Spektrum der Wissenschaft 2019-09.pdf

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Künstliches
Leben
Forscher bauen die
ersten komplett
synthetischen Organismen
8,90 €
(D/A/L) · 14,– sFr. D6179E
Deutsche Ausgabe des SCIENTIFIC AMERICAN
GRAVITATION
Ohne Dunkle Materie gelten andere Gesetze
GENTHERAPIE
Heilung schon im Mutterleib?
HÖHENSTRÖMUNG
Rätselhafte Winde in der Stratosphäre
EDITORIAL
GOTT SPIELEN
IM LABOR
Hartwig Hanser, Redaktionsleiter
hanser@spektrum.de
IN DIESER AUSGABE
Als der berühmte Physiker Richard Feynman 1988 starb, stand als einer seiner
letzten Anschriebe auf seiner großen Wandtafel am California Institute of Tech-
nology: »What I cannot create, I do not understand«. Der Genetiker Craig Venter
verstand die Aussage offenbar im Sinne von »Ich verstehe etwas erst dann wirklich,
wenn ich es selbst nachbauen kann«. Als er 2010 das Genom eines Mycoplasma-
Bakteriums komplett durch neu synthetisierte DNA ersetzte, codierte er unter
anderem Feynmans Zitat in das Erbgut hinein. Leider verfälschte er dabei das
Original zu »What I cannot build, I cannot understand« – ein Fehler, den er später
korrigierte.
Manche feierten Venters Meilenstein als Schaffung der ersten synthetischen
Lebensform, auch wenn der Genetiker im Grunde nur ein bereits vorhandenes
Erbgut mit einigen Veränderungen nachgebaut und in einen verwandten Organis-
mus eingepflanzt hatte. Andere argumentieren dagegen, wahres »künstliches
Leben« bedeute nicht weniger als die komplette Neukonstruktion einer funktionie-
renden Zelle, einschließlich der Stoffwechselwege und Energieproduktion. Damals
klang das noch sehr utopisch.
Aber genau daran arbeiten inzwischen viele Wissenschaftler rund um den
Globus, darunter mehrere deutsche wie etwa Petra Schwille am Max-Planck-
Institut (MPI) für Biochemie in Martinsried bei München, Joachim Spatz am MPI für
medizinische Forschung in Heidelberg und Tobias Erb am MPI für terrestrische
Mikrobiologie in Marburg. Unser Titelthema ab S. 12 gibt einen Überblick über den
aktuellen Stand der Forschung in dem spannenden Gebiet der Synthetischen
Biologie, das in den letzten Jahren rasant an Fahrt gewonnen hat. Es wurde sogar
schon als heißer Kandidat für das nächste Flaggschiff-Projekt der EU mit einer
Fördersumme von einer Milliarde Euro gehandelt; allerdings scheint dieses aufwän-
dige Programm nun eingestellt zu werden.
Einen bemerkenswerten Anwendungsfall der Synthetischen Biologie beschreibt
der Folgeartikel ab S. 20. Derzeit schreiben einige Forscher das Genom des Bakte-
riums
Escherichia coli
so um, dass Viren diese Zellen nicht mehr infizieren können.
Das wäre ein wichtiger Fortschritt für die Biotech-Industrie, die solche Bakterien in
großem Maßstab zur Produktion von Medikamenten und anderen Wirkstoffen
einsetzt. Das Ziel ist jetzt in Reichweite; der logisch nächste Schritt ist, auch
menschliche Zellen virenresistent zu machen. Das brächte zwar noch ganz andere
wissenschaftliche und zudem ethische Probleme mit sich – aber auch die Mög-
lichkeit, dass sich zukünftige Generationen besser vor den gefährlichen Zellpiraten
schützen könnten.
Herzlich, Ihr
JOACHIM BOLDT
Im Interview auf S. 19 beschreibt
der Ethiker, welche schwierigen
Fragen es aufwerfen würde, wenn
es Forschern gelänge, künstliches
Leben zu erzeugen.
LOUIS-ALEXANDRE COUS-
TON, BENJAMIN FAVIER,
MICHAEL LE BARS
Die drei französischen Forscher
beschreiben ab S. 42 die chaoti-
schen Mechanismen, welche die
starken Winde in der Stratosphä-
re verursachen. Sie hoffen, deren
Auswirkungen auf unser Klima
besser verstehen zu lernen.
MAI LIN TJOA-BONATZ
Die Geschichte Indonesiens ist
das Spezialgebiet der Kunsthistori-
kerin und Archäologin. Welche
Rolle Javas Eliten dem Goldschmuck
beimaßen, erläutert sie ab S. 80.
NEU AM KIOSK!
Unser
Spektrum
SPEZIAL
Biologie – Medizin – Hirnfor-
schung 3.19 zeigt anhand aktueller Forschungs-
ergebnisse, wie das Immunsystem unsere Gesundheit
schützt – manchmal aber auch gefährdet.
CONNY EHM, FREIBURG
Spektrum
der Wissenschaft
9.19
3
INHALT
3 EDITORIAL
6 SPEKTROGRAMM
26 FORSCHUNG AKTUELL
Flexible Bindungen
Kunststoff wird auf Wieder­
verwertung programmiert.
Multiple Sklerose in der
Grauzone
Immunzellen attackieren
bei MS auch Zellkörper in
der grauen Hirnsubstanz.
Das komplexeste Spiel
»Magic: The Gathering«
überrascht Informatiker.
12 SYNTHETISCHE BIOLOGIE
VON GRUND AUF NEU
Künstlich hergestellte Zellen könnten helfen, die Grenzen des Lebens zu
erforschen – und zu überschreiten.
Von Kendall Powell
19 ETHIK
»DIE ÜBERGÄNGE SIND FLIESSEND«
Im Labor geschaffene Lebewesen, Patentierungen und Enhancement: eine
Einordnung im Gespräch mit dem Ethiker Joachim Boldt.
Von Frank Schubert
20 BIOLOGIE
DIE UNVERWUNDBARE ZELLE
Spezielle, gentechnisch veränderte Bakterien sollen gegen alle Viren immun
sein. Der logisch nächste Schritt wären virenresistente menschliche Zellen.
Von Rowan Jacobsen
35 SPRINGERS EINWÜRFE
Das Auto – ein Nachruf
Die Ära des privaten Pkws
geht zu Ende.
36 MEDIZIN
REPARATUR IN DER GEBÄRMUTTER
Serie: Gentherapie (Teil 3)
Einige Erbkrankheiten schädigen bereits den Fötus
im Mutterleib. Womöglich könnte eine vorgeburtliche Gentherapie helfen.
Von Sarah Deweerdt
58 SCHLICHTING!
Hunde im Schleudergang
Schnelle Drehungen trock­
nen nasses Fell effizient.
42 STRATOSPHÄRE
RICHTUNGSWECHSEL IN GROSSER HÖHE
Heftige Winde oberhalb der Troposphäre kehren sich regelmäßig um. Wel­
chen Einfluss hat die Höhenströmung auf unser Klima?
Von Louis-Alexandre Couston, Benjamin Favier und Michael Le Bars
72 ZEITREISE
87 FREISTETTERS FORMELWELT
Viel Lärm um nichts!
Erst galt sie als überflüssig,
doch nun ist die Null überall.
50 PHYSIK
GIBT ES DIE DUNKLE MATERIE WIRKLICH?
Falls die hypothetischen Teilchen gar nicht existieren, funktioniert die Gravi­
tation auf galaktischen Skalen wohl anders als gedacht.
Von Sabine Hossenfelder und Stacy S. McGaugh
60 QUANTENGRAVITATION
KOSMISCHER KORREKTURCODE
Theoretiker mutmaßen: Prinzipien, die von Quantencomputern bekannt sind,
stabilisieren auch das Gefüge der Raumzeit.
Von Natalie Wolchover
88 REZENSIONEN
95 LESERBRIEFE
96 FUTUR III – KURZGESCHICHTE
97 IMPRESSUM
98 VORSCHAU
66 PHYSIK
DIE MIKROSKOPIE-REVOLUTION
In den letzten Jahren hat sich die Elektronenmikroskopie rasant weiterent­
wickelt. Dies beschert Forschern ungeahnte Möglichkeiten.
Von Rachel Courtland
74 MATHEMATISCHE UNTERHALTUNGEN
NEUE MODELLE FÜR QUASIKRISTALLE
Nichtperiodische Pflasterungen in drei Dimensionen.
Von Christoph Pöppe
80 JAVA
DIE HERREN DER GOLDRINGE
An den Königshöfen der hinduistisch­buddhistischen Reiche
spielte Goldschmuck eine zentrale Rolle.
TITELBILD:
HENRIK5000 / GETTY IMAGES / ISTOCK;
BEARBEITUNG: SPEKTRUM DER WISSENSCHAFT
Von Mai Lin Tjoa-Bonatz
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Spektrum
der Wissenschaft
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TITELTHEMA
SYNTHETISCHE BIOLOGIE
ALEKSANDARGEORGIEV / GETTY IMAGES / ISTOCK
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QUANTENGRAVITATION
KOSMISCHER
KORREKTURCODE
METEOROLOGIE
UNRUHIGE ATMOSPHÄRE
80
JAVA
GOLD FÜR
KÖNIGSHOF
UND TEMPEL
THOMASLENNE / GETTY IMAGES / ISTOCK
42
Alle Artikel auch digital
auf
Spektrum.de
MUSEUM WELTKULTUREN FRANKFURT
AM MAIN (INV. NR. 19664); MIT FRDL.
GEN. VON MAI LIN TJOA-BONATZ
Auf
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unsere Redakteure täglich
aus der Wissenschaft: fundiert,
aktuell, exklusiv.
Spektrum
der Wissenschaft
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5
THOMAS LITSCHEL / PETRA SCHWILLE LAB, MPI FÜR BIOCHEMIE

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