"Science" Top Ten 2008
© Science/AAAS (Ausschnitt)
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Durchbruch des Jahres: Zellumschulung | Nachdem Forscher Ende des Jahres 2006 eine Methode gefunden hatten, ausdifferenzierte Zellen schlicht durch das Einschleusen von vier Genen in einen embryonalen Zustand zurückzuversetzen, offenbarten diese so genannten induzierten pluripotenten Stammzellen oder kurz iPS im Jahr 2008 ein interessantes Potenzial: Ende Juli und Anfang August berichteten Forscher, dass sie auf diesem Wege auch iPS von Patienten verschiedenster Krankheiten herstellen konnten. Die so gewonnen Zellen eröffnen neue Möglichkeiten, diese Krankheiten direkt an menschlichen Zelllinien oder sogar Gewebe zu untersuchen und verringern so die Abhängigkeit von Tiermodellen. Doch muss man wohl nicht immer über "Los": Einer weiteren Arbeitsgruppe gelang es bei Mäusen, mittels Viren die exokrinen Zellen der Bauchspeicheldrüsen direkt in Insulin produzierende Beta-Zellen umzuwandeln, ohne ein embryonales Zwischenstadium einzuschieben.
Für die Redaktion des Magazins "Science" spiegeln diese Ergebnisse die herausragende Bedeutung der Forschung an reprogrammierten Zellen im Jahr 2008 wider, die für sie den Durchbruch des Jahres darstellt. Allerdings seien noch zahlreiche weitere Untersuchungen nötig, um den ablaufenden Prozess genauer zu verstehen, bevor an daran geknüpfte Therapien gedacht werden könnte - zumal einige der Gene als krebserregend gelten und die Ausbeute bisher eher gering ist.
Für die Redaktion des Magazins "Science" spiegeln diese Ergebnisse die herausragende Bedeutung der Forschung an reprogrammierten Zellen im Jahr 2008 wider, die für sie den Durchbruch des Jahres darstellt. Allerdings seien noch zahlreiche weitere Untersuchungen nötig, um den ablaufenden Prozess genauer zu verstehen, bevor an daran geknüpfte Therapien gedacht werden könnte - zumal einige der Gene als krebserregend gelten und die Ausbeute bisher eher gering ist.
© C. Marois, National Research Council Canada (Ausschnitt)
Porträts ferner Begleiter | Sie sind da, das ist schon lange klar - nur direkt gesehen hatte sie noch niemand. Bislang verrieten sich die über 300 bekannten Exoplaneten um andere Sonnen, indem sie ihren Stern gelegentlich verdunkelten oder an seiner Position zerrten. Im Jahr 2008 aber gelang es Forschern erstmals, die dunklen Begleiter auch direkt abzulichten - wenn sie sich auch nur in wenigen Pixeln zu erkennen geben.
© Dr. Bruce Chassey Laboratory. National Institute of Dental Research. Li-shan/Mike Mitchell (photographer) (Ausschnitt)
Tiefgehender Blick | Krebserkrankungen des Menschen bildeten einen weiteren Schwerpunkt der Forschungslandschaft 2008 - mit zahlreichen neuen Erkenntnissen zu genetischen Hintergründen und Profilen. So veröffentlichten Forscher unter anderem die wichtigsten Mutationen, die Hirn- und Bauchspeicheldrüsentumoren auslösen können. Sie zählen zu den besonders aggressiven Krebserkrankungen mit den höchsten Todesraten. Andere Studien erhellten die genetischen Abweichungen bei Lungenkarzinomen und akuter lymphathischer Leukämie.
© NIST (Ausschnitt)
Strom marsch! | Im Februar präsentierte eine japanische Arbeitsgruppe einen interessanten Durchbruch bei Hochtemperatur-Supraleitern: Sie entwickelten ein Eisenarsenid mit einer Sprungtemperatur bei 26 Kelvin und damit gleich eine neue Klasse von Hochtemperatursupraleitern. Denn Eisen galt bislang nicht als Kandidat für Supraleitung auf Grund seiner magnetischen Eigenschaften. Chinesische Wissenschaftler steigerten die Sprungtemperatur in dieser neuen Familie bald auf über 50 Kelvin, indem sie die chemische Zusammensetzung der Schichten veränderten, die als Isolation zwischen den leitenden Ebenen aus Arsen und Eisen wirken. Die Leistung ihrer erprobten Konkurrenten, der Cuprate, erreichen die Neulinge jedoch noch nicht: Diese weisen Sprungtemperaturen von bis zu 138 Kelvin auf.
© Science/AAAS (Ausschnitt)
Ausspioniert | Ebenfalls 2008 erhaschten Forscher immer detaillierter Einblicke in das Alltagsgeschehen von Zellen: Sie konnten Proteinen bei der Arbeit zusehen und dabei unter anderem erkennen, dass so manches davon dutzende mögliche Gestalten annimmt, um seinem Bindungspartner möglichst exakt entgegen zu kommen. Andere Wissenschaftler verfolgten das Schicksal tausender Hefeproteine und beobachteten die Unterschiede in ihrer Häufigkeit bei zwei unterschiedlichen Zelltypen. Passend dazu ermittelte eine schwedische Arbeitsgruppe, dass verschiedene Körpergewebe ihre spezifischen Merkmale nicht dadurch erlangen, welche Proteine hergestellt werden, sondern in welchem Umfang.
© Tom White, MIT (Ausschnitt)
Neuer Helfershelfer | Den Klimawandel vor Augen, suchen Wissenschaftler fieberhaft nach Alternativen der Energiegewinnung. Zu den wichtigsten Kandidaten zählt die Wasserstofferzeugung, doch fehlt es hier bislang an Methoden, das Gas auch in großem Maßstab kostengünstig herzustellen - denn das dafür benötigte Platin ist selten und teuer. Ein neu entwickelter Katalysator auf Kobalt-Phosphor-Basis eröffnet hier neue Wege - wenn sich die Reaktion noch beschleunigen lässt.
© Science/AAAS (Ausschnitt)
Früheste Kindheit | Es zählt zu den großen Wundern: die Entwicklung einer befruchteten Eizelle zu einem mehrzelligen Organismus. 2008 gelang es Forscher, den spannenden Prozess unter einem neu konstruierten Mikroskop in bislang unerreichtem Detail an Zebrafischembryonen zu verfolgen. Mit einem Laser durchleuchteten sie die Zellhaufen, während sie Echtzeitaufnahmen machten. Mit Hilfe ausgeklügelter Software konnten sie sogar die Zellwanderungen und ihre Herkunft verfolgen.
© Patrick Seale (Ausschnitt)
Unerwarteter Wechsel | Fett ist nicht gleich Fett, sondern Fett ist fast so etwas wie Muskel - zumindest wenn es sich um braunes Fettgewebe handelt. Diese überraschende Entdeckung machten Forscher, als sie ein bestimmtes Gen in Fettvorläuferzellen ausschalteten: Statt der erwarteten Zellen weißen Fettgewebes beobachteten sie, wie sich die Zellen streckten und für Muskelzellen typische Gene aktivierten. Den Wissenschaftler gelang es sogar, Muskelzellen den umgekehrten Weg gehen zu lassen.
© Forschungszentrum Jülich/Seitenplan with material from NASA, ESA and AURA/Caltech (Ausschnitt)
Gewogen und für richtig befunden | Nicht selten gibt es Phänomene, die praktisch längst gemessen, doch theoretisch noch nicht belegt sind. Eines davon war - bis 2008 - die Masse des Protons und anderer Elementarteilchen: Seit fast einem Jahrhundert gewogen, reichte erst jetzt die Kapazität von Computern, das Ganze auch in der Simulation nachzuvollziehen. Dabei geht es aber um weit mehr als nur ein Gewicht: Die kleinsten Teilchen, aus denen sich Atome zusammensetzen, hängen in einem komplizierten Wechselspiel zusammen, das Physiker mit der Theorie der Quantenchromodynamik beschreiben. Und deren Gleichungen sind so kompliziert, dass ihre nummerische Lösung mit ausgeklügelten Tricks erst jetzt möglich wurden.
© Johannes Krause, MPI für evolutionäre Anthropologie (Ausschnitt)
Erbgut auf die Schnelle | Neue Methoden der Gensequenzierung machen das Genome entziffern heute zu einer schnellen und billigen Angelegenheit. Und so können sich Wissenschaftler weg von Maus, Mücke und Mensch inzwischen auch auf Organismen stürzen, die gar nicht mehr leben: den Neandertaler zum Beispiel oder den Höhlenbär. Für diese Arten präsentierten Forscher 2008 die Daten des mitochondrialen Erbguts, also der Kraftwerke der Zellen. Auch das Genom des Wollmammuts ist fast fertig. Die verbesserten Verfahren ermöglichten es auch, Wanderungsbewegungen des Menschen exakter nachzuvollziehen und den Ursprung von Krebsleiden genauer aufzudecken.
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