Zellen beim Selbstmord beobachtet

Breiten sich Krebszellen unkontrolliert aus, hat die Apoptose versagt. © Selvanegra/ thinkstock
Programmierter Zelltod: Forscher haben beobachtet, wie sich Suizidsignale innerhalb unserer Körperzellen ausbreiten. Demnach wandern diese den Zelltod auslösenden Signale wie eine Welle durch die Zelle – und zwar mit einer konstanten Geschwindigkeit von 30 Mikrometern pro Minute. Diese Erkenntnis könnte in Zukunft zu einem besseren Verständnis der sogenannten Apoptose führen und damit womöglich neue Ansätze im Kampf gegen Krankheiten wie Krebs eröffnen.

scinexx

Die Apoptose rafft jeden Tag Millionen unserer Zellen dahin – und das nur zu unserem Besten. Denn dieses zelluläre „Suizidprogramm“ stellt sicher, dass sich Körperzellen und Gewebe stetig erneuern können und potentiell schädliche Zellen eliminiert werden. Indem sie sich selbst zerstören, verhindern entartete Zellen beispielsweise die Ausbreitung von Krebs.

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How Your Brain Decides Without You

Graphic courtesy of Vimeo, Human Brain Project
In a world full of ambiguity, we see what we want to see.

By Tom Vanderbilt | NAUTILUS

Princeton’s Palmer Field, 1951. An autumn classic matching the unbeaten Tigers, with star tailback Dick Kazmaier—a gifted passer, runner, and punter who would capture a record number of votes to win the Heisman Trophy—against rival Dartmouth. Princeton prevailed over Big Green in the penalty-plagued game, but not without cost:  Nearly a dozen players were injured, and Kazmaier himself sustained a broken nose and a concussion (yet still played a “token part”). It was a “rough game,” The New York Times described, somewhat mildly, “that led to some recrimination from both camps.”  Each said the other played dirty.

The game not only made the sports pages, it made the Journal of Abnormal and Social Psychology. Shortly after the game, the psychologists Albert Hastorf and Hadley Cantril interviewed students and showed them film of the game. They wanted to know things like: “Which team do you feel started the rough play?” Responses were so biased in favor of each team that the researchers came to a rather startling conclusion: “The data here indicate there is no such ‘thing’ as a ‘game’ existing ‘out there’ in its own right which people merely ‘observe.’ ” Everyone was seeing the game they wanted to see. But how were they doing this? They were, perhaps, an example of what Leon Festinger, the father of “cognitive dissonance,” meant when he observed “that people cognize and interpret information to fit what they already believe.”

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Die Sonne berühren

Die «Delta IV Heavy»-Rakete, die die Sonde ins All bringt, hebt in Cape Canaveral ab. (Bild: Bill Ingalls / Nasa via AP)
Werden wir künftig unser Universum besser verstehen? Dies erhofft sich die amerikanische Raumfahrtbehörde Nasa. Sie hat erstmals eine Sonde zur Sonnenatmosphäre gestartet.

Neue Zürcher Zeitung

Mit einen Tag Verspätung hat die amerikanische Raumfahrtbehörde Nasa erstmals eine Sonde gestartet, die in die Sonnenatmosphäre hineinfliegen soll. Die «Parker Solar Probe» hob am Sonntag an Bord einer «Delta IV Heavy»-Rakete vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral in Florida ab.

Der zunächst für Samstag geplante Start war gestoppt worden, weil nach Angaben der Nasa eine Unregelmässigkeit während der letzten Minuten des Countdowns beobachtet worden war.

Mit Hilfe der Schwerkraft der Venus soll die Sonde Richtung Sonne fliegen und ihr im November erstmals nahe kommen. Geschützt von einem fast zwölf Zentimeter dicken Karbonpanzer werde die «Parker Solar Probe» bei dem Projekt mehr Hitze und Strahlung aushalten müssen als je ein Flugkörper zuvor, berichtete die Nasa.

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Dieses Monstrum könnte das Plastikproblem im Meer lösen

Dieses Modell entstand in Marcella Hanschs Projekt „Pacific Garbage Screening“ und könnte helfen, das Meer von Plastikmüll zu befreien Quelle: Pacific Garbage Screening e.V.
Der Plastikmüll in den Weltmeeren wird immer mehr. Eine Aachener Architektin entwickelte für ihre Masterarbeit ein Modell, das Abhilfe schaffen könnte. Ihre Idee der 400 Meter langen Plattform ist geradezu revolutionär.

DIE WELT

Marcella Hanschs Plan ist ambitioniert: Sie will das Meer vom Plastik befreien. In einem Projekt für ihre Masterarbeit in Architektur entwickelte sie ein Modell, mit dem das tatsächlich möglich sein könnte. Die Idee für ihr Projekt mit dem Namen „Pacific Garbage Screening“ kam der 32-Jährigen in ihrem letzten Urlaub vor der Masterarbeit. Da wollte sie in Kapverden tauchen gehen – und war schockiert von den Massen an Plastikmüll, denen sie im Meer begegnete. „Ich bin dort durch Wälder schwebender Plastikteile geschwommen“, sagte sie gegenüber „Ze.tt“.

Die Idee: Eine schwimmende Plattform soll durch ihre spezielle Bauweise Plastikpartikel aus dem Wasser filtern. Meereslebewesen sollen nicht gefährdet werden – auch weil die Konstruktion ganz ohne Netze auskommt. Die 400 Meter lange Plattform soll mit ihrer bauchigen Form 15 Meter aus dem Wasser herausragen und unter der Oberfläche 35 Meter in die Tiefe gehen. Diese Tiefe wählte Hansch, weil Plastikteile bis zu 30 Meter unter die Wasseroberfläche gelangen können.

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NASA Spotted a Vast, Glowing ‚Hydrogen Wall‘ at the Edge of Our Solar System

The sun moves through the galaxy encases in a bubble formed by its own solar wind. In front of the sun, galactic debris builds up, inlcuding hydrogen. Credit: Alder Planetarium/NASA
There’s a „hydrogen wall“ at the edge of our solar system, and NASA scientists think their New Horizons spacecraft can see it.

By Rafi Letzter | SPACE.com

That hydrogen wall is the outer boundary of our home system, the place where our sun’s bubble of solar wind ends and where a mass of interstellar matter too small to bust through that wind builds up, pressing inward. Our host star’s powerful jets of matter and energy flow outward for a long stretch after leaving the sun — far beyond the orbit of Pluto. But at a certain point, they peter out, and their ability to push back the bits of dust and other matter — the thin, mysterious stuff floating within our galaxy’s walls — wanes. A visible boundary forms. On one side are the last vestiges of solar wind. And on the other side, in the direction of the Sun’s movement through the galaxy, there’s a buildup of interstellar matter, including hydrogen.

And now NASA researchers are pretty sure that New Horizons, the probe that famously skimmed past Pluto in 2015, can see that boundary.

What New Horizons definitely sees, the researchers reported in a paper published Aug. 7 in the journal Geophysical Research Letters, is some extra ultraviolet light — the kind the researchers would expect such a wall of galactic hydrogen to produce. That replicates an ultraviolet signal the two Voyager spacecraft — NASA’s farthest-traveling probes, which launched in the late 1970s — spotted all th

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Das Geheimnis der Feuerwürmer

Leuchtender Bermuda-Feuerwurm © James B. Wood
Grünliches Lichtspiel: Zur Paarungszeit leuchten Bermuda-Feuerwürmer an der Meeresoberfläche um die Wette. Das Geheimnis hinter ihrer Biolumineszenz haben Forscher nun entschlüsselt. Demnach sind für das Leuchten der Würmer bestimmte Enzyme verantwortlich. Ein ähnliches Prinzip ist unter anderem von Glühwürmchen bekannt – die nun entdeckten Enzyme unterscheiden sich jedoch deutlich von den bereits bei anderen Tieren gefundenen Stoffen. Damit könnten sie für die biomedizinische Forschung nützlich sein.

scinexx

Worüber sich Erfinder wie Thomas Edison noch im 19. Jahrhundert den Kopf zerbrachen, hat die Natur bereits seit mehreren Millionen Jahren für sich patentiert: die Erzeugung von Licht. Das Phänomen der Biolumineszenz ist im Tierreich weit verbreitet – Forscher haben das Leuchten bereits bei Insekten, Spinnen, Pilzen und auch bei Meereswürmern beobachtet.

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Einstein’s Genius: Describing the Geometry of Space-Time

General relativity is a complex theory, but imagining falling objects can help trace its contours. (Here, GPS satellites are shown around Earth — GPS depends on relativity to give accurate positions.) Credit: NASA
General relativity is one of the greatest feats of human understanding, made all the more impressive by the fact that it sprang from the fertile imagination and dogged mathematical brilliance of just one mind. The theory itself is the last and most persistent of the „classical“ (i.e., not-quantum) models of nature, and our inability to come up with anything more sophisticated over the past hundred years is a constant reminder of just how dang smart Albert Einstein was.

By Paul Sutter | SPACE.com

Another testament to Einstein’s genius comes in the tangled spaghetti of complex, interconnected equations that make up the full theory. Einstein made a beautiful machine, but he didn’t exactly leave us a user’s manual. We can trace his path in the seven years of self-inflicted torture that led to the theory’s final form, but that route of development was guided by so much of Einstein’s gut intuition that it’s hard for us mere mortals to make the same blind jumps of genius that he did.

Just to drive home the point, general relativity is so complex that when someone discovers a solution to the equations, they get the solution named after them and become semi-legendary in their own right. There’s a reason that Karl Schwarzschild — the guy who figured out the geometry of black holes — is a household name (or at least, a physics department name). [Einstein’s Theory of General Relativity: A Simplified Explanation]

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NASA’s New Planet-Hunting Telescope Catches a Comet and Other Celestial Sights

The comet C/2018 N1 is seen by NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) in this view captured by the spacecraft on July 25, 2018. The comet was discovered June 25 by NASA’s Near-Earth Objects Wide-field Infrared Survey Explorer. Credit: Massachusetts Institute of Technology/NASA’s Goddard Space Flight Center
NASA’s new planet-hunting telescope wasn’t even formally on the job when it caught sight of a fascinating set of celestial happenings, which the agency has shared in a new video.

By Meghan Bartels | SPACE.com

The telescope, formally called the Transiting Exoplanet Survey Satellite but nicknamed TESS, will spend two years scanning the sky for exoplanets orbiting close to small, faint stars by looking for dips in a star’s brightness.

That’s not what the telescope saw here, but the new video showcases some of the same traits the instrument will need to succeed at its primary mission, a NASA statement explains. The video includes images taken across 17 hours, and shows TESS‘ ability to produce stable views that can be stacked on top of each other to study a set swath of the sky. [NASA’s New Planet Hunter Begins Its Search for Alien Worlds]

But instead of using that ability to observe changes in star brightness, in the video TESS focused on a handful of other phenomena that astronomers call transients because of their temporary appearance in the sky.

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Abstürzende Monde: Was bei der Kollision der frühen Erde mit ihren Begleitern passierte

Image Credit: NASA/Don Davis
Internationales Forscherteam unter Beteiligung der Universität Tübingen simuliert ein mögliches Schicksal der sogenannten Moonlets

Dr. Karl Guido Rijkhoek Hochschulkommunikation
Eberhard Karls Universität Tübingen

Der Mond ist unter den Himmelskörpern der einzige natürliche Begleiter der Erde. Seine Entstehung wirft in der astrophysikalischen Forschung noch immer viele Fragen auf. Und möglicherweise war er einst nicht allein: Neueren Untersuchungen zufolge gab es in der Frühzeit der Erde eine Reihe von kleineren Monden, Moonlets genannt, deren Verschwinden ungeklärt ist. Gemeinsam mit seinen Kollegen Dr. Uri Malamud und Professor Hagai Perets vom Technion Israeli Intitute of Technology in Haifa sowie Christoph Burger von der Universität Wien geht Christoph Schäfer vom Institut für Astronomie und Astrophysik der Universität Tübingen der Frage nach, was aus den Moonlets wurde. Ihre aufwendigen Simulationen ergeben, dass sie auf die Erde gestürzt sein und bei der Kollision die Zusammensetzung ihres Mantels verändert haben könnten. Die Studie ist kürzlich in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society erschienen.

Der derzeit anerkannten Theorie zufolge entstand der Mond vor ungefähr 4,5 Milliarden Jahren bei der Kollision der Proto-Erde mit einem marsgroßen Protoplaneten, der Theia genannt wird. Hierbei formte sich zuerst eine Scheibe um die Erde aus dem bei der Kollision ausgeworfenen Material beider Körper. Aus dem Material dieser Scheibe entstand schließlich der Mond. Neue Untersuchungen zeigen jedoch, dass die Erde höchstwahrscheinlich zum einen nicht nur einer solchen großen, sondern mehreren Kollision ausgesetzt war und zum anderen auch häufig kleinere Einschläge auf der Proto-Erde geschahen. In der Folge entstanden mehrere Moonlets, die nach Annahme der Forscher jeweils etwa ein Sechstel bis zur Hälfte der Mondmasse gehabt haben könnten.

Ihr Schicksal hat das Forscherteam genauer untersucht. „Es gibt zwei Möglichkeiten: Die Moonlets konnten sich unter anderem durch die gegenseitig wirkende Schwerkraft verbinden und größere Objekte bilden oder, so die andere Möglichkeit, durch die Erdanziehung wieder auf die Erde abregnen“, erklärt Christoph Schäfer. „Uns interessierte vor allem diese zweite Möglichkeit.“

Um die Kollisionen der Moonlets mit der Erde zu simulieren, verwendeten die Wissenschaftler ein Computerprogramm, das in der Abteilung Computational Physics am Institut für Astronomie und Astrophysik in der Arbeitsgruppe von Professor Wilhelm Kley unter der Leitung von Christoph Schäfer entwickelt wurde. Die Rechnungen selbst wurden auf dem Tübinger BinAC-Computercluster und dem TAMNUN-Cluster in Israel durchgeführt. Das Computerprogramm der Tübinger Physiker im-plementiert die numerische Teilchenmethode „smooth particle hydrodynamics“ und nutzt Grafikkarten, um die aufwendigen Rechnungen zu beschleunigen. Christoph Burger vom Institut für Astronomie und Astrophysik der Universität in Wien schrieb den Computercode für die komplizierten Anfangsbedingungen, die für die Simulationen benötigt wurden.

100 Wochen Rechenzeit

Für ihre Studie gingen die Wissenschaftler von einem vereinfachten Modell der Proto-Erde und dem einfallenden Moonlet aus, wonach beide einen Eisenkern und einen Mantel aus Silikat besaßen. Der Kern vereinte jeweils ein Drittel der Masse auf sich. Die Gruppe führte mehr als 70 Simulationen zu dem Einschlag eines Moonlets auf der Erde durch. Variiert wurden Parameter wie Kollisionswinkel, Größe des Moonlets und die Rotationsgeschwindigkeit der Erde. „Insgesamt benötigten die Berechnungen über 100 Wochen Rechenzeit der Cluster-Grafikkarten“, berichtet Uri Malamud.

Uri Malamud analysierte die Resultate der Simulationen: Er bestimmte, welche Fragmente der Kör-per nach der Kollision das System verlassen können, welche die Erde in einem gebundenen Orbit umkreisen und welche nach dem Einschlag auf der Erde verbleiben. Darüber hinaus berechnete er die Änderung der Rotationsperiode der Erde durch die Kollision. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass im Falle des Einschlags eines Moonlets auf der Erde die Verteilung des Einschlagsmaterials nicht homogen ist. Diese Art Kollisionen können daher zu Asymmetrien und Inhomogenitäten in der Materialzusammensetzung des Erdmantels führen“, fasst Uri Malamud die Erkenntnisse zusammen. Mit dieser Arbeit fügen die Autoren dem aktuellen Wissen zur Entstehung des Mondes einen weiteren Mosaikstein hinzu und setzen das bestehende Bild in den Kontext der Planetenentstehung im Sonnensystem.


Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Christoph Schäfer
Universität Tübingen
Institut für Astronomie und Astrophysik
Abteilung Computational Physics
Telefon +49 7071 29-76359
ch.schaefer[at]uni-tuebingen.de


Originalpublikation:

Uri Malamud, Hagai B Perets, Christoph Schäfer, Christoph Burger: Moonfalls: collisions between the Earth and its past moons. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, https://doi.org/10.1093/mnras/sty1667

Ultracold Atoms Provide Insight into Early Universe’s Dramatic Expansion

Mmmmm, doughnuts. An artist’s representation of the expanding Bose-Einstein condensate ring. Credit: Emily Edwards, Joint Quantum Institute
Researchers experimenting with ultracold atoms have observed behavior that bears a striking resemblance to the rapid, exponential expansion of the early universe — an epoch that cosmologists call the period of cosmic inflation.

By Scott Snowden | SPACE.com

Researchers experimenting with ultracold atoms have observed behavior that bears a striking resemblance to the rapid, exponential expansion of the early universe — an epoch that cosmologists call the period of cosmic inflation.

Ultracold atoms can be used to emulate complex, condensed-matter systems that are hard to study experimentally, like supersolids, superconductors or even black holes.

So, in the new experiment, several hundred thousand sodium-23 atoms were cooled to temperatures low enough that the atoms formed a Bose-Einstein condensate (BEC). This is an exotic, gas-like cloud of atomic particles kept close to absolute zero (about minus 459.7 degrees Fahrenheit, or minus 273.2 degrees Celsius). [The Universe: Big Bang to Now in 10 Easy Steps]

Researchers used lasers to contain the cloud in a doughnut-like shape, the radius of which was increased by a factor of up to four over a span of mere milliseconds, causing the BEC to expand at supersonic speed.

„Cosmological expansion is central to our understanding of the universe,“ study team member Gretchen Campbell, of the Joint Quantum Institute at the University of Maryland, told Space.com.

In several sets of experiments, the researchers imprinted a sound wave onto their cloud — alternating regions of more atoms and fewer atoms around the ring to simulate a wave in the early universe — and watched it disperse during expansion. Unsurprisingly, the sound wave stretched out, but its amplitude also decreased. The growth happened so fast that the cloud was left humming;d a similar hum may have appeared on cosmic scales during the period of inflation, researchers said.

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Die Physik kokettiert mit dem Postfaktischen

Wie ein Schaumbad mit unzähligen Seifenblasen: So kann man sich das Multiversum vorstellen. Jede Blase ist ein Universum mit eigenen Gesetzmässigkeiten. In einem davon leben wir. Was in anderen Universen passiert, lässt sich nicht beobachten. (Bild: Mauritius Images / Derek Croucher)
Auf der Suche nach einem ultimativen Welterklärungsmodell vertreten einige Stringtheoretiker die Vorstellung, unser Universum sei nur eines von unzählig vielen. Ist das noch Wissenschaft, oder kann das weg?

Eduard Kaeser | Neue Zürcher Zeitung

Seit einiger Zeit schon steht die Idee des Multiversums im Brennpunkt heftiger physikalischer Debatten. Sie ist im Grunde alt, und sie resultiert aus einer fortgesetzten Provinzialisierung der menschlichen Position im Kosmos: Unser Sonnensystem ist eine Provinz in unzähligen Sonnensystemen, unsere Galaxie eine Provinz in unzähligen Galaxien – diese Iteration lässt sich fortführen bis zum Universum: Es ist eine Provinz im System unzähliger Universen: dem Multiversum.

Nun muss man sich vergegenwärtigen, dass wir es hier nicht bloss mit einer innerphysikalischen Debatte zu tun haben, sondern mit der fundamentalen wissenschaftstheoretischen Frage nach der Neukonzeption der Physik: Ist die Idee des Multiversums noch Wissenschaft? Wie wollen wir uns versichern, dass es wirklich existiert? Wir können ja nur beobachten, was in unserem Universum geschieht. Und so gesehen, erscheint der Fall hoffnungslos: Die Idee lässt sich nicht einmal falsifizieren. Also hat sie überhaupt keinen wissenschaftlichen Wert – zumindest nach dem berühmten Falsifikationskriterium von Karl Popper.

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Künstliche Intelligenz könnte Tierversuche in der Medizin ablösen

Bild: animalequality.de

Ein neues Forschungspapier zeigt, dass die bestehenden Daten, die wir aus Tierversuchen gesammelt haben, für KI-Systeme ausreichen, um präzisere Vorhersagen zu machen.

futurezone.at

Tierversuche sind heutzutage aus der medizinischen Forschung noch schwer wegzudenken. Wissenschaftler können noch immer nicht verlässlich vorhersagen, wie eine neue chemische Komponente darauf reagiert, wenn sie mit lebenden Zellen in Verbindung tritt. Nun hat eine neue Studie, die im Journal „Toxicological Sciences“ publiziert wurde, herausgefunden, dass die bisherigen Tierversuche bereits ausreichen könnten, um damit KI-Systeme zu trainieren, die Reaktionen sehr wohl präzise und verlässlich vorhersagen können.

Ein KI-System wurde von den Forschern mit den aus bisherigen Tierversuchen gewonnen Daten trainiert und lieferte bessere und verlässliche Ergebnisse als die Tierversuche selbst. Andrew Hopkins, CEO von Exscientia, kann ein KI-System bessere Entscheidung über einzelne Komponenten treffen und daher zumindest dazu führen, dass weniger Experimente notwendig werden als bisher, wie er gegenüber „The Next Web“ sagt.

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Emmanuelle Charpentier: „Dieses Urteil wird Crispr nicht aufhalten“

Emmanuelle Charpentier betreibt in Berlin Grundlagenforschung zur Genschere. Sie entwickelte mit Jennifer Doudna aus den USA die Methode Crispr/Cas9, nachdem sie an Bakterien beobachtet hatte, wie diese ihr Erbgut reparieren. © Hallbauer & Fioretti
Vor dem Gesetz bleibt Gentechnik eben Gentechnik, sagt der Europäische Gerichtshof. Die Erfinderin der Crispr-Technik sieht es gelassen.

Interview: Dagny Lüdemann | ZEIT ONLINE

Was sie entdeckte, gilt als nobelpreisverdächtig. Es wird das Leben vieler verändern. 2011 veröffentlichte Emmanuelle Charpentier erste bahnbrechende Grundlagen zur Crispr/Cas9-Methode, mit denen sie eine Genschere entwickelte. Damit lässt sich Erbgut ausschneiden, verändern und wieder in ein Lebewesen einbauen. Schon heute ist die Methode das meistgenutzte Gentechnik-Werkzeug der Welt. ZEIT ONLINE hat die Mikrobiologin am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin getroffen, an dem sie seit drei Jahren als Direktorin forscht.

ZEIT ONLINE: Frau Charpentier, noch einmal für alle: Was haben Sie genau entdeckt?

Emmanuelle Charpentier: Dass Bakterien der Art Streptococcus pyogenes eine Art Superkraft besitzen. Diese Keime, die bei Menschen zum Beispiel zu Scharlach oder Halsentzündungen führen, können sich gegen Angriffe von Viren zu Wehr setzen. Und zwar, indem sie ein Stück des fremden Erbguts in ihren DNA-Strang einfügen. Bei einem erneuten Virenangriff erkennt das Bakterium das virale Erbgut und kann es gezielt zerschneiden.

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Ist Evolution vorhersagbar?

Prof. Axel Meyer, PH.D., Professor für Zoologie und Evolutionsbiologie an der Universität Konstanz. Bild: ebenda
Konstanzer Biologen weisen parallele Evolution in nicaraguanischem Kratersee nach

Julia Wandt Stabsstelle Kommunikation und Marketing
Universität Konstanz

Angenommen, wir könnten die Zeit zurückdrehen und die Evolution von vorn beginnen lassen: Würden sich dieselben Arten bilden, die wir heute kennen? Mit anderen Worten: Wiederholt sich Evolution? Ist die Entstehung von Arten und deren evolutionäre Anpassung vorhersagbar? Biologen der Universität Konstanz fanden nun deutliche Hinweise auf eine sich wiederholende, sogenannte „parallele“ Evolution zumindest in kürzeren Zeitspannen von rund 1.500 Jahren. Das Forscherteam um den Konstanzer Evolutionsbiologen Prof. Dr. Axel Meyer untersuchte genetische und phänotypische Veränderungen von sieben unterschiedlichen Buntbarsch-Arten, die in Nicaragua dieselben Kraterseen besiedelten. Das Ergebnis: Alle sieben Fischarten zeigen parallele evolutionäre Anpassungen an den gemeinsamen Lebensraum. Im Mittelpunkt der Untersuchung stand die Anpassung des Auges der sieben Fischarten an die Lichtbedingungen der Kraterseen. Die Forschungsergebnisse wurden am 17. Juli 2018 im Forschungsmagazin „Evolution Letters“ online frei verfügbar veröffentlicht.

Die sieben untersuchten Fischarten stammen ursprünglich aus den beiden großen Seen Nicaraguas und besiedelten von dort aus mehrere kleinere Kraterseen. Für die Evolutionsbiologie ist dies ein ideales Untersuchungsfeld: Schließlich können hier die jüngeren Fischpopulationen der Kraterseen mit ihren Artgenossen aus den älteren Populationen, die in den großen Seen Nicaraguas geblieben sind, verglichen werden.

Im Auge des Barsches
Während die großen Seen trübes Wasser haben, das wenig Licht durchlässt, sind die Kraterseen kristallklar. Die Fischarten, die in diese Kraterseen übersiedelten, fanden sich daher in veränderten Lichtbedingungen wieder: „Die Lichtbedingungen sind verschoben von langwelligem, rötlichem Licht hin zu kurzwelligem, blauem Licht“, schildert Andreas Härer, Hauptautor der Studie. „Wir haben die Vorhersage getroffen, dass die Fische ihre visuelle Sensitivität hin zu kürzeren Wellenlängen verändern werden – und das ist exakt, was wir vorgefunden haben“, führt Härer aus. In den evolutionären Anpassungen des Auges an die veränderten Lichtbedingungen fanden die Biologen ein hervorragendes „natürliches Experiment“ unter den Buntbarschen. Schließlich mussten sich alle sieben untersuchten Fischarten, so unterschiedlich sie auch sind, an diesen einen gemeinsamen Faktor anpassen: ans Licht.

Sieben Opsine
„Wir haben alle Gene, die in der Retina des Fischauges aktiv sind, bestimmt. Wir filterten daraufhin die Opsine heraus, die für das Farbsehen zuständig sind“, erläutert Andreas Härer. Ein Opsin ist ein Protein des Sehpigments. Menschen besitzen nur drei verschiedene Opsine, eines für Rot, eines für Grün, eines für Blau. Buntbarsche verfügen hingegen über sieben verschiedene Opsine und damit über eine größere Vielfalt, um Farben wahrzunehmen. „Typischerweise verwenden sie ebenfalls nur drei davon, aber wenn die Lichtbedingungen sich ändern, können sie ein anderes Set an Opsinen verwenden“, so Härer.

Wie also verlagert sich das jeweilige Set an Opsinen, das die Fische nutzen, durch die veränderten Lichtbedingungen des Kratersees? „Welche Opsine sich im Einzelnen verändert haben, unterscheidet sich zwar zwischen den unterschiedlichen Arten – aber alle veränderten sich in dieselbe Richtung, hin zu kürzeren Wellenlängen. Netto gesehen ist das Bild einheitlich“, zieht Andreas Härer sein Fazit. Bildlich gesprochen: In ihrem „evolutionären Fahrplan“ nutzen die Arten im Detail zwar unterschiedliche Routen, aber das Ziel ist dasselbe. Gleiche Lebensräume haben bei sieben unterschiedlichen Fischarten zu gleichartigen evolutionären Anpassungen des Auges geführt.

Prognosen für die Evolution
Ob sich die Evolution nun exakt wiederholen mag, wenn wir die Zeit Milliarden Jahre zurückspulten, lässt sich nur mutmaßen. Die Konstanzer Evolutionsbiologen können aber zeigen, dass wir für kürzere Zeitspannen von mehreren tausend Jahren sehr wohl Vorhersagen treffen können, wie sich Arten wiederholt und in ähnlicher Weise an neue Umweltbedingungen anpassen werden. „Wir haben folglich die Möglichkeit, die Veränderungen, die zu erwarten sind, vorherzusehen. Zum Beispiel in Bezug auf den Klimawandel erlauben Studien wie unsere, genauere Prognosen zu liefern, wie sich Arten anpassen werden“, zeigt Andreas Härer das größere Bild auf.

Das Forschungsprojekt findet im Rahmen des ERC Advanced Grants „Comparative genomics of parallel evolution in repeated adaptive radiations“ von Prof. Dr. Axel Meyer statt, das vom Europäischen Forschungsrat (ERC) mit 2,5 Millionen Euro gefördert wird.

Faktenübersicht:

– Konstanzer Evolutionsbiologen zeigen parallele Evolution von sieben unterschiedlichen Buntbarsch-Arten auf, die in denselben Lebensraum übergesiedelt sind.

– Originalpublikation: Andreas Härer, Axel Meyer, Julián Torres-Dowdall: Convergent phenotypic evolution of the visual system via different molecular routes: How Neotropical cichlid fishes adapt to novel light environments. Evolution Letters. Juli 2018. https://doi.org/10.1002/evl3.71

– Molekularbiologische Analyse der Evolution des Auges von sieben Fischarten bei ihrer Anpassung an neue Lichtbedingungen.

– Gleiche Lebensräume haben bei allen sieben untersuchten Fischarten zu einer gleichartigen evolutionären Veränderung des Auges geführt, einer Anpassung der Opsine (Proteine des Sehpigments) hin zu kürzeren Wellenlängen.

– Forschungsprojekt im Rahmen des ERC Advanced Grants „Comparative genomics of parallel evolution in repeated adaptive radiations“ von Prof. Dr. Axel Meyer.

– Gefördert durch den Europäischen Forschungsrat (ERC) sowie die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).

Hinweis an die Redaktionen:
Fotos können im Folgenden heruntergeladen werden:

https://cms.uni-konstanz.de/fileadmin/pi/fileserver/2018/Bilder/Buntbarsch_Evolu…
Bildunterschrift: Amphilophus citrinellus, eine der sieben untersuchten Buntbarsch-Arten.
Bild: Claudius Kratochwil

https://cms.uni-konstanz.de/fileadmin/pi/fileserver/2018/Bilder/Buntbarsch_Evolu…
Bildunterschrift: Vom Nicaraguasee (Bild) aus besiedelten die Buntbarsch-Arten die kleineren und klareren Kraterseen.

https://cms.uni-konstanz.de/fileadmin/pi/fileserver/2018/Bilder/Buntbarsch_Evolu…
Bildunterschrift: Kratersee Xiloá in Nicaragua. Das deutlich klarere Wasser führte zu evolutionären Anpassungen des Auges der Buntbarsch-Arten.

Kontakt:
Universität Konstanz
Kommunikation und Marketing
Telefon: + 49 7531 88-3603
E-Mail: kum@uni-konstanz.de

The Edge of Space Just Crept 12 Miles Closer to Earth

Where does Earth’s atmosphere end and space begin? According to a new study, it might be just 50 miles above Earth — right about where the blue turns to black in this photo. Credit: NASA
Did you feel that? Does it suddenly feel a little bit stuffier in here to you? Does it feel like, I don’t know… outer space just got 12 miles (20 kilometers) closer?

By Brandon Specktor | SPACE.com

Nothing actually moved, of course (unless you count the constant and increasing expansion of the universe). But according to a new study published online this week, it might be high time Earthlings shifted our mental and mathematical ideas about where, exactly, Earth’s atmosphere ends and outer space begins. [Earth from Above: 101 Stunning Images from Orbit]

If astrophysicist Jonathan McDowell’s calculations are correct, the cosmic boundary where the laws of airspace suddenly give way to the laws of orbital space might be a lot closer than we think — a full 12 miles closer than previous estimates suggest.

„The argument about where the atmosphere ends and space begins predates the launch of the first Sputnik,“ McDowell, an astrophysicist at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, wrotein his new paper, which will appear in the October issue of the journal Acta Astronautica. „The most widely accepted boundary is the so-called Karman Line, nowadays usually set to be 100 km (62 miles) altitude.“

Here’s the problem: According to McDowell, that Karman line that many scientists accept today is based on decades of misinterpreted information that doesn’t actually take real orbital data into account. Luckily, data is McDowell’s business (and his pleasure — in his free time he keeps meticulous records of every rocket launch on Earth) and he knew just where to look to find an evidence-based answer to the question, „Where does space begin?“

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Mikroben zersetzen Plastikfolien

Plastik auf dem Acker: Für viele Landwirte ist der Einsatz sogenannter Mulchfilme unverzichtbar. © Gomez David/ istock
Bodenbewohner als „Plastikfresser“: Forscher haben erstmals nachgewiesen, dass bestimmte im Boden heimische Mikroorganismen den Kunststoff PBAT zersetzen. Demnach können Pilze und wahrscheinlich auch Bakterien dieses Polymer in seine einzelnen Bausteine zerlegen und anschließend verwerten. Damit könnte PBAT künftig nicht-abbaubare Kunststoffe in landwirtschaftlich genutzten Plastikfolien ersetzen – und einen Beitrag zum Schutz von Böden und Umwelt leisten.

scinexx

Der Mensch müllt die Erde mit Plastik zu: Mehr als 300 Millionen Tonnen Kunststoff werden jährlich weltweit produziert – einiges davon auch für die Landwirtschaft. Dort wird Plastik unter anderem für sogenannte Mulchfilme verwendet. Mit diesen Folien decken Bauern ihre Böden ab, um für Pflanzenwurzeln ein besseres Klima zu schaffen oder sie vor Schädlingen zu schützen. Das Problem: Der dafür üblicherweise verwendete Kunststoff Polyethylen (PE) ist biologisch kaum abbaubar. Er findet sich daher noch Jahre später als Plastikmüll in der Umwelt wieder.

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Einstein hatte recht – schon wieder

Das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße ist für Teleskope unsichtbar. Zu sehen sind nur die S-Sterne in seiner Umgebung Quelle: Paris Observatory / LESIA
Im Zentrum der Milchstraße haben Astronomen eine weitere Bestätigung für Albert Einsteins Relativitätstheorie gefunden. Erstmals konnten sie die sogenannte Gravitations-Rotverschiebung nachweisen. Die Forscher maßen im Gravitationsfeld des Schwarzen Lochs Sagittarius A* Effekte, die von Einstein vorhergesagt wurden.

Von Norbert Lossau | DIE WELT

Wenn ein Mensch anscheinend immer recht hat, reizt dies andere dazu, ihm doch mal einen Fehler oder Irrtum nachzuweisen. Albert Einstein hat vor mehr als 100 Jahren die allgemeine Relativitätstheorie entwickelt.

Von Anfang an stieß diese sehr abstrakte und scheinbar dem gesunden Menschenverstand widersprechende Theorie auf viel Widerstand – auch bei angesehenen Fachkollegen.

Einstein hat immer recht

Immer wieder haben Forscher versucht, Haarrisse in diesem grandiosen Gedankengebäude zu finden. Am Ende haben alle dazu durchgeführten Experimente die diversen Vorhersagen Einsteins stets bestätigt.

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So klingt unsere Sonne

Unsere Sonne schwingt und vibiert – diese solaren Wellen haben NASA-Forscher jetzt in hörbare Schallwellen übersetzt. © NASA/GSFC
Sanftes Summen: Die subtilen Vibrationen unserer Sonne sind jetzt auch für uns hörbar. NASA-Astronomen haben die von Sonnenobservatorien aufgezeichneten niederfrequenten Schwingungen unseres Sterns so aufbereitet und transponiert, dass sie nun als Soundfiles online abrufbar sind. Zu hören ist ein sanftes, nur leicht moduliertes Brummen. Doch gerade die leichten Schwankungen in diesem Summen verraten Forschern einiges über die Vorgänge im Sonneninneren.

scinexx

Unsere Sonne bietet Astronomen die beste Möglichkeit, das Wesen und die Mechanismen von Sternen zu erforschen. Daten von Sonnenobservatorien haben bereits enthüllt, wie komplex die Strömungen des Plasmas auf der Sonnenoberfläche und darunter sind, was in Sonnenflecken geschieht und dass der Kern der Sonne überraschend schnell rotiert.

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Am Südpol des Mars ruht ein unterirdischer See

Künstlerische Darstellung des Mars mit der Sonde Mars Express (rechts). In der unteren Bildhälfte ist ein Schnitt durch die nun veröffentlichten Radardaten vom Südpol des Mars dargestellt. Die unterste, helle Linie zeigt die Radioechos der Marsoberfläche, darüber folgen weniger stark ausgeprägte Linien, die den Reflexionen an tiefer liegenden Eis- und Gesteinsschichten entsprechen. Die Radioechos der Schicht mit Wasservorkommen sind blau markiert. (Bild: ESA, INAF. Illustration: Davide Coero Borga, INAF)
Mithilfe der europäischen Sonde Mars Express haben italienische Planetologen ein Reservoir flüssigen Wassers unter der Marsoberfläche entdeckt. Der Mars-See soll eine Ausdehnung von 20 Kilometern haben.

Thorsten Dambeck | Neue Zürcher Zeitung

Vor rund einem Jahrhundert vermuteten Wissenschafter, der Mars sei von einer globalen Dürre geplagt und die letzten Gewässer weitgehend verdunstet. Deshalb würden verzweifelte Marsianer Schmelzwasser in Kanälen von den vereisten Polen zum Äquator schleusen. So erklärte man sich die schnurgeraden Linien, welche Astronomen auf dem Planeten ausgemacht hatten. Heute ist klar, dass die «Marskanäle» keine Wasserstrassen sind, sondern nur auf einer optischen Täuschung beruhten. Die Idee polarer Wasservorkommen hingegen kommt der Wirklichkeit beachtlich nah. Dies legt eine Analyse von Messungen nahe, welche die Raumsonde Mars Express durchgeführt hat und die heute im Fachmagazin «Science» erscheint.

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EuGH zu Gen-Schere: Ein Urteil wider die Vernunft

foto: dpa/boris roessler Der Europäische Gerichtshof (EuGH) bestärkte die zentraleuropäische Grundhaltung, lieber nichts am Status quo zu ändern.
Der Europäische Gerichtshof zeigt sich gegenüber der Gen-Schere zukunftsvergessen

Peter Illetschko | derStandard.at

Sobald es ums Essen geht, werden die Menschen komisch: Mit diesem Satz wurde kürzlich der Pflanzenforscher Götz Hensel zitiert. Er beklagte damit nicht die ewigen Diskussionen zwischen Veganern und Fleischessern, er hatte eine andere fast religiös anmutende Diskussion im Fokus, jene über Nahrungsmittel und ihre Herstellung mit CRISPR/Cas9. Da fehle die Balance und wohl auch das Wissen darüber, was man mit dem als Gen-Schere berühmt gewordenen Werkzeug in der Landwirtschaft bewirken kann. Kurz zusammengefasst, würde man mit CRISPR/Cas9 eine wünschenswerte Mutation einer Pflanze erreichen, zum Beispiel Anbauprodukte resistent gegenüber bestimmten Keimen und möglicherweise sogar gesünder in ihrer Verarbeitung machen. Angesichts von Prognosen hinsichtlich einer explodierenden Weltbevölkerung war man der Hoffnung, mit der Gen-Schere Ansätze zu finden, um Ernährungsprobleme in den Griff zu bekommen – bei allen Bedenken, die man sich natürlich noch genau anschauen müsste.

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