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25.09.2014

Biologie Schmetterlingsraupen können zwischen zwei entgegengesetzten Überlebenstrategien wählen

Einige Schmetterlingsraupen nutzen eine Tarnfärbung, um sich unsichtbar für ihre Fressfeinde zu machen. Andere Arten tun genau das Gegenteil: Sie präsentieren sich in besonders auffälligen Körperfarben. Damit signalisieren sie ihre vermeintliche Ungenießbarkeit. Im Fachmagazin "Nature Communications" berichten finnische Forscher von ihren Beobachtungen. Im Frühling und im Spätsommer fanden sie überwiegend stark gefärbte Raupen, in der Zeit dazwischen waren fast ausschließlich Schmetterlingslarven mit Tarnfärbung zu beobachten. Die Forscher stellten einen Zusammenhang zu den Fressfeinden der Raupen her. Insektenfressenden Singvögel werden im Sommer flügge und müssen erst lernen, dass eine auffällige Farbe ein Warnsignal sein kann. Während der Lernphase wäre ein kräftiges Farbenspiel keine gute Überlebensstrategie für Raupen. Die haben ihre Abwehr deshalb dem Verlauf der Vogelbrutsaison angepasst.

Pharmakologie Cannabinoide wirken gegen Lungentumorzellen

Wie es zu dieser Anti-Krebs-Wirkung kommt, das konnten Rostocker Pharmakologen in zwei Studien zeigen. Cannabinoide – also die Inhaltsstoffe der Hanfpflanze - regen ein bestimmtes Protein an. Dadurch werden in den Lungentumoren vermehrt Krebszellen durch Killerzellen des Immunsystems zerstört. Das berichten die Forscher im Fachorgan "Biochemical Pharmacology". Darüber hinaus leitet dasselbe Protein noch einen weiteren Wirkmechanismus ein: So führt es dazu, dass sich beim Tumorwachstum deutlich weniger Gefäße bilden. Damit hemmt es die Entstehung von Metastasen.

Evolutionsforschung Fossilienfund zeigt, wie das Leben komplexer Mehrzeller begann

Wann sich im Verlauf der Evolution aus einfachen Mikroorganismen die ersten mehrzelligen Lebewesen entwickelt haben, war lange nicht eindeutig geklärt. Jetzt haben chinesische Forscher fossile Überreste von sehr gut erhaltenen Organismen ausgegraben. Ihrer Analyse zufolge handelt es sich um frühe Embryonalentwicklungsstadien der ersten größeren Lebewesen der Erde: der sogenannten Ediacara. Die Fossilien seien etwa 600 Millionen Jahre alt.

Bislang waren bei Fossilienfunden dieses Alters stets Organismen entdeckt worden, die Übergangsformen von der Ein- zur Mehrzelligkeit zugeordnet wurden. Dazu gehören bestimmte Algen, Pilze und Bakterien. Die in "Nature" veröffentlichen Forschungsergebnisse deuten auf einen anderen Verlauf der Evolution hin. Danach gab es vor 600 Millionen Jahren bereits komplexe Mehrzeller. Bei den untersuchten Organismen fanden sich Belege für Zelldifferenzierung und den programmierten Zelltod.

Neurowissenschaften Immunsystem beeinflusst Gedächtnisleistung

Forscher der Universität des Saarlandes haben nachgewiesen, dass bestimmte Zellen des Immunsystems den Verlauf der Alzheimerkrankheit mitbestimmen. Es handelt sich dabei um die Mikrogliazellen im Gehirn. Normalerweise schützen sie vor Infektionen oder Schädigungen des Gehirns.
Die Wissenschaftler haben nun festgestellt, dass bei Alzheimer Mikrogliazellen mit den Plaques interagieren, also den für die Krankheit typischen Eiweißablagerungen an den Nerven. Die Folge sind Entzündungsherde im Gehirn.
Im Journal of Neuroscience stellen die Forscher das Ergebnis ihrer Studie mit Alzheimer-Mäusen vor: Sie schalteten ein für die Immunabwehr wichtiges Protein in den Mikrogliazellen aus. Darauf hin nahmen die Entzündungen und die Anzahl der Plaques ab. Außerdem verbesserten sich die Gedächtnisleistungen.

24.09.2014

Physik Forscher entwickeln ein Wimpel-Kraftwerk.

Ingenieure aus Südkorea haben ein Mini-Kraftwerk gebaut, das das Flattern einer Fahne nutzt, um bei Wind mithilfe elektrostatischer Ladung Strom zu erzeugen. Das Wimpel-Kraftwerk produzierte demnach bei Windstärke 7 knapp ein Milliwatt Strom bei 200 Volt Spannung. Diese Strommenge sei groß genug, um kleine Sender oder Leuchtdioden für Outdoor-Zubehör zu betreiben, notieren sie im Fachblatt "NATURE Communications". Als Wimpel diente ein Stück Stoff von der Größe eines Smartphone-Displays, welches mit einer Goldschicht als Elektrode beschichtet wurde. Der Wimpel wurde neben einer Kunststoffplatte befestigt, die ebenfalls mit einem metallischen Film versehen war. Zusätzlich legten die Forscher auf diese Platte ein Polymer mit hoher Elektronenaffinität, welches die Bildung von elektrostatischen Ladungen begünstigt. Bei Wind berührte der Wimpel in schneller Folge die starre Kunststoffplatte und erzeugte bei jedem Kontakt elektrostatische Ladungen.

[mst]

Quelle: Nature Communications (10.1038/ncomms5929)

Medizin Blut bremst Behandlungsmittel.

Biomediziner aus dem britischen Oxford haben eine Erklärung dafür gefunden, weshalb der zielgerichtete Transport von Medikamenten im menschlichen Körper bislang nur unzureichend funktioniert. Wie sie im "Journal of the Royal Society Interface" schreiben, kann dies an zu einfachen Vortests liegen. Experimente zeigten, dass viele Medikamentenfähren in echtem, strömendem Blut unerwartet schlecht vorankommen. Grund sei, dass die Dicke der Blutgefäße, das Strömungsverhalten von Blut an sich und die Konzentration der roten Blutkörperchen eine ungeahnt große Auswirkung auf die Effizienz des gezielten Wirkstofftransports haben. Diese Faktoren würden bisher in präklinischen Tests oder vor Experimenten mit Versuchstieren kaum berücksichtigt, monieren die Studienautoren. Häufig käme als Blutersatz eine Salzlösung zum Einsatz, die die realen Gegebenheiten jedoch nur bedingt widergeben kann.

[mst]

Quelle: J Royal Soc Inter (10.1098/rsif.2014.0622)

Medizin Erstmals stirbt in Südamerika ein Mensch am Chikungunya-Fieber.

Nach Angaben kolumbianischer Gesundheitsbehörden in Bogota ist ein elf Monate altes Baby an dem von Mücken übertragenen Virus gestorben. Das Kleinkind sei bei einem Aufenthalt in Venezuela infiziert worden. In Kolumbien wurden bislang knapp 1.900 Fälle von Chikunguya-Fieber gemeldet, die meisten an der Grenze zu Venezuela. Nach Angaben der Panamerikanischen Gesundheitsorganisation (OPS) gab es in ganz Amerika bis Mitte September rund 10.000 bestätigte Infektionen. Die überwiegend in Asien und Afrika verbreitete Krankheit verursacht Muskel- und Gelenkschmerzen. Bei geschwächten Patienten kann die Erkrankung tödlich verlaufen.

[mst]

Paläontologie Amphibien konnten schon vor 300 Millionen Jahren regenerieren.

Micromelerpeton credneri galt bisher als unspektakulärer entfernter fossiler Verwandter heute lebender Amphibien. Jetzt berichten Paläontologen vom Museum für Naturkunde in Berlin in den "Proceedings B" der britischen Royal Society, dass dieses Tier bereits im Unteren Perm in der Lage war, seine durch Verletzungen und Bisse amputierten Beine vollständig zu regenerieren. Die Forscher hatten Fossilien verschiedener Exemplare aus mehreren Sammlungen untersucht. Dabei entdeckten sie Fehlbildungen, die auf einen frühen Regenerationsmechanismus hindeuten. Unter heutigen vierfüßigen Wirbeltieren können nur Salamander Extremitäten nachwachsen lassen.

[mst]

Quelle: Proc R Soc B (10.1098/rspb.2014/1550)

Raumfahrt Indien hat erstmals eine Sonde erfolgreich zum Mars geschickt.

Heute Morgen traf nach zehn Monaten Flugzeit planmäßig das Raumfahrzeug Mangalyaan in den Orbit des Roten Planeten ein, teilte die indische Weltraumforschungsorganisation Isro in Bangalore mit. Ziel der rund 57 Millionen Euro teuren Mission ist eine Untersuchung der Atmosphäre und der Oberfläche. Eine Landung auf dem Mars ist nicht geplant. Indien ist das erste asiatische Land, das eine Sonde erfolgreich zum Mars gebracht hat. Erst am Montag war die US-Raumsonde Maven ebenfalls am Mars angekommen.

[mst]

Physik Physiker untersuchen Wirkung von Sonnenexplosionen.

Bei starken Explosionen auf der Sonne kommt es häufig zu einem Masseausstoß aus dem äußersten Teil der Sonnenatmosphäre. Trifft dieser die Erde, kann er einen geomagnetischen Sturm auslösen, der mitunter Kommunikations- und Stromnetze lahmlegt. Physiker der ETH Zürich haben in einem Computermodell die statistische Größenverteilung und die zeitliche Abfolge der Eruptionen simuliert. Je weniger Zeit zwischen zwei Explosionen verstreicht, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass der zweite Ausbruch stärker ist als der erste, schreiben die Forscher im Fachmagazin "NATURE Communications". Dieser Nachweis von zeitlich-energetischen Zusammenhängen sei der erste Schritt für ein mögliches Vorhersagemodell. Prognosen einzelner Ereignisse seien abseits statistischer Wahrscheinlichkeitsberechnungen jedoch nicht möglich.

[mst]

Quelle: Nature Communications/ETH

23.09.2014

Medizin WHO rechnet mit 20.000 Ebola-Infizierten bis Anfang November

Das geht aus einer Studie hervor, die die WHO im "New England Journal of Medicine" veröffentlicht hat.

Die Organisation hat bis Mitte September mehr als 4.500 bestätigte oder wahrscheinliche Ebola-Fälle registriert. Die Sterberate lag bei über 70 Prozent.

Als Grund für die rasche Verbreitung der Krankheit sehen die Forscher den grenzüberschreitenden Verkehr in den am stärksten betroffenen Ländern Guinea, Liberia und Sierra Leone. Auch sei der schlechte Zustand der dortigen Gesundheitssysteme verantwortlich.

In Nigeria, das ein besseres Gesundheitssystem habe, sei es bisher gelungen, die Krankheit weitgehend unter Kontrolle zu halten.

Biologie Baukasten-System könnte Mikrofluidik-Experimente günstiger machen

US-Ingenieure haben es entwickelt und im Fachblatt "PNAS" beschrieben.

Mikrofluidik-Systeme dienen etwa für DNA-Analysen oder für die Erkennung von Krankheitserregern. Sie werden mit Methoden aus der Computerchip-Industrie hergestellt. Prototypen kosten mehrere tausend Dollar, berichten die Forscher.

Für ihr System haben sie einzelne Komponenten isoliert und sie zu kleinen Bauklötzen gefertigt. Ähnlich wie Lego-Steine lassen sie sich zu größeren Systemen zusammenstecken und wieder auseinandernehmen.

Dank der Erfindung sollen Forscher präzise Experimente ohne ein großes Budget durchführen können.

Biologie Forscher isolieren einen genetischen Schalter einer Schaumkresse

Dieser Schalter steuert den Tagesrhythmus der Pflanze und reagiert auf Wärme. Es handelt sich dabei um einen sogenannten Transkriptionsfaktor.

Diese Proteine steuern in Abhängigkeit von Licht, Regen oder der Temperatur, welche Gene einer Pflanze in Erscheinung treten. So passen sie zum Beispiel den Tagesrhythmus an äußere Gegebenheiten an.

Die Forscher haben einen dieser Transkriptionsfaktoren nun isoliert und seine Funktionsweise im Magazin "PNAS" beschrieben.

In Zukunft werden sich Pflanzen an das immer wärme Klima anpassen müssen, heißt es von den Wissenschaftlern. Die Studie liefert eine Möglichkeit, zu verstehen, wie sie das tun.

Archäologie Früher Nachweis für modernen Mensch in Mitteleuropa gefunden

Forscher haben in einer Fundstätte im Österreichischen Willendorf Steinwerkzeuge ausgegraben. Sie sind mehr als 43.000 Jahre alt und lassen sich dem modernen Menschen zuordnen.

Nach momentanem Stand der Forschung besiedelte der moderne Mensch Europa vor mindestens 40.000 Jahren. Die neuen Funde sind die bisher ältesten Spuren des modernen Menschen in Mitteleuropa und deuten darauf hin, dass die Besiedelung schon früher begann, schreiben die Forscher im Magazin "PNAS".

Die Wissenschaftler rekonstruierten die klimatischen Bedingungen der Zeit, aus der die Funde stammen. Demnach haben die frühen Siedler ein kühles, steppenähnliches Klima mit einigen Nadelholzwäldern vorgefunden.

Die Funde deuten darauf hin, dass Neandertaler und moderner Mensch Europa mehrere Tausend Jahre gemeinsam besiedelten.

Veränderungen der Kultur der Neandertaler stehen wahrscheinlich mit dem Kontakt zwischen Mensch und Neandertaler in Verbindung, heißt es von den Forschern.

Medizin Hirnaktivität könnte als Biomarker für Autismus dienen

Das haben Forscher in einer Studie mit gut 40 Kindern gezeigt. Alle Testpersonen litten an einer Form von Autismus.

Die Wissenschaftler führten ihnen akustische oder visuelle Reize vor. Dabei zeichneten sie die elektrische Aktivität der Kinder-Gehirne auf und ermittelten, wie sie auf die Reize reagierten.

Das Ergebnis: Die Geschwindigkeit, mit der die Kinder die Reize verarbeiteten, hing mit ihren Autismus-Symptomen zusammen. Je langsamer die Kinder reagierten, desto stärker waren ihre Symptome ausgeprägt. So notieren es die Forscher im Magazin "Autism and Developmental Disabilities".

Die Arbeit sei ein erster Schritt hin zu einem Biomarker, mit dem sich Autismus klassifizieren ließe. Auch könnten die Hirnmessungen dabei helfen, eine Störung früher zu erkennen, als das bisher möglich ist.

22.09.2014

Materialforschung Kleinste Diamanten als Nanodraht

Forscher der Pennsylvania State University haben nanodünne Fäden hergestellt, die aus Kohlenstoffatomen bestehen, die wie in Diamant angeordnet sind. Es sind also winzigste Diamanten aneinandergereiht.

Das neue Material eigne sich wegen seiner sehr hohen Steifheit etwa für den Fahrzeugbau, schreiben die Forscher im Fachblatt "Nature Materials".

Der Nanofaden entstand, indem die Forscher Benzol hohem Druck aussetzten. Die Benzolmoleküle brachen auseinander. Als die Wissenschaftler den Druck reduzierten, organisierten sich die aufgebrochenen Benzolringe neu und verketteten sich zu der hochgeordneten, einsträngigen Struktur.

Von einer Fertigung im industriellen Maßstab sei man noch weit entfernt. Zudem komme es gelegentlich noch zu Fehlern im Aufbau des Nanofadens.

Quelle: mawi, 22.09.2014, eurekalert.org

Weltraum Echo des Urknalls ein Irrtum?

Am 17. März hatten Forscher von der Harvard University für weltweites Aufsehen gesorgt: Sie berichteten, sie hätten mit dem Bicep2-Teleskop am Südpol Gravitationswellen im All entdeckt, ein "Echo des Urknalls". Sie werteten dies als ersten direkten Beweis für die kosmische Inflation, also für das rasante Ausbreiten des Universums direkt nach dem Urknall vor rund 14 Milliarden Jahren.

Konkurrierende Wissenschaftler zogen die Forschungen in Zweifel. Jetzt gingen die Harvard-Forscher auf die Kritik ein. Sie räumten ein, dass ein Irrtum nicht ausgeschlossen sei. Die gemessenen Signale könnten statt von den ersten Erschütterungen des Urknalls auch von kosmischem Staub herrühren. Diese Möglichkeit sei nicht auszuschließen, schreibt das Forscherteam in der Fachzeitschrift "Physical Review Letters".

Aufnahmen des Planck-Teleskopes der Europäischen Weltraumagentur (Esa), das seit 2009 die Verteilung der kosmischen Hintergrundstrahlung im All misst,
bestätigen, dass in dem Bereich, den das Bicep2-Teleskop ins Visier nahm, sich tatsächlich Staub befindet. Dieser werde von Sternenlicht aufgeheizt und strahle Mikrowellen ab, die der kosmischen Hintergrundstrahlung gleichen.

Quelle: mawi, 22.09.2014, AFP, Sueddeutsche.de

Antibiotika Bakterien wieder empfindlich machen

Forscher am MIT in Cambridge Massachusetts haben eine neue Strategie zur Bekämpfung von antibiotikaresistenten Bakterien ausprobiert. Mithilfe der sogenannten CRISPR-Technik schrieben sie zwei Resistenzgene so um, dass Bakterien wieder empfindlich wurden für Antibiotika.

Die Bauteile für das CRISPR-System schleusten die Forscher mithilfe von Bakteriophagen ein - das sind auf Bakterien spezialisierte Viren.

Die neue Technik habe sich im Tierversuch an Wurmlarven bewährt, berichten die Forscher im Fachblatt Nature Biotechnology. Jetzt wollen sie sie an Mäusen erproben, die mit Problembakterien infiziert wurden.

Quelle: mawi, 22.09.2014, eurekalert.org

Karpfen Forscher analysierten das Erbgut

Chinesische Forscher haben das Erbgut von 33 Karpfen sequenziert. Die Fische stammten aus vier Wildbeständen sowie aus sechs Zuchtlinien. Das Genom des Gemeinen Karpfens Cyprinus carpio umfasse 52.610 Gene - etwa doppelt so viele wie beim Menschen, berichten die Forscher von der Akademie für Fischereiwissenschaften Peking im Fachblatt „Nature Genetics".

Der Karpfen ist seit mehr als 2000 Jahren domestiziert. Er besiedelt verschiedene ökologische Nischen und hat zahlreiche Arten und Varietäten ausgebildet. Beim Vergleich von zwei Varietäten, Hebao and Songpu, entdeckten die Forscher auf der Ebene der Genaktivität bei rund 900 Genen Unterschiede. Viele dieser Gene spielten beim Größenwachstum eine wichtige Rolle und bei der Pigmentierung.

Die Genomanalyse soll helfen, Zuchtkarpfen für die Aquakultur zu optimieren und neue Varietäten zu züchten. So sind Koi-Karpfen beliebte und wertvolle Gartenteichbewohner

 

Quelle: mawi, Nature Genetics; DOI: 10.1038/ng.3098

19.09.2014

Bionik Eine künstliche Netzhaut beschleunigt die Partikelsuche.

Das menschliche Auge kann Muster in Bildern extrem schnell erkennen. Diese Fähigkeit beruht auf spezialisierten Neuronen, die sofort anspringen, wenn bestimmte Formen oder Ausrichtungen ins Blickfeld gelangen. Auf ganz ähnliche Weise wollen Physiker des Kernforschungszentrums Cern künftig die Suche nach unbekannten subatomaren Partikeln beschleunigen. Sie entwickelten einen Algorithmus, der wie eine Art künstliche Netzhaut funktioniert. Das System erkennt automatisch Muster in den von Teilchendetektoren erzeugten Bildern. Das ermöglicht es, ungewöhnliche Ereignisse, die Hinweise auf neue Partikel liefern könnten, schneller herauszufiltern. Die Analysen erfolgen dabei bis zu 400 Mal schneller als mit der bisher genutzten Auswertetechnik. Die Forscher veröffentlichten ihren neuen Ansatz im Vorab-Publikationsdienst ArXiv. [luh]

Quelle: arXiv Nr. 1409.1565

Neurowissenschaften Antidepressiva zeigen erstaunlich schnell Wirkung.

Schon eine Dosis reicht aus, um deutliche Veränderungen im Gehirn hervorzurufen. Das berichten Forscher des Leipziger Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften im Fachblatt "Current Biology". Bei Probanden, die erstmals ein übliches Antidepressivum aus der Klasse der Serotonin-Wiederaufnahmehemmer verabreicht bekamen, konnten sie innerhalb von drei Stunden Spuren einer Reorganisation funktioneller Verknüpfungen verschiedener Hirnbereiche finden. Auf Basis dieser Erkenntnisse ließen sich möglicherweise Verfahren entwickeln, um künftig bei Patienten mit Depressionen schneller festzustellen, auf welche Antidepressiva sie tatsächlich ansprechen beziehungsweise welche wirkungslos bleiben. [luh]

Quelle: DOI: 10.1016/j.cub.

Astronomie Monstergalaxien kannibalisieren ihre Nachbarn.

Massereiche Galaxien bilden kaum noch selbst neue Sterne. Stattdessen wachsen sie, indem sie sich kleinere Nachbargalaxien einverleiben. Das haben australische Astronomen beobachtet. Sieben Jahre lang erfassten sie im Rahmen einer Erhebung die Massedaten von mehr als 22.000 Galaxien. Dabei zeigte sich, dass nur in den kleineren Galaxien noch viele neue Sterne aus der Verdichtung von Gaswolken entstehen. Große Galaxien kannibalisieren hingegen nur noch die kleinen – durch ihre höhere Gravitation. Die Studie ist im Fachmagazin "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" erschienen. [luh]

Quelle: DOI: 10.1093/mnras/stu1604

Meteorologie August liefert neuen Hitzerekord.

Noch nie seit Beginn der globalen Temperaturaufzeichnungen im Jahr 1880 war ein August so heiß wie der August 2014 – zumindest weltweit betrachtet. Das gab die US-Behörde für Wetter und Meeresforschung (NOAA) bekannt. Die kombinierte Durchschnittstemperatur aller Land- und Meeresoberflächen der Erde lag im August bei 16,35 Grad Celsius. Das sind 0,75 Grad über dem entsprechenden Durchschnittswert des 20. Jahrhunderts. Nach Angaben der Klimaforscher handelt es sich um die größte jemals gemessene Abweichung von einem Monatsdurchschnittswert. Hält dieser Trend in den kommenden Monaten an, könnte das Jahr 2014 insgesamt sogar das Rekordhitzejahr 2010 übertreffen. [luh]

Quelle: NOAA

Medizin Stammzellen aus Nabelschnurblut lassen sich vermehren.

Wenn es um die Therapie bestimmter Blutkrankheiten geht, setzen Mediziner große Hoffnung in den Einsatz blutbildender Stammzellen aus dem eigenen Nabelschnurblut eines Patienten. Allerdings gibt es damit bisher ein Problem: Die Zahl der verfügbaren Stammzellen ist begrenzt. Kanadische Forscher präsentieren im Fachmagazin "Science" eine mögliche Lösung. In Versuchen mit Mäusen fanden sie heraus, dass bestimmte Moleküle aus der Klasse der Pyrimidoindole die Stammzellen dazu anregen, sich zu teilen. Dabei behalten sie ihre Funktionalität als blutbildende Stammzellen bei. Das Verfahren könnte helfen, Therapien mit humanen Stammzellen aus Nabelschnurblut effizienter zu machen. [luh]

Quelle: DOI: 10.1126/science.1256337

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