Spektrum der Wissenschaft 2015 03.pdf

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EDITORIAL
HartwigHanser
Redaktionsleiter
hanser@spektrum.de
AUTOREN IN DIESEM HEFT
Hirnforschung en gros – der nächste Anlauf
D
as haben wir schon einmal erlebt:
1990
rief der damalige US-Präsident George Bush die
»Decade of the Brain« aus, mit dem Ziel, die neurowissenschaftliche Forschung zu
fördern und zu intensivieren. Da dies auf die Bemühungen hier zu Lande keinen sonderlich
belebenden Einfluss hatte, folgte im Jahr
2000
auf Initiative einiger führender deutscher
Experten die hiesige »Dekade des menschlichen Gehirns« mit ähnlicher Stoßrichtung.
Inzwischen wirkt das alles wie Schnee von gestern, und auch in den Medien gewinnt man den
Eindruck, dass der allgemeine »Neurohype« sich in den letzten Jahren wieder etwas abge-
schwächt hat.
Doch in den entscheidenden Punkten sind wir trotz aller Anstrengungen nicht so viel
weitergekommen. Hirnforscher haben zwar Massen an Detailfakten über unser Denkorgan
angesammelt, aber wie es wirklich funktioniert, können sie immer noch nicht erklären.
Offenbar hat sich das nun herumgesprochen. So sprießen erneut allerorten Forschungs-
projekte aus dem Boden, die dieses vielleicht größte und schwierigste Rätsel der Wissen-
schaft endlich knacken wollen. Dazu gehört etwa die
2013
gestartete BRAIN-Initiative, ein re-
kursives Akronym für »Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies«.
Sie hat zum Ziel, mittels neu zu entwickelnder Methoden die elektrische Aktivität jedes Neu-
rons im menschlichen Gehirn aufzuzeichnen – in der Hoffnung, so das Rätsel der Hirnfunk-
tion zu lösen (siehe den Artikel ab S.
22).
Im selben Jahr etablierte sich auch das europäische
Gegenstück »Human Brain Project«, das der Initiator Henry Markram in unserer September-
ausgabe
2012
ausführlich vorstellte. Hier geht es darum, ein vollständiges Computermodell
eines funktionierenden Gehirns zu erstellen, dessen Arbeitsweise also durch rechnerische
Simulation zu erforschen. Weitere Unternehmungen umfassen das Human Connectome
Project, das seit
2009
daran arbeitet, eine Karte aller neuronalen Verknüpfungen im Gehirn
aufzustellen, und die Allen-Brain-Atlas-Projekte, welche die Aktivität von Genen in den ver-
schiedenen Hirnregionen kartieren (ab S.
30).
Das massive, konzertierte Vorgehen der Forschergemeinschaft soll einen Schub auslösen,
ähnlich dem des Humangenomprojekts vor einem Vierteljahrhundert, das tatsächlich ganze
Wissenschaftszweige revolutionierte oder gar neu begründete. Allerdings zeigt gerade dieses
Vorbild auch, wie lang der Weg trotz aller Anstrengung sein kann. So rückten parallel zur
Sequenzierung des menschlichen Erbguts Phänomene wie RNA-Interferenz und Epigenetik
(siehe S.
14)
in den Fokus, die vermeintlich sichere Überzeugungen in Frage stellten oder zu-
mindest als sehr unvollständig enttarnten. Akzeptieren wir es einfach: Forschung ist nie »am
Ziel«, man wird nie etwas wirklich ganz verstehen, schon gar nicht etwas so Komplexes wie
das menschliche Gehirn. Aber wir können uns der Wahrheit Schritt für Schritt nähern und
dabei immer wieder spannende Überraschungen erleben.
Herzlich Ihr
Gautam Dantas
von
der Washing-
ton University in St. Louis
(links)
und
Morten O. A. Sommer
von
Dänemarks Technischer Univer-
sität in Lyngby beschreiben ab
S.
36
ungeahnte Wege, über die
sich Antibiotikaresistenzen unter
Bakterien verbreiten.
Verbergen sich in der kos-
mischen Hintergrundstrahlung
Spuren urtümlicher Gravita-
tionswellen, die kurz nach dem
Urknall entstanden? Dieser
Frage geht der Kosmologe
Lawrence M. Krauss
von der
Arizona State University in
Tempe ab S.
46
nach.
Seit Jahrzehnten ergründet der
Anthropologe
Ian Tattersall
vom
American Museum of Natural
History in New York das Rätsel
der Menschwerdung. Besonders
haben es ihm die Kulturentwick-
lung und die Sprachentstehung
angetan (ab S.
58).
WWW.SPEKTRUM.DE
ü
3
INHALT
3
Editorial
6
Spektrogramm
Ertragreiche Klärgruben • Medikament
gegen Strahlenschäden • Durstschalter
im Gehirn • Uralte Planeten • Weiche
Neuroimplantate • Röntgentechnik ent­
ziffert verkohlte Schriftrollen
10
Forschung aktuell
Molekularer Drudenfuß
und Davidstern
Chemiker brillieren in der
Kunst, Moleküle zu ver­
knoten und ineinander zu
verschlingen
Die Sterne schießen zurück
Das extrem intensive
Licht einer Galaxie schleu­
dert Materie ins All
Genregulation durch
RNA-Schnipsel
RNA­Moleküle können
Resistenzen vermitteln.
Aber ist das Epigenetik?
SPRINGERS EINWÜRFE
9
Bild des Monats
Neuer Blick auf die Säulen der Schöpfung
Nachruf auf
meine Privatsphäre
Ist Datenschutz im Inter­
net überhaupt möglich?
36
r
...............................................................................................................
BIOLOGIE & MEDIZIN
36
Die vielen Wege zur Antibiotikaresistenz
Gegen Medikamente unempfindliche Keime gefährden
zunehmend unsere Gesundheit. Nun zeigt sich: Sie
erwerben ihre Resistenzen oft von harmlosen Mikroben.
Gautam Dantas und Morten O. A. Sommer
........................................................................................................
PHYSIK & ASTRONOMIE
r
CDC / MELISSA BROWER
46
Wellenschlag des Urknalls
SERIE »DIE GEBURT DES UNIVERSUMS« TEIL
2
46
Die kosmische Inflation erzeugte unmittelbar nach dem
Urknall Gravitationswellen, die eine nur schwer nach­
weisbare »Verwirbelung« des kosmischen Strahlungshin­
tergrunds hinterließen.
Lawrence M. Krauss
SCHLICHTING!
56
Der grüne Blitz
Für den Bruchteil einer Sekunde sendet die untergehende
Sonne manchmal grünes Licht aus – warum?
H. Joachim Schlichting
....................................................................................................................
STEFFEN RICHTER, HARVARD UNIVERSITY
MENSCH & KULTUR
58
58
Gewinner der Evolutionslotterie
SERIE »EVOLUTION DES MENSCHEN« TEIL
3
Die Entwicklung zum modernen Menschen verlief nicht
stetig, sondern meist sprunghaft in kleinen Populationen.
Der
Homo sapiens
verdankt seine Existenz vielen Zufällen.
Ian Tattersall
MATHEMATISCHE UNTERHALTUNGEN
66
Rechtswidrige Primzahlen und
das Urheberrecht an Pi
SCIENCE SOURCE / JOHN READER
Kann man Eigentümer einer Zahl werden? Theoretisch
schon – aber meist macht man sich dann lächerlich.
Christoph Pöppe
SPEK TRUMDERWISSENSCHAF T·M ÄRZ2015
4
ü
r
TITELTHEMA
22
Ein neues Kapitel
der Hirnforschung
Rafael Yuste und George Church
Mit innovativen Methoden soll es endlich gelingen,
große Neuronennetzwerke im Detail zu studieren.
30
Die genetische Kartierung
des menschlichen Gehirns
Ed Lein und Michael J. Hawrylycz
Die ersten hochauflösenden Karten der Genaktivität
in unserem Gehirn widerlegen etablierte Vorstellun­
gen von der Arbeitsweise der Großhirnrinde.
70
r
70
Wer regierte Teotihuacán?
Die gewaltigen Tempelanlagen ließen schon die Azteken
staunen. Herrschte dort ein Monarch oder eine gut organi­
sierte Oligarchie?
Eric Vance
............................................................................................................................
ERDE & UMWELT
78
Permafrost – die große Unbekannte
im Klimawandel
DREAMSTIME / JERL71
78
Wird das Tauen dauerhaft gefrorener Böden in der Arktis
die Erderwärmung katastrophal beschleunigen? Nach
neuesten genauen Untersuchungen scheint der Effekt
nicht so dramatisch wie befürchtet.
Gert Lange
.......................................................................................................
TECHNIK & COMPUTER
r
90
Rechnen mit dem Spin
Die seltsame Quanteneigenschaft der Elektronen taugt
nicht nur zum Speichern von Daten.
Jon Cartwright
KONSTANZE PIEL, ALFRED-WEGENER-INSTITUT
21
Wissenschaft im Rückblick
Vom Amphibienauto zur Radiologie
102
Leserbriefe/Impressum
104
Futur III
Emily Eckart:
Gib mir deine Hand
97
Rezensionen
Martin Neukamm (Hg.):
Darwin heute •
Richard
Elwes:
Das Chaos im Karpfenteich •
Bruno P.
Kremer:
Kiwi, Kaffee, Kardamom
u. a.
106
Vorschau
Titelmotiv: Bryan Christie
Die auf der Titelseite angekündigten Themen sind mit
r
gekennzeichnet.
WWW.SPEK TRUM
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.DE
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