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Mathematik: Wunderbare Schneckenhäuser

Welche mechanischen Kräfte formen die kunstvollen Behausungen von Muscheln und Schnecken?
Röntgenaufnahme einer Seeschnecke

Weichtiere sind fabelhafte Architekten. Sie bauen Häuser, die ihre sensiblen Körper vor Raubtieren und Umwelteinflüssen schützen. Ihre prachtvollen Schalen sind ungewöhnlich widerstandsfähig – und schön. Häufig weisen die Behausungen komplexe Formen auf, die in nahezu perfekter mathematischer Regelmäßigkeit erscheinen. Die Schalen von Perlbooten etwa zeigen ein logarithmisches Spiralmuster, das mit dem goldenen Schnitt zusammenhängt. Nun dürften diese evolutionär vergleichsweise einfachen Organismen sicherlich kein tieferes mathematisches Verständnis besitzen. Wie können sie dann aber so präzise und komplizierte Muster produzieren?

Vor über 100 Jahren haben Forscher erkannt, dass auch Zellen, Gewebe und Organe den gleichen physikalischen Kräften unterliegen wie die übrige Materie. Die meisten Biologen des 20. Jahrhunderts ignorierten jedoch diese Tatsache und untersuchten meist nur, inwiefern Gene und Proteine natürlich auftretende Muster erzeugen. Erst in den letzten Jahrzehnten haben sie begonnen, auch mathematische und physikalische Modelle in ihr Forschungsgebiet einzubeziehen ...

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Können völlig verschiedene Gehirne eine ähnliche Kognition erzeugen? Der Biopsychologe Onur Güntürkün erforscht, wie komplexes Denken im Lauf der Evolution entstanden ist und spricht im Interview über Fehlannahmen in der Entwicklung der Kognition bei Menschen und Tieren. Daneben berichten wir über das Problem, wenn gesunde Ernährung zwanghaft wird. Lesen Sie, wie diese so genannte Orthorexie entsteht und was hilft, ihr vorzubeugen. »Wege aus der Einsamkeit« zeigt, welche Maßnahmen dabei helfen können, sich weniger einsam zu fühlen; dabei setzt die effektivste Strategie an den eigenen Gedanken an. Im Artikel zum Thema Körperbild geht es um, die nicht selten auftretende Fehlwahrnehmung des eigenen Körpers, wann ein verzerrtes Körperbild schadet und wie es korrigiert werden kann. Die gesellschaftlichen Folgen von Glücksspielsucht sind erheblich, gleichzeitig nimmt der deutsche Staat mit Glücksspiel Milliarden ein. Im Interview erklärt der Psychologe Tobias Hayer, warum die Politik endlich eingreifen sollte.

Spektrum der Wissenschaft – Formen der Mathematik

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Spektrum - Die Woche – Akustische Kur gegen Stress

Naturgeräusche haben eine unglaublich beruhigende Wirkung auf uns. Wieso das so ist und wie Vogelgezwitscher und Wasserrauschen im Gehirn verarbeitet werden und auf unsere Psyche wirken, lesen Sie in der aktuellen Ausgabe der »Woche«. Außerdem: Läutet das KI-Zeitalter eine neue Ära der Physik ein?

  • Quellen

Chirat, R. et al.:Mechanical basis of morphogenesis and con­vergent evolution of spiny seashells. Proceedings of the National Academy of Sciences 110, 2013

Erlich, A. et al.:Morphomechanics and developmental con­straints in the evolution of ammonites shell form. Journal of Experimental Zoology, Part B 326, 2016

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