen nur eine funktionierende Kopie des Gens, die andere ist durch eine so genannte genomische Prägung blockiert. Diese Besonderheit macht die Tiere anfälliger für Krebs und das beim Klonen auftretende Problem des zu großen Fötuswachstums.

Bislang glaubten viele Forscher, dass auch bei etwa jedem zweiten Menschen eine der IGF2R-Kopien von Geburt an geprägt ist. Bei dieser Gruppe wäre das Klonen also riskant. Diese Ansicht wollen Killian und seine Kollegen mit ihren Genanalysen nun widerlegt haben: Wie das Team in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift "Human Molecular Genetics" berichtet, bekommen Menschen und Primaten von ihren Eltern zwei intakte Kopien. Killian: "Da das IGF2R-Gen beim Menschen nicht geprägt ist, sollte das übermäßige Wachstum der Föten beim Klonen von Menschen nicht auftreten."

Zwar kann das IGF2R auch beim Menschen noch mutieren, doch das liegt den Forschern zufolge nicht an einer genomischen Prägung. Die beim Klonen von Schafen und Schweinen so verhängnisvolle Gen-Blockade hätten die Urahnen der heutigen Menschen und Primaten vor rund 70 Millionen Jahren abgelegt, vermuten die Wissenschaftler.

 

Das Kilo ist kein Kilo mehr (20.08.2001)

Wissenschaftler arbeiten an einer Neudefinition der Basiseinheit

Die Frage, wie schwer eigentlich ein Kilogramm sei, erscheint nur auf den ersten Blick banal. Nicht nur, dass ein Kilogramm beispielsweise auf dem Mond ganz sicher ein anderes Gewicht hat als auf der Erde. Viel schlimmer: Tatsächlich weiß heute kein Physiker, wie viel Masse genau ein Kilogramm ist.

Gewiss, in einem gut gesicherten Stahlschrank in Sèvres bei Paris wird seit 1889 ein Metallzylinder aufbewahrt - das so genannte Ur-Kilogramm. Das ist per definitionem ein Kilogramm. Doch die Wissenschaftler beäugen diesen Prototypen mit wachsendem Misstrauen. Obwohl das Ur-Kilogramm aus Platin und Iridium unter drei übereinander gestülpten Käseglocken gut vor äußeren Einflüssen geschützt sein sollte, scheint sich dessen Masse gleichwohl stetig zu verändern. Jedenfalls zeigt ein Vergleich mit weiteren, seinerzeit parallel angefertigten Prototypen, dass deren Massenwerte auseinander laufen.

Deshalb arbeiten Wissenschaftler an einer Neudefinition des Kilogramms, die die mehr als 100 Jahre alte Festlegung reformieren soll. Dann heißt es Abschied nehmen vom anschaulichen Ur-Kilogramm. Mit anderen Basiseinheiten ist dies übrigens längst geschehen. Wurde etwa früher auch der Meter durch einen dinglichen Ur-Meter definiert, so galt schon ab 1960: Ein Meter ist das 16 507 63,73fache der Wellenlänge der von Krypton-86-Atomen bei einem bestimmten Elektronenübergang ausgesandten Strahlung. Und seit 1983 ist der Meter festgelegt als die Länge jener Strecke, die Licht im Vakuum während des Intervalls von 1/299 792 458 Sekunden durchläuft.

Ähnlich abstrakt wird es nun leider bald auch beim Kilogramm zugehen. Doch noch streiten sich die Gelehrten darüber, wie man dem Kilo zu Leibe rücken will. Vier verschiedene Verfahren konkurrieren darum, als Massestandard anerkannt zu werden. Die einen wollen Goldatome bis zu einer wägbaren Masse sammeln, andere die Zahl der Atome in einer Kugel aus Silizium zählen. Vielleicht ist aber auch das Schweben von Massen im Magnetfeld oder ein Vergleich von Gewichtskraft mit elektromagnetischen Kräften ein guter Ansatz für die Neudefinition. Ganz gleich, wie man hier entscheiden wird, bleibt doch eines sicher. Auch künftig wird ein Kilo Federn genauso schwer sein wie ein Kilo Blei.

 

Eifersucht ist ein nützliches Erbe der Evolution (20.08.2001)

Sie bewahrt Väter vor Kuckuckskindern und Mütter vor dem Hungertod

Er ist auf Dienstreise. Sie wartet auf seinen Anruf. Es wird spät. Sie ruft ihn auf dem Handy an - nur der Anrufbeantworter. "Das hat nichts zu bedeuten", redet sie still gegen das flaue Gefühl im Magen an. Derweil entwirft ihre Fantasie schon Horrorszenarien von ihm mit einer anderen. War da nicht neulich dieses blonde Haar in seinem Wagen? Dabei sind sie beide doch brünett. Ganz klar, ihre Nebenbuhlerin ist blond . . .
Wer schon mal verliebt war, kennt auch die Eifersucht, diese Mischung aus Angst, Trauer, Wut und Selbstzweifeln. Sie quält Menschen auf der ganzen Welt, nur wie die Geplagten damit umgehen, ist kulturabhängig. Sie beschränkt sich auch keineswegs auf die Beziehung zwischen Sexualpartnern. Schon Kinder kennen das nagende Gefühl, wenn das jüngere Geschwisterchen alle Aufmerksamkeit der Eltern auf sich zieht. Wir brauchen nicht einmal ein lebendes Wesen als Auslöser. Das Auto, das der Partner jedes Wochenende hätschelt, oder das Computerspiel, dem er jede freie Minute widmet, eignen sich ebenfalls.

"Jeder Mensch will in seinem Leben Ziele erreichen. Das kann langfristig eine feste Bindung zu einem Menschen sein oder kurzfristig die Aufmerksamkeit des Partners", erklärt Manfred Schmitt, Psychologe an der Universität Trier. "Wenn wir vermuten, dass andere Menschen oder auch Objekte mit uns um diese Ziele konkurrieren, geraten wir in Alarmbereitschaft." Eifersucht ist also ein Warnsignal wie Angst oder Schmerz, das uns wachrüttelt, Energie freisetzt, damit wir den Kampf aufnehmen und unsere Ziele doch noch erreichen können. In einer Liebesbeziehung verfolgen wir das Ziel, den auserwählten Partner emotional und sexuell ausschließlich an uns zu binden.

Wohl unter keinen anderen Umständen ist Eifersucht intensiver, quälender und zerstörerischer. Studien haben gezeigt, dass Männer und Frauen gleichermaßen eifersüchtig sind. Der amerikanische Eifersuchtsforscher David Buss hat nun herausgefunden, worin sich eifersüchtige Frauen und Männer trotzdem unterscheiden und warum Liebe ohne Eifersucht nicht auskommt. In seinem Buch "Wo warst du? Vom richtigen und vom falschen Umgang mit der Eifersucht", das ab Montag im Buchhandel erhältlich ist, hat er seine Forschungsergebnisse zusammengefasst.

Buss befragte Menschen in Deutschland, den Niederlanden, den USA, Korea und Simbabwe, welche Handlung sie leichter vergeben könnten: wenn ihr Partner Sex mit einem ehemaligen Partner hätte oder eine tiefe emotionale Bindung zu diesem aufbauen würde. Für 67 Prozent der Männer war der sexuelle Fehltritt tragischer. Dagegen war dies nur für 44 Prozent der Frauen schlimmer. Die Versuchspersonen sollten sich beide Formen der Untreue ihres Partners auch in einem Experiment vorstellen. Währenddessen registrierten die Wissenschaftler Puls, Stirnrunzeln und Schweißabsonderung an der Hand. Die physiologischen Messungen bestätigte das Ergebnis der Befragung.

Die Ursache für diesen Unterschied sieht Buss darin, dass sich die Frau immer sicher sein kann, die Mutter ihres Kindes zu sein. Diese Gewissheit hat ein Mann dagegen nicht. "Ein betrogener Mann läuft Gefahr, jahre- oder sogar jahrzehntelang in die Kinder eines anderen Mannes zu investieren", erklärt Buss.

Die wachsamen, also eifersüchtigen Männer wurden belohnt, weil sie ihre Gene häufiger an die nächste Generation weitergeben konnten. Auch für unsere weiblichen Vorfahren zahlte sich Eifersucht aus. Wenn der Partner emotionale Bindungen zu einer anderen Frau entwickelte, mussten sie und ihre Kinder auch die materiellen Zuwendungen mit der anderen teilen. Womöglich verließ er sie ganz. In früheren Zeiten konnte aber ein größerer oder kleinerer Anteil an der Jagdbeute durchaus über Leben und Tod entscheiden.

Eifersucht ist eine biologische Strategie gegen Untreue, die sich für beide Geschlechter auszahlt. Dieses archaische Gefühl steckt noch heute in uns und wird beim Verdacht der Untreue aktiviert, ganz gleich, ob wir unsere Gene tatsächlich weitergeben wollen.

Nicht nur unsere Ahnen profitierten von der emotionalen Warnglocke. Auch heute noch hilft uns Eifersucht, unsere Interessen zu schützen. Doch die Dosis macht das Gift. Heftige und sehr häufige Anfälle von Eifersucht können dem Betroffenen und ihrem Partner das Leben zur Hölle machen und Beziehungen zerstören. Schuld an diesem Überschuss ist häufig mangelndes Selbstwertgefühl.

Unabhängig davon, wie eifersüchtig ein Mensch auch sein mag, entscheidend ist, wie er damit umgeht. "Wer auch sonst dazu neigt, auf Probleme mit Gewalt zu reagieren, wird das leider auch im Falle der Eifersucht tun", erläutert Müller. In vielen Kulturen werden Männer, die ihre untreue Frau töten, nachsichtig behandelt. In einigen Staaten der USA galt es bis Anfang der siebziger Jahre nicht einmal als Straftat, denn es wurde als die "Handlung eines vernünftigen Menschen" angesehen.

Wer stark von Eifersucht geplagt ist, leidet nicht nur psychisch, auch der Körper reagiert mit Stresssymptomen. Sergio Chimenti, Chef der Hautklinik an der römischen Universität Tor Vergata, ist sogar überzeugt, Eifersucht könne sich in Form von Nesselsucht auf der Haut niederschlagen. Von der Bezeichnung "krankhafte Eifersucht" will der Psychologe Müller allerdings nichts wissen: "Es gibt beliebig viele Abstufungen, wie kann man da eine sinnvolle Grenze ziehen. Wer aber wiederholt massiv unter seiner Eifersucht leidet, sollte professionelle Hilfe suchen", rät er.

 

Insassenschutz: Sicher durch Sensoren (21.08.2001)

Wenn eine Katze aus großer Höhe springt, streckt sie instinktiv alle Gelenke, um den Sprung abzufedern. Nach dem Vorbild der Natur hat Mercedes nun ein Sicherheitskonzept entwickelt, das eine drohende Kollision erkennen und die Passagiere schützen soll.

Ein Unfall droht. Noch bevor Rainer Justen reaktionsschnell auf die Bremse tritt, wird es in seinem Auto lebendig: Auf der Beifahrerseite und im Fond neigen sich die Sitzkissen nach hinten, die Türverkleidungen bewegen sich in Richtung Innenraum und legen sich an die Hüften. Gleichzeitig spannen sich die Sicherheitsgurte und halten seinen Oberkörper zurück, und die Stoßfänger fahren automatisch aus. Sekundenbruchteile zuvor hatte die Sensorik seines Wagens ein anderes Auto erkannt, das sich auf Kollisionskurs befindet. Deshalb hat der Computer eine Reihe von Schutzsystemen aktiviert, durch die die Passagiere von den Deformationszonen fern gehalten werden sollen.

"Vorausschauender Insassenschutz" - kurz "Pre-Safe" - nennt Mercedes-Benz seine Vision eines neuen Insassenschutzes, der auf der IAA in Frankfurt präsentiert werden soll. Rainer Justen ist Ingenieur im Mercedes Technologie Center und beschäftigt sich seit einigen Monaten intensiv mit diesem Konzept. In einem Versuchswagen haben Justen und seine Kollegen bereits einige denkbare Möglichkeiten eingebaut. Das Pre-Safe-System basiert auf der Erkenntnis, wonach zwischen dem Erkennen eines Unfalls und dem eigentlichen Crash eine relativ lange Zeitspanne liegt.

Unfallanalysen der Sindelfinger Ingenieure zeigten, dass bei zwei Drittel aller Kollisionen vor dem Aufprall genügend Zeit vergeht, um Schutzsysteme zu aktivieren. Bei rund 60 Prozent der über 1000 rekonstruierten Verkehrsunfälle zeigten die Fahrzeuge einen fahrkritischen Grenzbereich, der den bevorstehenden Aufprall ankündigt. "Warum sollen wir in solchen Situationen warten, bis es tatsächlich kracht?", fragt Rodolfo Schöneburg, Chef der Mercedes-Benz-Sicherheitsentwicklung. Nach Meinung des Fachmanns ist das Potenzial der passiven Sicherheitstechnik mit mehrstufigen Airbags, Side- und Windowbags, Gurtstraffern, Gurtkraftbegrenzern sowie crashoptimierten Karosseriestrukturen größtenteils ausgeschöpft. Um weitere Fortschritte zu erzielen, braucht es nun Systeme, die Fahrer, Fahrzeug und Fahrbahn mit Hilfe von Sensoren kontinuierlich überwachen und bei Gefahr selbsttätig aktiv werden. "Künftig werden wir auch die Zeit vom Erkennen einer Gefahrensituation bis zum tatsächlichen Aufprall nutzen, um das Auto auf den drohenden Crash vorzubereiten und die Insassen bestmöglich zu schützen", erklärt Rodolfo Schöneburg.

Voraussetzung für das Pre-Safe-System ist eine aufwendige Sensorentechnik, die nicht nur einen kritischen Fahrzustand erkennt, sondern auch Daten liefert, aus denen der Computer einen Unfall mit großer Wahrscheinlichkeit voraussagen kann. Dazu gehören neben Fahrzustandssensoren, die den eigenen Fahrzustand beurteilen und kritische Abweichungen von den Sollwerten erkennen, elektronische Fühler, die zum Beispiel mit Ultraschall-, Infrarot- oder Radartechnik oder Bilderkennung das Umfeld des Autos beobachten und den Abstand zu einem möglichen Hindernis, die relative Geschwindigkeit dazu und den möglichen Aufprallwinkel erfassen. Daraus lassen sich Informationen über die Unfallart und die Unfallschwere ableiten.

Eine Innenraumsensorik schließlich stellt fest, welche Plätze im Auto besetzt sind, misst das Gewicht der Passagiere, überwacht die Gurtschlösser und soll in fernerer Zukunft per Infrarotsignal oder Bildverarbeitung auch die Position der Insassen erfassen. Auf Basis dieser Sensordaten bereitet ein Computer dann die Fahrzeugkomponenten und Fahrzeugstruktur wie oben beschrieben auf einen bevorstehenden Unfall vor. Kann dieser in allerletzter Sekunde verhindert werden, sollen sich alle Systeme wieder in ihre Ausgangspositionen zurückstellen.

Doch während Ingenieur Justen und seine Kollegen in Sindelfingen Sensoren und Schutzeinrichtungen des Pre-Safe-Konzepts simulieren, spielt Mercedes-Benz bereits die nächsten Akkorde der Zukunftsmusik: Das "denkende" Auto, das seine Umgebung erkennt, steht auf dem Plan: Es registriert nicht nur die Fahrspur oder andere Fahrzeuge, sondern auch Ampeln, Verkehrszeichen und Fußgänger. Am Ende sollen die Autos der Zukunft Verkehrsszenen selbst interpretieren und notfalls automatisch reagieren, um Unfälle zu vermeiden.

 

Meteorologen - Chaos verbessert die Prognosen (21.08.2001)

Mit neuen Prognosemodellen wollen Meteorologen die Trefferquote ihrer Vorhersagen um 25 Prozent steigern. Die Grundlage für die angestrebte Verbesserung soll ausgerechnet im Chaos liegen.

Wettervorhersage: In den Fängen der "Chaos-Hotspots" US-Forscher haben wandernden Zonen entdeckt, in denen das Wetter besonders häufig von den Vorhersagen abweicht. Die intensive Wetterbeobachtung in diesen "Chaos-Hotspots" soll die Genauigkeit der Prognosen jetzt deutlich steigern, wie das Hamburger Magazin "Geo" in seiner September-Ausgabe berichtet. Die Chaos-Zonen bleiben nicht an einem festen Ort, sondern wandern von West nach Ost um den Globus.

Ein Team von Chaos-, Klima- und Computerexperten an der University of Maryland hat demnach verschiedene, sich aus den aktuellen Methoden ergebende Wetterprognosen miteinander verglichen. Dazu wurde eine Weltkarte in jeweils 1100 mal 1100 Kilometer große Planquadrate unterteilt, in denen schließlich die Übereinstimmung der Prognosen in puncto Windstärke und Windrichtung mit dem tatsächlichen Wetter registriert wurde.

Während sich in den meisten Fällen die Vorhersagen erfüllten, kristallisierten sich Regionen heraus, in denen die Prognosen versagten. Dabei nahmen die Chaos-Zonen jeweils durchschnittlich rund 20 Prozent der Erdoberfläche ein und wanderten von West nach Ost. Mittlerweile habe sich die Hotspot-Theorie, so das Magazin, auch bei Klimafaktoren wie Temperatur, Niederschlag und Luftdruck bestätigt.

Jetzt wollen die Forschern der Wetterentwicklung in den wandernden Zonen genauer auf die Spur kommen. Die Meteorologin Eugenia Kalnay ist zuversichtlich, in einigen Jahren bessere Prognosemodelle zu haben. "Wir glauben, dass sich die Trefferquote von Wettervorhersagen um rund 25 Prozent verbessern lässt."

Andere Meteorologen sehen die Chaosforschung, nach der bereits der Flügelschlag eines Schmetterlings ein Unwetter auslösen kann, allerdings mit immer mehr Skepsis. Wie das britische Wissenschaftsmagazin "New Scientist" in einer seiner letzten Ausgaben berichtete, könnten die kurzfristigen Auswirkungen der chaotischen Klimaeffekte deutlich überschätzt werden.

Berechnungen von Forschern zufolge wirken sich derartige Effekte allenfalls auf einer längeren Zeitskala aus. Für den täglichen Wetterbericht ist dagegen eine andere Fehlerquelle maßgebend: die Ungenauigkeiten in den heutigen Wettermodellen. Wenn diese weitgehend beseitigt werden könnten, so die These der Forscher, würde auch die Qualität der Vorhersage steigen - weit ab vom Chaos.

 

Kleid mit eingescanntem Foto (26.08.2001)

Digitale Druckverfahren ermöglichen neue, überraschende Effekte bei der Textilgestaltung

Der Familienhund dient als Vorlage für das digital gedruckte Muster der AbendgarderobeDie BASF hat spezielle Stofftinten entwickelt, mit denen Individualisten ein eigenes Stoffdesign kreieren können. Basis ist eine neue Technologie des digitalen Textildrucks: Am Computer lässt sich das ausgewählte Muster entwerfen und über einen Tintenstrahldrucker (Inkjet) direkt auf die Textilbahn aufbringen. Das Motiv ist zuvor - zum Beispiel durch das Foto einer Digitalkamera - einzuscannen, so auch der Familienhund für das Abendkleid.

"Noch ist der Markt klein, aber er wächst um fast 50 Prozent pro Jahr", sagt Dr. Jürgen Weiser, Marketingleiter für Inkjet-Tinten bei BASF. Die Chemie-Manager rechnen damit, dass in zehn Jahren etwa zehn Prozent der gesamten bedruckten Textilproduktion per Inkjet verarbeitet wird.

Das Digital-Verfahren ist einfacher als die konventionelle Methode, bei der noch eine Schablone anzufertigen ist, um das Muster auf den Stoff zu drucken. Dagegen ist das Inkjet-Verfahren schneller, flexibler und - insbesondere bei kleinen Kollektionen - preiswerter.

Entscheidend für die Qualität ist die richtige Tinte. Herkömmliche Druckfarben lassen sich dabei im Inkjet nicht verwenden. Benötigt wird eine umfangreiche Palette verschiedener Spezialtinten, um jedes der Muster auf unterschiedliche Stoffe wie Baumwolle und Synthetikfasern drucken zu können. BASF hat dazu drei Sortimente mit jeweils mindestens sechs Grundfarben für alle gängigen Stoffarten entwickelt.

Während Papierdrucker mit vier Patronen - Schwarz, Blau, Magenta und Gelb - auskommen, braucht man für Textilien mindestens sechs, besser noch acht Grundfarben. Die unterschiedlichen Stoffarten verlangen nach unterschiedlicher Chemie. Für jedes Gewebe haben die BASF-Forscher die passende Tintenfamilie entwickelt, die mit ihren sechs bis zehn Grundfarben den gesamten Farbraum der Textilbranche erschließt.

"Mit den Pigment-, Dispersions- und Reaktivtinten decken wir rund 96 Prozent des Textildruckmarkts ab", sagt Weiser. Reaktivfarbstoffe "glänzen" durch fotorealistische Drucke. Ein weiterer Vorteil: Fasst man das Gewebe an, ist der Farbdruck nicht zu spüren. Tinten auf Pigmentbasis (Helizarin) können auf Baumwolle, Viskose und Mischgewebe gedruckt werden. Anders als mit Reaktivtinten entsteht kein Abwasser. Dispersionsfarben wie Bafixan sind gut für Polyester geeignet und damit interessant für den wachsenden Markt an Mikrofaser- und Sportbekleidung.

Beim Inkjet-Textildruck werden Baumwollbahnen oder Polyestermischgewebe berührungslos durch den Drucker gezogen. Der Druckkopf sprüht zwischen 10 000 und 150 000 Tröpfchen pro Sekunde auf den Stoff. Die mit Wasserrückhalte- und Fließmitteln versetzte Spezialtinte trocknet dabei nicht ein und verstopft keine der von einem hundertstel bis zu einem zehntel Millimeter kleinen Düsen. Sollte eine Düse ausfallen, wären auf der Kleidung Schlieren oder weiße Stellen zu sehen. Entscheidend für die richtige Tröpfchenbildung sind zudem Viskosität und Oberflächenspannung, die gesondert eingestellt werden müssen.

Demnächst lassen sich also Designs und Schnitte für Kleid und T-Shirt selbst am heimischen PC entwerfen oder aus einer Digital-Bibliothek Muster auswählen. Für die virtuelle Anprobe müssen nur noch die Körpermaße des Kunden durch einen Body-Scanner eingegeben werden.

Das Ergebnis ist ein "digitaler Zwilling des Kunden im Computer", sagt Martin Rupp von den Hohensteiner Instituten, einer privaten Forschungseinrichtung der Textilbranche. Die Kunden können dann per Knopfdruck Design und Schnitt an einen Bekleidungsproduzenten über das Internet senden. Ein Tintenstrahldrucker bringt dort das Design auf Baumwolle oder Mikrofaser. Im nächsten Schritt schneiden Laser-Cutter den Stoff zu. Das "druckfrische" Kleid ist zur Auslieferung bereit.

Die Textil-Experten arbeiten unterdessen an weiteren Feinheiten für das individuelle Stoffdesign: Mit Effekttinten lassen sich Aufdrucke anfertigen, die - je nach Betrachtungswinkel - farblich verschieden schimmern. Um einen weiteren Sinn zu befriedigen, können über eine Mikroverkapselung auch noch selbst ausgewählte Duftnoten beigegeben werden - für die Mode zum Riechen.

 

Forscher bringen Viren zum Klingen (31.08.2001)

Auch Viren machen Geräusche - nur hört man sie normalerweise nicht. Britische Forscher haben nun ein Lauschverfahren entwickelt, mit dem Erreger schnell und genau aufgespürt werden können.

Wenn Viren von einer Oberfläche abfallen, tun sie das mit einem - in mikrobiologischen Maßstäben - lauten Knall. Das haben sich Wissenschaftler von der University of Cambridge zu Nutze gemacht: Ihre Lauschmethode soll in Zukunft die verschiedensten Erreger anhand typischer Geräusche nachweisen können. In einer Flüssigkeitsprobe lässt sich so noch ein einzelnes Virus entdecken, berichten die Forscher um Matthew Cooper in der Fachzeitschrift "Nature Biotechnology".

Kernstück ihrer Viren-Abhöranlage ist ein rund ein Zentimeter breiter und ein Millimeter hoher Quarzkristall. Seine Oberfläche beschichteten die Forscher mit Antikörpern, so dass Viren daran haften blieben. Anschließend wurde der Kristall durch ein elektrisches Feld zum Schwingen gebracht. Cooper und seine Kollegen verstärkten die Vibrationen so lange, bis die Bindung zwischen den Viren und den Antikörpern riss. Praktischerweise ließ sich der Quarz zugleich als Mikrofon verwenden - er wandelte das Geräusch in ein elektrisches Signal um, das die Wissenschaftler aufzeichnen konnten.

Bisherige Verfahren zum Virennachweis sind oft wenig präzise, langwierig oder teuer. Die neue Technik soll eines Tages - etwa in Form eines portablen Virendetektors - schnellere und billigere Diagnosen für Krankheiten wie Aids beim Menschen oder der Maul- und Klauenseuche bei Tieren ermöglichen. "In unseren Tests verwendeten wir ein Herpes-simplex-Virus", erklärt Cooper, "das ist ein gutes Modell für weit bedrohlichere Viren wie HIV oder Hepatitis B." Die Ergebnisse liefert die Methode schon jetzt in weniger als zwei Stunden, so der Wissenschaftler.

Bis das Lauschverfahren - von den Forschern "Rupture Event Scanning" genannt - in die Arztpraxen Einzug hält, dürfte allerdings noch einige Zeit vergehen. "Wir müssen noch hart arbeiten, bis wir richtige Proben etwa im Krankenhaus oder auf Bauernhöfen analysieren können", räumt Cooper ein. Um die Methode zu verbessern und kommerziell zu verwerten, ist jedoch bereits eine Firma mit dem Namen Akubio gegründet worden. Ziel der Wissenschaftler ist ein handliches Gerät, das in Zukunft neben Viren auch Bakterien, Proteine und Erbmaterial am Klang erkennen soll.