Ein Forschungsteam der Universität Konstanz, des Exzellenzclusters „Science of Intelligence“ und des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) zeigt mit Hilfe modernster Robotik erstmals, dass die individuelle Geschwindigkeit einzelner Tiere innerhalb der Gruppe kollektive Verhaltensmuster erklären kann, und dass das Gruppenverhalten durch die schnelleren Individuen bestimmt wird. Die Studie in „Biology Letters of the Royal Society“ gibt Erkenntnisse über komplexe kollektive Verhaltensmuster in der Natur. Dies ist auch Grundlagenforschung für die Entwicklung von Robotersystemen, die sich kollektiv bewegen – wie Roboterschwärme, fahrerlose Autos und Drohnen.

ATP, kurz für Adenosintriphosphat, ist der Brennstoff des Lebens. ATP kommt in allen bekannten Lebewesen vor und liefert die Energie, um Muskelkontraktion, Impulsausbreitung und chemische Synthese anzutreiben. Trotz der Schlüsselfunktion von ATP ist die Struktur des Enzyms, das ATP erzeugt, F1Fo-ATP Synthase, bei Säugetieren bislang unbekannt. Nun präsentieren Leonid Sazanov und seine Gruppe am Institute of Science and Technology Austria die erste vollständige Struktur von F1Fo-ATP Synthase bei Säugetieren. Diese Struktur klärt auch eine Debatte darüber, wie die sogenannte Permeabilitäts-Übergangspore (PTP) entsteht, eine Struktur, die an Zelltod, Krebs und Herzinfarkten beteiligt ist.

– GEOMAR datiert Kalkalgen für komplexe Ökosystemstudie in Alaska –

11.09.2020/Kiel. Weil der Bestand von Seeottern vor den Aleuten (Alaska, USA) seit den 1990er Jahren extrem geschrumpft ist, wirkt sich der Klimawandel besonders stark auf die dort verbreiteten Kalkalgenriffe aus. Diesen Zusammenhang belegt eine Studie, die heute in der Fachzeitschrift Science erschienen ist. Die äußerst komplexen Analysen, die der Studie zugrunde liegen, werden gestützt von Altersbestimmungen, die am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel für die betroffenen Algen durchgeführt wurden.

Gemeinsame Pressemitteilung MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen und Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

Internationales Team veröffentlicht nach umfassender Datenanalyse globale Referenzkurve im Fachjournal Science

Forschende des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) haben gemeinsam mit Fachleuten aus Großbritannien und Japan einen neurologisch wirksamen Eiweißstoff entwickelt und in Laborstudien getestet. Bei Mäusen linderte das künstliche Protein die Symptome bestimmter neurologischer Verletzungen und Erkrankungen; auf mikroskopischer Ebene konnte es Verbindungen zwischen Nervenzellen herstellen und reparieren. Diese Machbarkeitsstudie deutet darauf hin, dass Biopharmaka, die auf Nervenverbindungen wirken, langfristig gesehen von klinischem Nutzen sein könnten. Die Forschungsergebnisse sind in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht.

Ein Großteil der Niederschläge in den Tropen fällt aus Zusammenschlüssen mehrerer Gewitterzellen zu einem großen Gewitterkomplex – in der Fachsprache mesoskalige Konvektivsysteme genannt. Eine neue Studie von Forschenden des Leibniz-Zentrums für Marine Tropenforschung (ZMT), der Jacobs University und der Universität Kopenhagen gibt jetzt weitere Aufschlüsse über die Vorgänge bei der Entstehung großer Gewitteransammlungen. Die Ergebnisse der Modellsimulation sind kürzlich in der Fachzeitschrift npj Climate and Atmospheric Science erschienen.

Im Kampf gegen das Coronavirus SARS-CoV-2 wird intensiv an Impfstoffen und neuen Therapien geforscht. Für das Eindringen in die Zellen benötigt das Virus das Spikeprotein auf seiner Virusoberfläche. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Paul-Ehrlich-Instituts haben im Verbund mit Forschungsgruppen in Deutschland (EMBL in Heidelberg, MPI für Biophysik in Frankfurt) mit hochauflösenden bildgebenden und computergestützten Verfahren das Spikeprotein in seiner natürlichen Umgebung analysiert. Dabei haben sie eine nicht vermutete Bewegungsfreiheit der auf der Virusoberfläche befindlichen Spikes entdeckt. Über die Ergebnisse berichtet Science in seiner Onlineausgabe vom 18.08.2020

Ein neuer Ansatz für die Behandlung chronischer Schmerzen zielt auf ein Molekül ab, das Schmerzsignale in die Zellkerne von Nervenzellen leitet. Die jüngst in Science erschienene Studie ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen Forschenden des Weizmann-Institut für Wissenschaften und des MDC.

Wenn im Erdmantel – ähnlich wie in einer Lavalampe – Blasen aus erhitztem Gestein an die Oberfläche steigen, können dort Vulkanketten entstehen. Ein Forschungsteam unter Leitung des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel hat diesen sogenannten Hotspot-Vulkanismus im Atlantik untersucht und konnte durch Analyse der abgelagerten Gesteinsschichten mehr über die Zusammensetzung des unteren Erdmantels erfahren. Die Studie ist kürzlich in der Fachzeitschrift Science Advances erschienen.

Eine Forschungsgruppe der Charité – Universitätsmedizin Berlin konnte mit Hilfe hochkomplexer Analysemethoden detailliert nachverfolgen, wie verschiedene Metalle aus Endoprothesen freigesetzt werden und sich im umliegenden Knochengewebe anreichern. Auch unabhängig von mechanischer Belastung kann es – anders als bisher angenommen – aus verschiedenen Prothesenteilen zu einer ständigen Freisetzung von Metallen kommen. Die im Fachmagazin Advanced Science* veröffentlichen Erkenntnisse sollen helfen, die Materialien von Implantaten zu optimieren und ihre Sicherheit zu erhöhen.

Wie kann man sich in einem komplexen Umfeld wie der Stadt Wien orientieren? Diesen Orientierungssinn verdanken wir dem „Global Positioning System“ (GPS) unseres Gehirns, dem Hippocampus. Um seine Funktionen besser zu verstehen, analysierten Wissenschaftler im Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) einzelne Neurone dieses GPS in Mäusen. Dabei entdeckten sie, dass so genannte Körnerzellen räumliche Informationen filtern und schärfen. Ihre Ergebnisse haben die Forscher vor kurzem in Neuron veröffentlicht.

Internationales Team mit Marburger Beteiligung klärte die Struktur eines Hormonrezeptors auf

Pallasite sind Stein-Eisen-Meteoriten und bekannt für ihre ungewöhnlichen, optisch attraktiven Strukturen. Ihre Herkunft war bislang umstritten. Forschern am Bayerischen Geoinstitut (BGI) der Universität Bayreuth ist es jetzt aber durch Hochdruck-Experimente gelungen, die Entstehung aller bekannten Pallasit-Arten zu simulieren und in die Geschichte des Sonnensystems einzuordnen. Dabei haben sie mit Wissenschaftlern der Technischen Universität München und der Royal Holloway University of London eng zusammengearbeitet. In der Zeitschrift „Earth and Planetary Science Letters” werden die neuen Erkenntnisse vorgestellt.

Man findet per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) nahezu überall: Im Pizzakarton, in der Outdoor-Jacke oder in der Teflonpfanne. Diese wasserabweisenden und industriell genutzten Chemikalien reichern sich in Umwelt und Organismen an und können zu Gesundheitsschäden führen. In einer jetzt im Fachmagazin ACS Environmental Science & Technology veröffentlichten Studie hat die Wissenschaftlerin Hanna Joerss vom Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HZG) gemeinsam mit einem internationalen Wissenschaftlerteam den Hin- und Rücktransport von 29 PFAS im Arktischen Ozean untersucht. Zum ersten Mal haben sie dabei die neuere Verbindung HFPO-DA (Handelsname GenX) im arktischen Meerwasser nachgewiesen.

Neue Studie zur Evolution des Pockenvirus in Science*

Das Pockenvirus zirkulierte in Nordeuropa schon im 7. Jahrhundert. Darauf weist die DNA aus Wikingerskeletten hin, die Forschende der Charité – Universitätsmedizin Berlin, der University of Cambridge und der University of Copenhagen jetzt analysiert haben. Das Team hat damit erstmals wissenschaftlich belegt, dass das Pockenvirus Menschen seit mindestens 1.400 Jahren infiziert. Die unerwartete genetische Diversität des Virus könnte auch für die Zukunft relevant sein.

Forschende des Senckenberg Center for Human Evolution and Palaeoenvironment an der Universität Tübingen haben mit einem internationalen Team in einem abgelegenen Tal in Südäthiopien die 20.000 Jahre zurückreichende Geschichte des Chew Bahir Mega-Sees rekonstruiert. Unter der Leitung von Annett Junginger zeigen die Wissenschaftler*innen, dass der See in seiner Geschichte rapiden Wasserspiegelschwankungen unterlag, welche sich direkt auf die vor Ort lebenden Menschen auswirkten. Die Studie erschien kürzlich im Fachjournal „Frontiers in Earth Science“.

Im Rahmen der „Online Science Days“ trafen sich in diesem Jahr Nobelpreisträger und Nachwuchsforscher in digitaler Form – und diskutierten unter anderem die Herausforderungen des Klimawandels.

Ohne Stammzellen würde menschliches Leben nicht existieren. Dank ihnen wird ein Zellklumpen zu einem Organ, und eine befruchtete Eizelle entwickelt sich zu einem Baby.. Aber was macht eigentlich eine Stammzelle aus? Handelt es sich um eine feste Population von besonders begabten Zellen? Wissenschafter des Institute of Science and Technology (IST) Austria entdeckten, dass Stammzellen stattdessen aufgrund des kollektiven Verhaltens von Zellen innerhalb der Organe entstehen könnten. Die Wissenschafter veröffentlichten ihre Studie am 1. Juli 2020 in der Zeitschrift PNAS. Ihre Ergebnisse könnten zu einem tieferen Verständnis der Organerneuerung und -entwicklung führen.

Der Verlust von Waldflächen verringert nicht grundsätzlich die biologische Vielfalt – aber er kann sie stark verändern. Zu diesem Ergebnis kommt ein internationales Forscherteam unter Beteiligung des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU). Die im Fachmagazin Science veröffentlichte Studie zeigt anhand von Biodiversitätsdaten der vergangenen 150 Jahre von mehr als 6000 Orten, dass der Rückgang von Wäldern auf der ganzen Welt bestehende Zunahmen oder Rückgänge bei den vorherrschenden Tier- und Pflanzenarten verstärkt. Doch diese Veränderungen werden mitunter erst nach Jahrzehnten deutlich.

Unter der Leitung von Prof. Dr. Aldo R. Boccaccini, Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Biomaterialien) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), und PD Dr. Elisabeth Zinser von der von Prof. Dr. Alexander Steinkasserer geleiteten Abteilung für Immunmodulation des Universitätsklinikums Erlangen (UKE) untersuchten Forschende die Wirkung bioaktiven Glases auf Immunzellen. Die Ergebnisse erschienen nun in der Fachzeitschrift Biomaterials Science der Royal Society of Chemistry.*

Wenn wir uns in die Finger schneiden, strömt Blut aus der Wunde, das dabei hilft die Verletzung rasch wieder zu schließen. Doch das Gemüse, das wir kleinschneiden wollten, hätte auf so eine Verletzung ganz anders reagiert. Wissenschafter des Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) untersuchten, wie Pflanzenzellen Wunden heilen. In ihren Ergebnissen, die am 15. Juni in PNAS veröffentlicht wurden, stellten die Forscher fest, dass das Hormon Auxin und Druckveränderungen für die Regeneration entscheidend sind.

Die Situation und mögliche Rolle von Citizen Science in den Geistes- und Sozialwissenschaften ist bislang wenig untersucht. Das HoF legt hierzu nun Ergebnisse in einem Arbeitsbericht vor. Die empirischen Untersuchungen zur Beteiligung von Bürger.innen an geistes- und sozialwissenschaftlichen Forschungsaktivitäten verweisen auf ein hohes emanzipatorisches und gestalterisches Potenzial, gleichzeitig sind diese Aktivitäten mit spezifischen Herausforderungen konfrontiert.

Je diverser in der Genetik, desto besser. Aber nur bei ähnlichen Vorlieben. Einem Forscherteam unter Leitung des IPK Gatersleben ist es gelungen, die Antwort auf eine lange ungelöste Fragestellung bei der Züchtung von Pflanzenhybriden zu liefern. So belegte es, dass Hybriden immer leistungsstärker werden, je weiter ihre Eltern genetisch voneinander entfernt sind. Die Frage, ob es eine ideale genetische Distanz gibt, konnte definitiv verneint werden. Vorausgesetzt, die Eltern sind an vergleichbare Standorte angepasst. Dieses Forschungsergebnis ist in der jüngsten Ausgabe der wissenschaftlichen Fachzeitschrift „Science Advances“ nachzulesen.

Der in der internationalen Biodiversitätskonvention beschlossene Zehnjahresplan für den Erhalt der biologischen Vielfalt hat seine Ziele zum Jahr 2020 verfehlt. Ein Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) setzt sich deshalb für eine übergeordnete politische Vorgabe ein, um den Diskussionen zum Artenschutz mehr Kraft zu verleihen: Zusammen mit einer Gruppe von Expertinnen und Experten anderer Forschungseinrichtungen engagiert er sich dafür, das Artensterben auf 20 verschwundene Spezies pro Jahr zu begrenzen. Darüber berichten sie aktuell in der Zeitschrift Science. (DOI: 10.1126/science.aba6592).

Prothesen, Häuser und saftige Steaks: Der 3-D-Druck verspricht seit Jahren wahre Wunder. Viele Entwicklungen klingen nach Science-Fiction – es gibt sie aber echt.

Die Chiralität ist eine fundamentale Eigenschaft von vielen organischen Molekülen. Sie besagt, dass chemische Verbindungen nicht nur in einer, sondern zwei spiegelbildlichen Formen vorliegen können. Chemiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg haben nun einen Weg gefunden, die Chiralität in kristallinen, flüssig-kristallinen und flüssigen Stoffen spontan, ohne einen äußeren lenkenden Einfluss, herbeizuführen. Die Erkenntnisse könnten für die Entwicklung neuer Wirkstoffe und für die Materialwissenschaften von Bedeutung sein. Die Studie erschien kürzlich in der internationalen Fachzeitschrift „Chemical Science“ der Royal Society of Chemistry.

Ein internationales Team hat erstmals an BESSY II ein raffiniertes Experiment entwickelt, um die Bildung eines metallischen Leitungsbandes in Elektrolyten zu beobachten. Dafür stellten sie kryogene Lösungen aus flüssigem Ammoniak mit verschiedenen Konzentrationen von Alkali-Metallen her und untersuchten den Flüssigkeitsstrahl mit weichem Röntgenlicht. Äußerlich zeigt sich der Übergang von einzelnen Metall-Atomen in Lösung zu einem metallischen Verbund, indem die Farbe der Lösung von blau zu golden wechselt. Diesen Vorgang konnten sie nun durch die Messdaten an BESSY II im Detail analysieren. Die Arbeit ist in Science publiziert und erscheint sogar als Titelgeschichte.

Wie können wir uns an die Telefonnummer erinnern, die wir gerade anrufen wollten? Wie merken wir uns den Inhalt einer Vorlesung oder eines Films? Schon Platon und Aristoteles fragten, wie Erinnerungen als Veränderungen im Gehirn gespeichert werden. In einer neuen Studie fanden Professor Peter Jonas und seine Gruppe am Institute of Science and Technology Austria (IST Austria), darunter Erstautor David Vandael, heraus, dass das Kurzzeitgedächtnis durch das Speichern von Neurotransmitter-Vesikel gebildet werden kann. Diese Vesikel-Pools könnten ein „Engramm“ sein, eine physische Spur des Gedächtnisses. Die Studie erscheint im Fachmagazin Neuron.

Eine neue Studie zeichnet ein düsteres Bild für die Zukunft des Waldes. Der Wald ist weltweit großen Belastungen ausgesetzt. Klimatische Extreme wie Hitze und Dürre setzen ihm zu. Eine im Fachmagazin Science erschienene Studie mit Beteiligung der Technischen Universität München (TUM) ist der Frage nachgegangen, wie der globale Wandel Wälder in Zukunft verändern könnte. Die Forscherinnen und Forscher zeigen die mögliche Entwicklung des Waldes auf und liefern damit eine wichtige Grundlage für Waldpolitik und Waldbewirtschaftung.

Internationales Ökologenteam mit Beteiligung der Universität Jena erforscht die Klimaerwärmung des Waldes. Wie jeder weiß, der schon einmal im Schatten von Bäumen spazieren gegangen ist, herrscht hier ein anderes Klima. Das Forschungsteam hat nun erstmals die Klimaerwärmung unter dem Kronendach – und damit den Unterschied zum Freiland – mit handfesten Zahlen bestimmt. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im renommierten Forschungsmagazin „Science“.

Das kühlende Blätterdach der Bäume schützt Waldorganismen vor Temperaturextremen. Es hat einen wichtigen Einfluss auf ihre Anpassung an die Klimaerwärmung, weist eine internationale Studie unter Leitung der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL nach, die heute im Fachjournal «Science» erscheint.

Krebszellen und Leukozyten haben die Fähigkeit, sich relativ rasch einen Weg durch Körpergewebe zu bahnen. Wie es diesen mobilen Zellen gelingt, sich über große Distanzen hinweg fortzubewegen und weit entfernt von ihrem Entstehungsort zu überleben, ist noch nicht vollständig geklärt. Die Gruppe von Professor Michael Sixt am Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) hat nun in einer im Fachmagazin Nature erscheinenden Studie einen Fortbewegungsmechanismus entschlüsselt, der es Zellen erlaubt, sich frei durch den Körper zu bewegen – insbesondere durch unwegsames Terrain.

Erst vor einigen Jahren wurden einzellige Mikroorganismen der Gruppe der Thaumarchaeen in der Wassersäule des Ozeans entdeckt. Forschende des Biologiezentrums der Tschechischen Akademie der Wissenschaft aus Budweis, des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen und des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie Bremen haben nun herausgefunden, dass diese Mikroorganismen eine signifikante Menge des marinen Kohlenstoffs und Phosphats wiederverwerten und als gelöste organische Substanzen in den Ozean abgeben. Die Ergebnisse zur wichtigen Rolle dieser kleinsten Lebewesen in marinen Stoffkreisläufen hat das Team nun in Science Advances veröffentlicht.

Die einmalige Stille, welche die Corona-Krise im ganzen Land erzeugt, wollen Ornithologen für ein Citizen-Science-Projekt nutzen: Bürger sollen Vogelstimmen aufzeichnen und einsenden.

Tiefseebergbau könnte eine Möglichkeit bieten, dem zunehmenden Bedarf an seltenen Metallen zu begegnen. Seine Umweltauswirkungen sind bisher jedoch nur zum Teil bekannt. Zudem fehlen klare Standards, die den Abbau regulieren und verbindliche Grenzwerte festlegen. Forschende des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie beschreiben nun zusammen mit Kollegen am Alfred-Wegener-Institut, am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung und weiteren Instituten, dass mit dem Tiefseebergbau einhergehende Störungen auch die natürlichen Ökosystemfunktionen und Mikrobengemeinschaften im Meeresboden langfristig beeinträchtigen. Ihre Ergebnisse präsentieren sie im Fachmagazin Science Advances.