Welchen Lichtschutzfaktor deine Sonnencreme haben muss richtet sich nach der Eigenschutzzeit deiner Haut. Das ist die Zeit, die deine Haut der Sonne ausgesetzt sein kann, ohne dass Du Sonnenbrand bekommst. Diese Eigenschutzzeit ist nicht nur von deinem Hauttyp, sondern auch vom UV-Index (UVI) abhängig. Der UVI ist nach Region, nach Tages- und nach Jahreszeit verschieden. Du musst also deinen Hauttyp bestimmen und den UVI des Ortes, an dem Du dich in der Sonne aufhalten willst. Zusätzlich musst Du wissen wie lange Du dich dort aufhalten willst.

1. Die Bestimmung des Hauttyps
Der Hautarzt Thomas Fitzpatrick entwickelte 1975 die Hauttypenklassifikation. Er unterscheidet sechs Hauttypen. Diese Hauttypen lassen sich anhand äußerlicher Merkmale erkennen, aber nicht jede Haut lässt sich hundertprozentig in dieses grobe Schema einordnen, denn es gibt zwischen den einzelnen Hauttypen noch zahlreiche Abstufungen, die aber statistisch nicht alle einzeln erfasst werden können. Es gilt: Je heller der Hauttyp desto geringer ist der Eigenschutz der Haut und das Risiko für Sonnenbrand und Hautkrebs steigt.

Hier kannst Du deinen Hauttyp online bestimmen.

Anmerkung: Diese Hauttypisierung nach Fitzpatrick gilt nicht für Kinder. Kinder haben eine sehr sonnenempfindliche Haut und werden generell wie Hauttyp 1 behandelt. Für Kinder sollte immer ein sehr hoher Lichtschutzfaktor (ab LSF 25) verwendet werden.

Der genaue Hauttyp richtet sich nach dem Eumelanin-Anteil in der Haut, denn der ist für die Pigmentierung verantwortlich. Der Eumelanin-Anteil kann jedoch nur beim Hautarzt gemessen werden. Wer also seinen genauen Hauttyp wissen möchte, muss einen Hautarzt aufsuchen.

2. Die Bestimmung des UV-Indexes
UV-A- und UV-B-Strahlen treffen nicht ungehindert auf die Erde und die Menschen. Sie werden gebrochen, etwa durch Wolken und kleine Staubpartikel in der Luft, oder am Boden reflektiert, etwa von Sand, Wasser und Schnee. Diese sogenannte Globalstrahlung trifft daher nicht nur senkrecht auf den Menschen, sondern von allen Seiten, denn sie verläuft auch horizontal, also parallel zur Erdoberfläche.

Zwar ist die UV-Strahlung, wenn sie gebrochen wurde, nicht mehr so intensiv, aber sie sollte keinesfalls unterschätzt werden. Bei lockerer Bewölkung kann noch bis zu 75 Prozent der UV-Strahlung die Haut erreichen. Das gilt auch im Schatten: Auch hier können noch mindestens 50 Prozent der UV-Strahlen hingelangen. Wer empfindliche Haut hat, kann auch im Schatten einen Sonnenbrand bekommen. Schnee reflektiert bis zu 90 Prozent der einfallenden UV-Strahlung. Das führt dazu, dass neben der direkten UV-Strahlung von der Sonne auch ein großer Anteil reflektierter (indirekter) Strahlung auf die Haut trifft. Insgesamt erhöht sich dadurch die UV-Intensität über einem schneebedeckten Boden um bis zu 60 Prozent – und damit auch die Sonnenbrandgefahr. Hellfarbiger Sand bewirkt eine UV-Verstärkung über einem sandbedeckten Boden um etwa 15 Prozent. Auch die Höhe über dem Meeresspiegel beeinflusst die UV-Intensität. Je 1000 Höhenmeter nimmt die UV-Intensität um etwa 10 bis 15 Prozent zu. Besonders gefährdet sind also Urlauber, die ihren Urlaub in hohen schneebedeckten Bergen verbringen.

Der UVI ist ein Maß für die höchste sonnenbrandwirksame Bestrahlungsstärke, die von der Sonne während des Tages auf einer horizontalen Fläche hervorgerufen werden kann. Zur Mittagszeit, wenn die Sonne am höchsten steht, kann es zum angegebenen Wert kommen. Bei Bewölkung, bei Sonnenauf- oder Sonnenuntergang wird dieser Wert normalerweise nicht erreicht. Der UVI wird immer in Bodennähe gemessen. Reflexion erhöht die UV-Intensität. Auf Schnee, Wasser und am Strand kann die Strahlenbelastung höher als der vorhergesagte maximale UVI für diesen Tag sein. Es wurde international festgelegt, den UVI stets in ganzen Zahlen von 1 bis 10 anzugeben. Noch höhere Werte werden mit 11+ bezeichnet.

Es gibt eine Website, die auf einer Karte täglich den UV-Index der jeweiligen Städte bzw. Regionen Deutschlands anzeigt. Von April bis September informiert das Bundesamt für Strahlenschutz jeden Montag, Mittwoch und Freitag über die erwarteten UVI-Werte für die kommenden drei Tage. Mit dem UV-Newsletter erhältst Du die Prognosen bis 12:00 Uhr in dein E-Mail-Postfach. Diejenigen, die außerhalb Deutschlands Urlaub machen, sind darauf angewiesen, sich die lokalen „UV Index Maps“ der jeweiligen Urlaubsländer zu besorgen.

Da die Auflösung dieser Karten aber nicht so groß ist, ist es am besten dein Sonnenbrandrisiko mit der App „UV-Check“ bestimmen. Der Berufsverband der Deutschen Dermatologen (BVDD) hat gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt den UV-Check entwickelt. Der Nutzer muss dafür den Ortungsdienst seines Mobiltelefons aktivieren und unter anderem eingeben, ob es bewölkt ist, auf welcher Höhe über dem Meeresspiegel er sich befindet und was für einen Hauttyp er hat. Die App berechnet dann die individuelle Eigenschutzzeit des Anwenders.

Um die Haut vor einem Sonnenbrand zu schützen, sollte der Lichtschutzfaktor der Sonnencreme mindestens doppelt so hoch wie der UVI sein, erklärt das Bundesamt für Strahlenschutz. Für Menschen des Hauttyps 1 und 2 sollte er das Fünffache, für Menschen des Hauttyps 3 das Dreifache des UVI betragen.

3. Ein Fallbeispiel
Eine Person mit Hauttyp 2 möchte in einer Stadt mit UVI 4 für vier Stunden in der Sonne liegen.

Der Hauttyp 2 hat eine Eigenschutzzeit von 20 Minuten.

Anmerkung: Die Eigenschutzzeiten der verschiedenen Hauttypen beziehen sich alle auf den UVI 8, sie sind also normiert! Bei einem höheren UVI ist die Eigenschutzzeit kürzer, bei einem niedrigeren UVI ist die Eigenschutzzeit länger. Deine individuelle Eigenschutzzeit für eine bestimmte Region lässt sich also nur mit der App berechnen.

Für UVI 4 wählt er den Lichtschutzfaktor 20.

Schutzzeit der Sonnencreme = Eigenschutzzeit x Lichtschutzfaktor – 40%

Schutzzeit der Sonnencreme = 20 Minuten x 20 = 400 – 160 (=40%) = 240 Minuten = 4 Stunden

Die Schutzwirkung der Sonnencreme dauert maximal 4 Stunden. Die Person muss also spätestens nach 4 Stunden die Sonnencreme erneut auftragen, wenn er mehr als vier Stunden in der Sonne verbringen möchte.

4. Wieviel Sonnencreme muss ich auftragen?
Dafür gibt es eine Faustregel, die die Hautoberfläche in etwa neun gleich große Bereiche aufteilt: Kopf inklusive Nacken, vorderer Rumpf, Rücken, linker und rechter Arm, linker und rechter Oberschenkel, linker und rechter Unterschenkel inklusive Füße. Nimm für jeden dieser Bereiche mindestens so viel Sonnencreme, wie auf deinen Zeige- und Mittelfinger passt und trage so oft auf bis der entsprechende Bereich vollständig eingecremt ist. Beim Eincremen vor allem auf Stirn, Nase, Ohren, Nacken und Füße achten!

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Tugce Paksoy, 16, a German high school senior has been chosen for a full scholarship to attend the Yale Young Global Scholars (YYGS) program. The program, which is one of the most prestigious in the world, is sponsored and hosted by Yale University and is targeted at outstanding high school students across the globe. Paksoy was one of only two students from Germany being chosen to attend the program.

German high school senior Tugce Paksoy wants to become a neurosurgeon

YYGS was founded 14 years ago as a pre-college summer program and continues to educate international and American students and exposes students to global issues. This summer, due to overwhelming interest in STEM subjects and entrepreneurship, YYGS ran six distinct sessions: Politics, Law, and Economics; International Affairs and Security; Technology, Innovation, & Entrepreneurship; Applied Science & Engineering; Biological & Biomedical Science; and Sustainability, Energy, & Environment.

“I am glad that I got into my first choice session that the program offered, the Biological and Biomedical Science session, which is a field I have been working on for the past two years, she recounts. After the daily lectures and seminars – whether on Malaria and Philanthrocapitalism, the global AIDS epidemic, Alzheimer’s disease or leadership in global health, we were placed in groups where we debated the topic for the day. Occasionally, I was able to have lunch with a few of the professors to discuss an issue.“

„Attending the YYGS program was definitely a once in a life time experience that I will never forget and I can genuinely say that my time at Yale helped me to strengthen my career focus in molecular medicine and connect with other passionate young minds“.

Students who participate in the program often go on to attend very selective colleges and universities, including Yale, Harvard, Stanford, Princeton, Cambridge, Oxford. For the last four semesters Paksoy has been a dual enrollment student taking chemistry classes, in particular biochemistry and organic chemistry, at the University of Cologne in conjunction with her regular schooling at Heinrich-Mann-Gymnasium. Moreover, at the Institute of Molecular Neurophysiology she did research on voltage-gated calcium channels and their molecular properties including their structural and functional features.

She is currently doing research on inflammation dependent degradation of calcium binding proteins in axons with principal investigator Yüksel Korkmaz at the Department of Biochemistry at the Medical Center Cologne. “Inflammation dependent degradation of calcium binding proteins is a project that I have worked on over a year now, using immunohistochemical methods to identify protein localizations within non-inflamed and inflamed human tissues. I will publish my first research paper this fall with two other scientists, showing how inflammation in free floating tissues affect the calcium binding protein parvalbumin which regulates calcium buffers in the cell. It is great to gain more experience in the lab and learn new research methods. Every experiment, the ones that work and especially the ones that don’t, help me move forward.“

The straight-A student has skipped 8th grade and is currently ranked No. 1 in her class. She was also offered a research fellowship at Harvard Medical School for next year where she will work on molecular biological mechanisms of the protein biosynthesis and the dysregulation of mRNA translation in disease states. With an interdisciplinary spirit, Paksoy wishes to be part of the neuroscience community and contribute to the development of new medical treatments and vaccines. Therefore, she will apply to various medical schools in the UK with the aim to become a neurosurgeon. She hopes to advance our current understanding in neurology and to advocate for the lives of adversely affected people.

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Die besten Geschichten schreibt die Evolution selbst: Diesmal geht es um eine Räubergeschichte, die vor mehr als einer Milliarden Jahren begann und im 21. Jahrhundert eine überraschende Wende nahm.

Die allermeisten Lebewesen sind kleine Einzeller – einige wenige, wie wir Menschen, sind dagegen große Vielzeller, in denen verschiedene Zellen gemeinsam in Geweben, Organen und Organsystemen spezielle Funktionen ausüben.

Ob wir nun ein einzelliges Bakterium betrachten oder den Menschen mit seinen 10 Billionen Zellen – der Gesamtorganismus ist immer durch Zellteilung aus einer einzelnen Zelle entstanden. Deshalb überträgt immer die Zelle das Genom – die Gesamtheit der in der DNA-Sequenz gespeicherten genetischen Information – von einer Generation in die nächste.

Credit: Russ London at English Wikipedia [CC BY-SA 3.0 or GFDL], via Wikimedia Commons Der erste Ausdruck der DNA-Sequenz des humanen Genoms (3,4 Milliarden Basenpaare) als eine Reihe von Büchern. Die Nummer auf dem Buchrücken steht für die Nummer des menschlichen autosomalen Chromosoms, dessen Sequenz in diesem Buch enthalten ist. X oder Y auf dem Buchrücken stehen für die menschlichen Geschlechtschromosomen. Ausgestellt werden diese Bücher in dem „Medicine Now“ Raum der Wellcome Sammlung in London. Jeder Band ist etwa 1000 Seiten dick und in einer Schrift gedruckt, die so klein ist, dass man sie kaum noch lesen kann.

Eine plausible Vorstellung ist, dass vor ungefähr zwei Milliarden Jahren die Ur-Eukaryotenzelle räuberisch lebte, indem sie andere Zellen einfing und sie fraß. Eine solche Lebensweise erfordert eine große Zelle mit einer flexiblen Plasmamembran und ein ausgefeiltes Zytoskelett, um diese Membran zu stützen und zu bewegen. Außerdem dürfte sie wohl voraussetzen, dass die langen und zerbrechlichen DNA-Moleküle der Zelle in einem abgeschirmten Kompartiment, dem Zellkern, eingeschlossen werden, um das Genom vor Schäden durch die Bewegungen des Zytoskeletts zu bewahren.

Eine räuberische Lebensweise kann auch ein anderes Merkmal eukaryotischer Zellen erklären: die Mitochondrien. Dies sind kleine Organellen im Zytoplasma, die von einer Doppelmembran umgeben sind. Sie nehmen Sauerstoff auf und koppeln die Energie aus der Oxidation von Nährstoffen wie Zucker oder Fett, um fast das gesamte ATP zu erzeugen, das die Energie für die Zelle bereitstellt.

Selektionsfaktor Sauerstoff zum Ersten: Die eukaryotischen Einzeller

Die Endosymbiontentheorie behauptet, dass Mitochondrien von frei lebenden Sauerstoff verarbeitenden (aeroben) Eubakterien abstammen, die von einer anaeroben Ur-Eukaryotenzelle aufgenommen wurden, die selbst keinen Sauerstoff nutzen konnte. Die Bakterien entgingen irgendwie der Verdauung durch Phagozytose und entwickelten sich in Symbiose mit der Zelle und ihren Nachkommen. Als Gegenleistung für die Erzeugung von energiereichem ATP, das sie dem Wirt lieferten, erhielten sie von ihm Nahrung und Schutz. Evolutionsbiologen vermuten, dass sich diese Symbiose vor etwa 1,5 Milliarden Jahren entwickelte, als durch die photosynthetische Wasserspaltung der Sauerstoffgehalt der Erdatmosphäre bereits zugenommen hatte. Diese Symbiose ermöglichte es den frühen einzelligen Eukaryoten in der neuen sauerstoffreicheren Atmosphäre, zu überleben.

Das hybride Genom der Eukaryoten

Menschen, aber auch andere Säugetiere wie z. B. Schafe, bestehen aus eukaryotischen Zellen. Das Genom von eukaryotischen Zellen hat einen hybriden Ursprung – es stammt sowohl von dem anaeroben Ur-Eukaryoten als auch von den aeroben Bakterien, die er als Symbionten aufgenommen hat. Der größte Teil des Genoms befindet sich im Zellkern, aber ein ziemlich kleiner Teil befindet sich in den Mitochondrien. Es zeigt sich, dass diese mitochondrialen Genome gestutzte Versionen entsprechender bakterieller Genome sind, denen Gene für viele wichtige Funktionen fehlen. Die meisten Bakterien besitzen 1000 bis 6000 Gene¹ in einer menschlichen Zelle besteht das Mitochondriengenom aber nur aus 13 Protein-kodierenden Genen – ein Indiz dafür, wie viele Gene verloren gegangen sind. Die Gene, die in Mitochondrien fehlen, sind nicht alle verloren gegangen, sondern einige wenige sind irgendwie aus dem Mitochondriengenom in das Genom des Zellkerns abgewandert. Sie machen aber weit weniger als 1 % des Kerngenoms aus [1]. Von diesen „eingewanderten“ Genen codieren einige für Proteine, die wichtige Funktionen in den Mitochondrien ausführen.

Selektionsfaktor Sauerstoff zum Zweiten: Die eukaryotischen Vielzeller

Es gibt eukaryotische Zellen in Säugetieren, die ihr Genom komplett über Bord werfen: Angesichts der ökologischen/evolutionären Geschichte der eukaryotischen Zellen überrascht es, dass es ausgerechnet die Zellen sind, die den Sauerstoff im Blut transportieren, die roten Blutzellen. Bei ihnen wird der Zellkern und die Mitochondrien bei der Reifung im Knochenmark durch Makrophagen entfernt [2]. Dadurch haben die roten Blutzellen mehr Platz für das Sauerstoff bindende Hämoglobin, das ca. 35 % ihrer Masse ausmacht. Die roten Blutzellen von Fischen, Reptilien und Vögeln dagegen behalten ihren Zellkern noch, schalten ihn aber ab. Die Entfernung des Zellkerns ist also ein neues „Feature“ in der Wirbeltierevolution.

Das 20. Jahrhundert: DNA ist das transformierende Prinzip

Wo wir gerade bei Sauerstoff sind – da muss ich bei Säugetieren auch an die Lunge denken. Anfang der 40er Jahre des 20. Jahrhunderts zeigte der Immunologe Oswald Avery in Experimenten mit Pneumokokken, Bakterien die Lungenentzündung verursachen, dass sich die Gene in der DNA befinden² und nicht in den Proteinen.

Gleichzeitig zeigte er, wie sich das Aussehen eines Bakteriums ändern kann, wenn es Gene von Bakterien eines andern Typs empfängt. Sein Fachartikel [3], der im Januar 1944, diese Experimente beschrieb, fand bei seinen Kollegen leider keine Beachtung. Das war schade, denn Avery war ein Visionär, der damals schon ahnte, wohin die Reise der Molekularbiologie führen wird:

“Biologists have long attempted by chemical means to induce in higher organisms predictable and specific changes which thereafter could be transmitted in series as hereditary characters. Among microorganisms the most striking example of inheritable and specific alterations in cell structure and function that can be experimentally induced and are reproducible under well defined and adequately controlled conditions is the transformation of specific types of Pneumococcus.”

Oswald Avery

Die Somatic Cell Nuclear Transfer (SCNT)-Methode

Avery hatte den Weg gewiesen und so nahmen die Molekularbiologen nach ihm neue ehrgeizigere Aufgaben in Angriff: Nicht mehr einzelne Gene sollten übertragen werden, sondern gleich ein ganzes Genom. In dem hier beschriebenen Fall das Genom eines Schafs mit etwas über 20.000 Genen: Tiermediziner der Universität Edinburgh klonierten am 5. Juli 1996 mit der Somatic Cell Nuclear Transfer (SCNT)-Methode erstmals ein Säugetier, das Schaf Dolly³. Mit Stromstößen fusionierten sie eine Epithelzelle⁴ des Euters eines Finn Dorset-Schafes mit der zellkernlosen Eizelle eines Scottish Black Face-Schafes und setzten das Fusionsprodukt 6 Tage später einer Leihmutter (Scottish Black Face-Schaf) ein. Da die Epithelzelle, den Zellkern mit der DNA und dem Genom enthielt, war das Schaf, aus dem die Epithelzelle stammte, Dollys genetische Mutter⁵. Sie war bereits sechs Jahre vor Dollys Geburt gestorben.

Primärzelllinien

Die Forscher entnahmen Dollys genetischer Mutter den Euter und präparierten ihn. Nach der Präparation lösten sie den Euter durch mechanische und/oder enzymatische Methoden in einzelne Zellen auf. Da der Euter aus verschiedenen Zellen besteht, wählten sie, damit nur die Epithelzellen in Zellkultur wachsen und sich vermehren, eine spezifische Nährlösung, die für Epithelzellen optimiert war. Die anderen Zellarten innerhalb dieses Zellgemisches, denen die Nährlösung nicht gerecht wurde, starben ab. Die Wissenschaftler, die Dolly klonten, schreiben in ihrem Nature-Letter [4]:

“The primary culture contains mainly mammary epithelial cells (over 90%) as well as other differentiated cell types, including myoepithelial cells and fibroblasts. We cannot exclude the possibility that there is a small proportion of relatively undifferentiated stem cells able to support regeneration of the mammary gland during pregnancy.”

Die Wachstumsgeschwindigkeit und Teilungsaktivität einer sogenannten Primärkultur hängt stark vom jeweiligen Zelltyp ab. Nach Erreichen einer bestimmten Zelldichte endet die Teilungsaktivität bei den meisten Zelltypen durch ein Phänomen, das Zellbiologen als Kontakthemmung bezeichnen. Diese Kontakthemmung heben die Forscher auf, indem sie die Zellen der Primärkultur erneut enzymatisch trennen (Dissoziieren) und sie in sehr viel geringerer Dichte in neue Kulturgefäße überführen. Dort beginnen sie dann wieder sich, zu teilen und zu wachsen. Dieses Dissoziieren und erneute Aussäen beziehungsweise Ausplattieren der Zellen wird auch „Passagieren“ genannt. Nach dem ersten Passagieren einer Primärkultur spricht man nicht mehr von einer Primärkultur, sondern von einer Primärzelllinie.

Die Lebensdauer von Primärzelllinien ist begrenzt. Trotz Versorgung der Zellen mit den entsprechenden Nährstoffen durch die optimierte Nährlösung ist die mögliche Anzahl der Passagen auf maximal fünfzig beschränkt. In Abhängigkeit von den Ausgangszellen stirbt die Primärzelllinie bei wiederholtem Passagieren sukzessive ab. Bei den Klonierungsexperimenten hatten die Zellbiologen Primärzelllinien der Passage 3 bis 6 verwendet.

Vor den Fusionen mit den Eizellen versetzten die Wissenschaftler diese Epithelzellen in die Ruhephase G₀, in der sie sich nicht mehr teilen und nicht mehr wachsen. Zu diesem Zweck hatten sie die Serumkonzentration im Zellkulturmedium eine Woche vor der Fusion von 10 % auf 0.5 % reduziert und damit den Epithelzellen eine Hungerkur verpasst.

Die Wissenschaftler froren eine bestimmte Anzahl der Epithelzellen bei –196 °C in flüssigem Stickstoff ein, um sie Jahre später aufzutauen, in der Zellkultur zu vermehren und genetisch zu untersuchen. Mit der Primärzelllinie OP5D3F3 hatten sie nun eine genetische Referenz, die es später erlaubte mittels Mikrosatellitenanalyse die Abstammung der klonierten Schafe von der Primärzelllinie OP5D3F3 nachzuweisen.

Als Dolly geklont wurde, war das Schafgenom noch nicht sequenziert, das geschah erst 2012. Durch OP5D3F3 können die Forscher heute durch Sequenzvergleiche Veränderungen der DNA in den klonierten Schafen feststellen.

Das Genom eines Vielzellers ist ein Mosaik aus zellulären Genomen

Lange galt das genetische Dogma, dass es keine nennenswerten genetischen Unterschiede zwischen den Körperzellen eines Individuums gäbe. Zwar kommt es während der Zellteilung, speziell bei der Replikation der DNA, zu Veränderungen der DNA, sodass das Genom der Tochterzelle nie ganz identisch mit dem der Mutterzelle ist. Doch diese Veränderungen sind sehr sehr selten: Bei zehn Milliarden replizierter Nukleotide kommt es einmal zu einem Fehler.

Wie sollte es auch anders sein? Alle Köperzellen stammen von der befruchteten Eizelle ab. Der Unterschied sollte nur darin bestehen, dass in den verschiedenen Geweben unterschiedliche Gene aktiv sind.

Heute gibt es aber Sequenzierverfahren, die das Genom einer einzelnen Zelle sequenzieren können (Single Cell Genome Sequencing). Mit diesen genaueren Methoden zeigte sich bei der Untersuchung verschiedener Körperzellen eines Individuums Folgendes: Das Genom eines Organismus ist nicht stabil, sondern wandelt sich stetig. Bei den unzähligen Zellteilungen verändert sich die Struktur des Genoms. Der Körper enthält ein Mosaik aus Zelltypen mit unterschiedlicher Genomstruktur.

Schon bei der ersten Zellteilung der befruchteten Eizelle kann es zu Verschiebungen, Verlusten oder Vervielfachungen von DNA-Sequenzen kommen. Dann trägt dieser Organismus später in der Hälfte seiner Körperzellen die neuen Abweichungen, nämlich in allen Nachkommen der veränderten Tochterzelle dieser Eizelle. Je später in der Entwicklung solche Mutationen auftreten – und offenbar geschieht dies andauernd –, desto weniger Zellverbände sind schließlich im erwachsenen Körper davon betroffen.

Das 21. Jahrhundert: Das erste Bakterium mit synthetischem Genom

Avery übertrug Gene von einem Bakterientyp in einen anderen Bakterientyp. Bei der Klonierung von Dolly wurde ein natürliches Genom mit über 20.645 Genen in die Eizelle übertragen. 2010 nahm der Biochemiker Craig Venter von beiden Ansätzen etwas und fügte etwas Neues hinzu: Sein Forscherteam baute aus einzelnen DNA-Nukleotiden das komplette Genom des Bakteriums Mycoplasma mycoides, in leicht abgewandelter Form, in einem eukaryotischen Einzeller, der Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae), zusammen. Dann übertrug es das Genom aus der Bäckerhefe in das Bakterium Mycoplasma capricolum [5].

Um dieses synthetische Genom vom natürlichem Genom von Mycoplasma mycoides unterscheiden zu können, bauten die Wissenschaftler zusätzliche DNA-Sequenzen als Erkennungsmerkmal ein. Diese DNA-Sequenzen eines Eukaryoten machten das bakterielle Genom zu einem hybriden Genom. Diese DNA-Sequenzen ergaben übersetzt in den Einbuchstabencode der Aminosäuren, die Namen von 46 Mitgliedern des Forscherteams. Zusätzlich zu den Forschernamen waren noch drei Zitate enthalten:

„To live, to err, to fall, to triumph, to recreate life out of life„.

James Joyce

„See things not as they are, but as they might be„.

Robert Oppenheimer (vermutet)

„What I cannot build, I cannot understand“

Richard Feynman

Die Wissenschaftler entwickelten also einen neuen Code in einem Code in einem Code.

Das Experiment war eine technisch bedeutsame Leistung, hinter der 15 Jahre Arbeit steckten. Bisher war eine solche Synthese nur bei viel kleineren DNA-Sequenzen gelungen. Und je größer das Genom, umso größer die technischen Schwierigkeiten bei seiner künstlichen Synthese.

Mit dem neuen Genom produzierte das ehemalige M. capricolum nur noch Proteine von M. mycoides und übernahm dessen Erscheinungsbild. Die Bakterien entwickelten sich normal und konnten sich sogar vermehren. Die Forscher nannten das erste Bakterium mit künstlich hergestelltem Genom M. mycoides JCVI-syn1.0.

Ich finde an diesem Experiment zwei Dinge bemerkenswert:

1. Es ist ein weiterer Beleg dafür – und das in einem Ausmaß, das weit größer ist als Avery in seinem Zitat bereits angedeutet hat – das DNA das transformierende Prinzip ist.

2. Es ist fast die Umkehrung eines zellbiologischen Prozesses, der vor mehr als einer Milliarden Jahren stattfand und den ich am Anfang dieses Artikels beschrieb: Damals wurde ein bakterielles Genom geraubt, diesmal wurde ein bakterielles Genom gespendet. Damals wurde in einer eukaryotischen Zelle, bis auf einen kleinen Rest, ein bakterielles Genom fast komplett zerstört. Zusätzlich wurde ein kleiner Teil der bakteriellen Gene in das eukaryotische Genom eingebaut. Diesmal wurde in einer eukaryotischen Zelle, bis auf einen kleinen Rest, fast ein komplettes bakterielles Genom hergestellt. Es wurde ein kleiner Teil künstlicher eukaryotischer Sequenzen in das Bakteriengenom eingebaut.

Fußnoten

1. Das Bakterium Mycoplasma genitalium, welches in den Geschlechtsorganen des Menschen vorkommt, besitzt mit 525 Genen das kleinste bekannte natürliche Genom. Forscher des J. Craig Venter Institute (JCVI) entwickelten das Bakterium Mycoplasma mycoides JCVI-syn3.0, das ein künstliches Genom mit nur 473 Genen hat.

2. Bei den Viren können sich Gene auch in der RNA befinden. Es gibt also Viren mit Genomen aus RNA. Viren sind aber nicht wie Bakterien Einzeller, sondern bestehen überhaupt nicht aus Zellen. Sie werden deshalb auch nicht als Lebewesen angesehen.

3. Das Klonschaf 6LL3 wurde nach der amerikanischen Country-Sängerin Dolly Parton benannt.

4. Der Euter besteht aus verschiedenen Zelltypen. Einer davon ist die Epithelzelle. Dabei handelt es sich um eine polare Zelle, die eine apikale und eine basale Seite aufweist. Die apikale Seite zeigt in Richtung der Epitheloberfläche, die wiederum nach außen (z. B. bei der Haut) oder zum Lumen hin weist (z. B. beim Darm oder Drüsen). Die basale Seite verbindet die Epithelzellen über eine Basallamina mit dem darunterliegenden Gewebe.

5. Diese Aussage stimmt nur für Dollys 20645 Protein-kodierende Gene, die sich im Zellkern befinden. Die Mitochondrien der Zelle enthalten auch DNA mit 13 Protein-kodierenden Genen. Der Anteil dieser mitochondrialen Gene an Dollys Genen ist aber kleiner als 0.1 % und damit vernachlässigbar. Die Fusion führt die Mitochondrien der Epithelzelle und der Eizelle zusammen.  Die mitochondrialen Gene von Dolly stammen also von der Spenderin der Eizelle und der genetischen Mutter.

Weiterführende Literatur

Zum 10. Todestag von Dolly dem Klonschaf

1. Koonin EV (2014) Bacterial genes in eukaryotes: relatively rare but real and important (Comment on DOI 10.1002/bies.201300095. Bioessays, 36(1):8.

2. Ji P, Jayapal SR, Lodish HF (2008) Enucleation of cultured mouse fetal erythroblasts requires Rac GTPases and mDia2. Nat Cell Biol.,10(3):314-321.

3. Avery OT, Macleod CM, McCarty M (1944) Studies on the Chemical Nature of the Substance Inducing Transformation of Pneumococcal Types : Induction of Transformation by a Desoxyribonucleic Acid Fraction Isolated From Pneumococcus Type III. J. Exp. Med., 79(2): 137-158.

4. Wilmut I, Schnieke AE, McWhir J, Kind AJ, Campbell KH (1997) Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells. Nature, 385 (6619):810-813.

5. Gibson, D. G.; Glass, J. I.; Lartigue, C.; Noskov, V. N.; Chuang, R.-Y.; Algire, M. A.; Benders, G. A.; Montague, M. G.; Ma, L.; Moodie, M. M.; Merryman, C.; Vashee, S.; Krishnakumar, R.; Assad-Garcia, N.; Andrews-Pfannkoch, C.; Denisova, E. A.; Young, L.; Qi, Z.-Q.; Segall-Shapiro, T. H.; Calvey, C. H.; Parmar, P. P.; Hutchison, C. A.; Smith, H. O.; Venter, J. C. (2010) Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome“. Science. 329 (5987): 52–56.

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Bioinformatiker modellieren mit dem Computer Stoffwechselwege von Bakterien und helfen damit Bakteriologen definierte Nährmedien für Bakterien herzustellen. Mit diesen Nährmedien können Bakteriologen dann Reinkulturen von Bakterien anlegen.

Infektionskrankheiten können Patienten ziemlich schnell außer Gefecht setzen und im schlimmsten Fall zu einer Pandemie führen. Anhand der Symptome hat der Arzt meist einen ersten Krankheitsverdacht. Da unterschiedliche Krankheitserreger jedoch gleiche Symptome verursachen können, ist für die Wahl der Therapie der Nachweis des speziellen Krankheitserregers wichtig. Hat der Arzt ein bestimmtes Bakterium in Verdacht, ist ein Verfahren es direkt nachzuweisen das Anlegen einer Bakterienkultur.

Dafür schickt der Arzt die Proben des Patienten, wie Stuhl, Harn oder Blut an ein mikrobiologisches Labor. Dort überführt der Bakteriologe die Proben in eine flüssige Nährbouillon oder auf einen festen Nährboden.

Definierte Nährmedien für Bakterien

Komplexe Nährmedien wie z. B. das bekannte LB-Medium enthalten Nährstoffe, die nicht näher chemisch definiert sind, wie zum Beispiel Fleischextrakte, Hefeextrakte und Albumin. Komplexmedien werden sehr häufig verwendet und erlauben das Wachstum fast aller Bakterienarten.

Wenn das Bakterium aber in einem komplexen Nährmedium nicht wächst, versuchen es die Bakteriologen mit einem definierten Nährmedium. Definierte Nährmedien enthalten nur Zusätze wie bestimmte Zucker, Aminosäuren, Proteine, Vitamine, anorganische Salze und Spurenelemente, die im Einzelnen bekannt und exakt chemisch definiert sind. Definierte Nährmedien sind auf die Bedürfnisse bestimmter Bakterienarten zugeschnitten. Im Englischen sprechen die Bakteriologen in diesem Zusammenhang von „fastidious bacteria” das sind Bakterien mit gehobenen kulinarischen Ansprüchen, bei denen es nicht unter 4 Sterne-Medium geht. Neisseria gonorrhoeae, der Erreger der Gonorrhoe gehört z. B. zu den Bakterien dieser Gruppe.

In der medizinischen Bakteriologie werden meist runde Kunststoffschalen mit einem festen Nährboden aus Agar, sogenannte Agarplatten, benutzt. Die Proben werden auf die Nährbodenoberfläche hauchdünn aufgetragen (Ausstrich). Der Bakteriologe will damit erreichen, dass die Bakterien vereinzelt auf dem Nährboden zu liegen kommen.

Aus jedem einzelnen Bakterium entsteht dann unter idealen Lebensbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit, pH-Wert usw.) in kurzer Zeit eine Bakterienkolonie, die aus den Klonen des einzelnen Bakteriums entstanden ist, eine sogenannte Reinkultur. Um eine Reinkultur zu ermöglichen, muss das verwendete Kulturgefäß so mit einem Deckel verschlossen werden, dass andere Bakterien und Pilze nicht von außen eindringen können.

Nach dem Ausstreichen werden die Agarplatten in den Inkubationsschrank gestellt, wo die Bakterien wachsen und sich vermehren. Dafür werden im Inkubationsschrank spezifische Temperaturen, pH-Werte sowie der passende Sauerstoffgehalt eingestellt.

An der Form, der Farbe und mit anschließenden molekularbiologischer Untersuchungen wie  z. B. der PCR kann der Bakteriologe dann die Bakterienart bestimmen. Möchte der Arzt, dass das Bakterium auf spezifische Antibiotikaresistenzen untersucht wird, gibt der Bakteriologe dem Nährmedium ein Antibiotikum hinzu. Dann handelt es sich um ein Selektivmedium. Der Bakteriologe fertigt dann für den Arzt sogenannte Antibiogramme an, die entsprechende Informationen über spezifische Antibiotikaresistenzen enthalten.

Credit: Dr Graham Beards at en.wikipedia [CC BY-SA 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) or GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)], via Wikimedia Commons Zwei Agarplatten mit Bakterienkulturen. Aus den weißen Scheiben fließen jeweils verschiedene Antibiotika auf das Nährmedium. Die Bakterienkultur links reagiert auf alle getesteten Antibiotika empfindlich, während die rechts nur empfindlich gegenüber drei der sieben getesteten Antibiotika ist.

Reinkulturen von Bakterien

Warum sind Reinkulturen für Diagnose und Therapie so wichtig?

1.    wegen der Koch’schen Postulate
2.    um den lebenden Erreger untersuchen zu können
3.    um Antibiotikaresistenzen zu testen
4.    um möglichst viel Untersuchungsmaterial für Experimente zu haben
5.    um einen Referenzstamm zu haben, gegen den die Bakteriologen ähnliche Bakterienstämme vergleichen können

Leider lassen sich nicht von allen Bakterien, die beim Menschen Krankheiten verursachen, Reinkulturen anlegen. Oft liegt das daran, dass sich die Bakterien in einem komplexen Nährmedium nicht vermehren und die Bakteriologen nicht wissen, welche spezifische Zusammensetzung von organischen Substanzen ein definiertes Nährmedium enthalten muss, damit ein bestimmtes Bakterium darin wächst und sich vermehrt.

Über 40 Jahre hatten die Bakteriologen dieses Problem beim Bakterium Tropheryma whipplei, dem Erreger der Whipple-Krankheit, die erstmals 1907 von dem Medizin-Nobelpreisträger George Hoyt Whipple beschrieben wurde [1].Tropheryma whipplei gehört ebenso wie Mycobacterium tuberculosis, dem Erreger der Tuberkulose und Mycobacterium leprae, dem Erreger der Lepra zu den Actinobakterien. 2003 wurde das komplette Genom des Bakteriums sequenziert [2]. Es besitzt ein kleines Genom mit ca. 927 000 Basenpaaren, 808 Protein-kodierenden und 54 RNA-kodierenden Genen.

Stoffwechselwege von Bakterien

Mit dem Computer analysierten Didier Raoult und sein Forscherteam von der Universität Marseille das T. whipplei- Genom um Hinweise zu den Stoffwechselwegen des Bakteriums zu sammeln. Dafür benutzten sie das Programm KEGG Mapper – Reconstruct Pathway

Dieses Programm durchsucht das Genom nach den spezifischen Genen bzw. Enzymen, die für die verschiedenen Stoffwechselwege notwendig sind, und vergleicht das Gefundene mit den Einträgen in seiner Datenbank, die sämtliche Stoffwechselwege gespeichert hat. Anhand dieser Informationen rekonstruiert (modelliert) das Programm dann die Stoffwechselwege, die in dem Bakterium vorhanden und listet die auf, die nicht vorhanden sind.

Im Fall von Tropheryma whipplei sagte das Programm voraus, das dem Bakterium die Stoffwechselwege für die Synthese der Aminosäuren Histidin, Tryptophan, Leucin, Arginin, Prolin, Lysin, Methionin, Cystein, und Asparagin komplett fehlen. Zusätzlich besitzt das Bakterium keinen Zitratzyklus und kann somit nicht die Aminosäuren Glutamat und Glutamin herstellen. Die Folge davon ist, dass es auch nicht die Aminosäuren Aspartat, Threonin, Valin und Isoleucin herstellen kann, denn für ihre Synthese ist Glutamat Ausgangsstoff. Schließlich fehlte auch Prephenat-Dehydratase, ein Enzym, das für die Synthese von Phenylalanin benötigt wird.

Der Stoffwechselweg für die Biosynthese der Aminosäure Isoleucin mit den Enzyme-Classification (EC)-Nummern

Aufgrund der Ergebnisse dieser Modellierung zogen die Bakteriologen den Schluss, das Tropheryma whipplei bestimmte Aminosäuren vom infizierten Wirt klaut, indem es sie durch seine Membrantransportsysteme in sein Zellinnere schleust.

Die Bakteriologen stellten also ein definiertes Nährmedium her, das die fehlenden Aminosäuren enthielt und ….(bitte hier Trommelwirbel einfügen)

Siehe da, es funktionierte!

Es gelang ihnen eine Reinkultur von Tropheryma whipplei anzulegen [3]. Mit dem gleichen Ansatz gelang es später anderen Wissenschaftlern Reinkulturen der Bakterien Xyllela fastidiosa [4], Leptospirillum ferrodiazotrophum [5], Coxiella burnetii [6] herzustellen.

Epilog

Treffen sich ein Bakteriologe, ein Biochemiker und ein Bioinformatiker – das muss nicht immer der Anfang eines Witzes sein, sondern kann auch der Beginn einer erfolgreichen interdisziplinären Zusammenarbeit sein.

Weiterführende Literatur

1. Whipple G H. (1907) A hitherto undescribed disease characterized anatomically by deposits of fat and fatty acids in the intestinal and mesenteric lymphatic tissues. Bull Johns Hopkins Hosp.;18:382–391.

2. Raoult D, Ogata H, Audic S, Robert C, Suhre K, Drancourt M, Claverie JM. (2003) Tropheryma whipplei Twist: a human pathogenic Actinobacteria with a reduced genome. Genome Res 13:1800-1809.

3. Renesto P, Crapoulet N, Ogata H, La Scola B, Vestris G, Claverie J.-M, Raoult D (2003) Genome-based design of a cell-free culture medium for Tropheryma whipplei Lancet, 362 (9382):447-449.

4. Lemos EG, Alves LM, Campanharo JC. 2003. Genomics-based design of defined growth media for the plant pathogen Xylella fastidiosa. FEMS Microbiol. Lett. 219:39–45.

5. Tyson GW, Lo I, Baker BJ, Allen EE, Hugenholtz P, Banfield JF. 2005. Genome-directed isolation of the key nitrogen fixer Leptospirillum ferrodiazotrophum sp. nov. from an acidophilic microbial community. Appl. Environ. Microbiol. 71:6319–24.

6. Omsland A, Cockrell DC, Howe D, Fischer ER, Virtaneva K, et al. 2009. Host cell-free growth of the Q fever bacterium Coxiella burnetii. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106:4430–34.

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Vor ca. drei Monaten las ich in dem Magazin Philosophy Now den Aufsatz „Facts & Opinions“ von Christoffer Lammer-Heindel [1]. Lammer-Heindel weist darin auf den weitverbreiteten Irrtum hin, dass Fakten und Meinungen Gegensätze sind, und erklärt warum, dass nicht der Fall ist.

Ich vergaß diesen Aufsatz wieder, bis der britische Wörterbuchverlag Oxford Dictionaries letzten Mittwoch auf seiner Website das englische internationale Wort des Jahres bekannt gab. Es handelt sich um den Begriff „post-truth“, auf Deutsch übersetzt mit „postfaktisch. Um etwas über die Hintergründe dieses Begriffs zu erfahren las ich einen Blogartikel von Sascha Lobo über die Post-Truth- Politics im US-Wahlkampf 2012.  In diesem Artikel stieß ich auf folgendes Zitat von Daniel Patrick Moynihan:

„Jeder hat das Recht auf eine eigene Meinung, aber niemand hat das Recht auf eigene Fakten“

Wenn ich die Erläuterungen von Lammer-Heindel in seinem Aufsatz richtig verstanden habe,  hat Moynihan damit meistens recht aber nicht immer. Es gibt Fälle da müssen wir genauer hinschauen.

Warum?

Fakten und Meinungen sind keine Gegensätze. Wer so denkt, macht nach Lammer-Heindel einen Kategorienfehler. Fakten stehen im Gegensatz zu Nicht-Fakten. Meinungen stehen im Gegensatz zu begründeten Urteilen.

Fakten

Ein Fakt ist ein Zustand, in dem etwas ist z. B. Das Auto ist blau. (Im Folgenden kursiv gedruckt, wenn ich mich auf den Fakt beziehe und nicht die Aussage darüber.)

1. Möglichkeit

Ich kann über diesen Zustand eine Aussage machen, die entweder wahr oder falsch ist (und sich in unserem Beispiel leicht überprüfen lässt).

Aussage: Das Auto ist rot.
Fakt: Das Auto ist blau.

2. Möglichkeit

Ich kann keine Aussage über diesen Zustand machen. Ich kann z. B. keine Aussage über die Farbe des Autos machen, weil ich blind bin.

Fakt: Das Auto ist blau.

Ein Fakt, über den ich nichts weiß, aber etwas wissen kann.

Eine Gravitationswelle ist ein Fakt, von dem wir vorher nicht wussten, aber jetzt etwas wissen.

Es gibt Fakten über, die wir nie etwas wissen werden. Es sind Zustände der Welt bzw. des Universums, jenseits unseres Erkenntnisvermögens.

Manchmal bin ich in der Lage ein Fakt zu schaffen also einen Zustand herbeizuführen. In unserem Beispiel könnte ich z. B. das Auto rot lackieren. Fakten können an Menschen gebunden sein müssen aber nicht. Das heißt Fakten können abhängig von Menschen sein müssen aber nicht.

Meinungen

Meinungen sind Konstrukte unseres Geistes, sie sind das, was Menschen über – Zustände von etwas – glauben, wobei sie größtenteils ihrem Bauchgefühl folgen. In diesem Sinne müssen Meinungen an Menschen gebunden sein. Nehmen wir an unser Auto, steht in einer dunklen Garage. Ich kann nichts sehen und ich habe das Auto vorher noch nie gesehen.

Ich meine: Das Auto ist blau. Diese Meinung kann wahr oder falsch sein und ich kann sie sprachlich äußern in Form einer Aussage.

Ich kann die Meinung haben „Das Auto ist blau“ und  „Das Auto ist blau“ kann gleichzeitig ein Fakt sein. Meinung und Fakt schließen sich also nicht zwangsläufig aus.

Zurück zum Zitat von Daniel Patrick Moynihan.

Da ich manchmal Fakten schaffen kann, könnte es sein das ich in dieser Situation auch das Recht dazu habe.

Ein Beispiel (es gibt bestimmt viel viel viel bessere):

Meine Wohnungstür ist offen. Mein besoffener aggressiver Nachbar brüllt im Treppenhaus herum und randaliert. Ich schließe meine Wohnungstür ab (schaffe einen Fakt), damit er nicht meine Wohnung betritt. Ich will mich schützen schließlich habe ich ein Recht auf körperliche Unversehrtheit.

Weiterführende Literatur

1. Christoffer Lammer-Heindel (2016) Facts & Opinions, Philosophy Now, Issue 115, 23-25.

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James Bond, der weltberühmte Geheimagent des britischen M16, verdankt seinen Namen einem amerikanischen Vogelkundler.

Der britische Schriftsteller Ian Fleming, der diese Romanfigur schuf, beobachtete auf seinem Anwesen auf Jamaika sehr gerne Vögel. Um mehr über deren Lebensweise und Vorkommen zu erfahren, hatte er sich die Bibel der lokalen Vogelbeobachter Birds of the West Indies gekauft. Als er 1952 den Roman Casino Royale schrieb und über den Namen der Hauptfigur nachdachte, fiel sein Blick auf den Bucheinband und den Namen des Autors. James Bond

„At that time one of my bibles was, and still is, Birds of the West Indies by James Bond, and it struck me that this name, brief, unromantic and yet very masculine, was just what I needed and so James Bond II was born.“

schrieb er 1961 Bonds Ehefrau.

Dieser Tag war der Geburtstag des Geheimagenten James Bond II – dieser Tag jährt sich heute jedoch nicht. Heute ist der Geburtstag des Vogelkundlers James Bond.

James Bond (4. Januar 1900 – 14. Februar 1989) war 50 Jahre lang einer der führenden Experten für die Vogelwelt der karibischen Inseln. Sein Interesse für Vögel war bereits im Teenageralter erwacht als der 11-jährige seinen Vater, einen reichen Börsenmakler und Hobbyvogelkundler, auf eine Expedition zum Fluss Orinoco in Venezuela begleitet hatte.

Er besuchte das englische Jungeninternat Harrow und später die Universität Cambridge, wo er sich aber nicht in Biologie einschrieb. Nach dem Studium arbeitete er in einer Bank. Aber Vögel waren die große Leidenschaft seines Lebens und so kündigte er diesen Job, unternahm Expeditionen und arbeitete fortan unbezahlt für Philadelphias Akademie der Naturwissenschaften als Kurator für Vogelkunde. Er hatte das Glück, das seine Familie so wohlhabend war, dass sie ihm so ein Leben ermöglichen konnte.

1925 bereiste er für Feldforschungen den Amazonas flussaufwärts. Sein Forschungsthema war das Brutverhalten der Vögel. Er leistete dabei Pionierarbeit für eine Besiedlungstheorie, die annimmt, dass die Vögel der Karibik von nordamerikanischen Vögeln abstammen – statt von südamerikanischen, wie viele Vogelkundler damals glaubten.

Diese Theorie beschrieb er erstmals 1933 in einem Vortrag, mit dem Titel The Birds of the West Indies, vor der Amerikanischen Philosophischen Gesellschaft. Jamaika spielte in dieser Theorie eine wichtige Rolle, da er glaubte, dass diese Insel die geografische Scheidelinie zwischen nordamerikanischen und südamerikanischen Vogelarten darstellte.

Aus dem Vortragsmanuskript wurde 3 Jahre später ein Buch mit dem Titel A Field Guide to the Birds of the West Indies, das eine detaillierte Beschreibung von ca. 400 Vogelarten allerdings noch keine Farbtafeln enthielt. In späteren Auflagen wurde das Buch in Birds of the West Indies umbenannt und erhielt Farbtafeln.

Obwohl bereits acht Romane erschienen waren, kannte James Bond Ian Flemings Romanfigur bis 1961 nicht und er wusste erst recht nicht, dass er selbst der Namenspatron des berühmten Geheimagenten war. Da erschien in der Sunday Times eine Rezension zur Neubearbeitung seines Buchs Birds of the West Indies. Diese Rezension war voller Hinweise auf verschiedene Smith & Wesson Revolver und spezielle Sexualpraktiken.

Bond und seine Frau waren von dieser Rezension schockiert und begannen daraufhin eine intensive Recherche. Sie wurden schließlich von ihrem Textilreiniger auf Ian Flemings Interview aufmerksam gemacht, was kurz vor dieser Rezension im Playboy erschienen war. Nun ergab alles einen Sinn. Bonds Ehefrau Mary¹, selbst eine Schriftstellerin, schrieb mit dem Absender JB authenticus daraufhin Ian Fleming und beschwerte sich bei ihm über die Peinlichkeiten, die ihnen der Namensklau beruflich und gesellschaftlich bereitet hatte.

Fleming zeigte Reue und bot ihnen eine Wiedergutmachung an.

“I must confess that your husband has every reason to sue me…In return, I can only offer your James Bond unlimited use of the name Ian Fleming for any purpose he may think fit.”

Perhaps one day your husband will discover a particularly horrible species of bird which he would like to christen in an insulting fashion by calling it Ian Fleming.”

Anyway I send you both my most affectionate regards and good wishes, and should you ever return to Jamaica I would be very happy indeed to lend you my house for a week or so, so that you may inspect in comfort, the shire where the second James Bond was born.”

Der nervige Rummel hielt noch eine Weile an: Die Bonds erhielten von weiblichen James Bond-Fans, die sich einen Spaß machen wollten, anonyme Anrufe: Mary beantwortete diese Anrufe sehr souverän mit “Yes, James is here, but this is Pussy Galore and he’s busy now.”

Im Februar 1964 machte James Bond eine Expedition nach Jamaika. Er und seine Frau besuchten dabei Fleming unangekündigt auf seinem Anwesen Goldeneye. Der überraschte Fleming war gerade in einem Interview mit dem kanadischen Fernsehen (C.B.C., Canadian Broadcasting Company) und sagte zu dem Filmteam:

“This is a bonanza for the C.B.C.! I never saw the man before in my life but here he is, the real James Bond.”

und zu James Bond sagte er:

“This’ll sell even more of your books and mine!”

Während Fleming mit dem Interview fortfuhr, gingen die Bonds mit Flemings Frau zum Strand der Villa. Als die Bonds nach dem gemeinsamen Mittagessen gingen, schenkte Fleming Bond zum Abschied seinen neuesten Roman² Man lebt nur zweimal mit der Widmung

“To the real James Bond, from the Thief of his Identity, Ian Fleming. Feb. 5, 1964 – a great day!”

In dem folgenden Videoclip, der an diesem Tag gedreht wurde, erzählt Fleming, wie er zu dem Namen seiner Romanfigur kam, und zeigt auch das Buch Birds of the West Indies.

Es blieb bei dieser einmaligen Begegnung zwischen dem Vogelkundler James Bond und dem Schriftsteller Ian Fleming, der sechs Monate nach diesem Treffen starb.

Im Film Stirb an einem anderen Tag (2002) benutzt James Bond (Pierce Brosnan) auf Kuba dieses Buch, um sich gegenüber Jinx (Halle Berry) als Vogelkundler auszugeben.

Es wäre schön gewesen, hätte der Vogelkundler James Bond diese Szene noch sehen können.

Fußnoten

1. Bonds Ehefrau, Mary Fanning Wickham Bond, veröffentlichte 1966 ein Memoir mit dem Titel How 007 Got His Name.

2. Das Buch mit dieser Widmung wurde im Dezember 2008 für 84,000 US-Dollar verkauft.

Weiterführende Links

Der James-Bond-Vogel lebt noch

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Bei rund 30.000 Insektenarten in Deutschland gab es zahlreiche Vorschläge für das Insekt des Jahres 2017. Ende November 2016 hat ein Kuratorium, dem namhafte Insektenkundler und Vertreter wissenschaftlicher Gesellschaften und Einrichtungen angehören, von den vorgeschlagenen Insekten die Europäische Gottesanbeterin (Mantis religiosa) zum Insekt des Jahres 2017 gewählt. Wäre es nach mir gegangen, hätte die Orchideenmantis (Hymenopus coronatus) gewonnen aber die ist leider in Deutschland nicht heimisch¹ und somit nicht wählbar. Ich freue mich denoch über die Entscheidung des Kuratoriums, denn mit der Gottesanbeterin² wurde ein evolutionsgeschichtlich recht modernes Insekt gewählt.

Credit: By Alvesgaspar (Own work) [GFDL or CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons Die Europäische Gottesanbeterin (Mantis religiosa) Insekt des Jahres 2017

Die Geschichte der Insekten begann vor etwa 400 Millionen Jahren. Die Urinsekten (Apterygota) waren flügellose und bodenständige Tiere. Sie lebten am oder im feuchten Boden und fraßen die, von Bakterien zersetzten, Pflanzenreste. Zu diesen Urinsekten gehört auch das sehr bekannte Silberfischchen (im Volksmund „Zuckergast“ genannt.)

Vor etwa 370 Millionen Jahren begann die Zeit der Fluginsekten (Pterygota). Im Gegensatz zu den Urinsekten tragen diese Insekten Flügel³. Ab der Kreidezeit, vor rund 145 Millionen Jahren, ist ihre weitere Evolution gekennzeichnet durch ihre Beziehungen zu den Landpflanzen: Viele Fluginsekten bewohnen nun ausgewählte Pflanzenarten, von denen sich auch ihre Larven ernähren. Um welche Pflanzen es sich handelt, verrät z. B. bei Kartoffelkäfer und Zwiebelfliege schon der Name.. Aus den Fressbeziehungen zwischen Pflanzen und Fluginsekten entwickelte sich später die erfolgreiche Symbiose zwischen bestäubenden Fluginsekten und Blütenpflanzen. Die Fluginsekten transportieren den Pollen von einer Blüte zu einer anderen und erhöhen so die Wahrscheinlichkeit einer Bestäubung. Dabei leben sie von dem proteinhaltigen Blütenstaub und dem zuckerreichen Nektar.

Besonders Hautflügler (Hymenoptera), Schmetterlinge (Lepidoptera) und Zweiflügler (Diptera) treten als Bestäuber hervor. Die Hautflügler machen etwa die Hälfte der blütenbestäubenden Insektenarten aus. Allen voran sind die sozialen Stechimmen zu nennen vor allem Bienen und Hummeln. Durch ihre Blütenstetigkeit werden speziell die Honigbienen zu besonders wichtigen Bestäubern zahlreicher Kulturpflanzen.

Im Laufe ihrer Evolution haben die Fluginsekten dann ihr Nahrungsspektrum ausgeweitet. Fluginsekten begannen Insekten, zu fressen. Die ersten Fleischfresser erschienen auf der Bühne der Evolution. Die Gottesanbeterin gehört zu dieser Gruppe von Fluginsekten.

Die Gottesanbeterin ist eine Lauerjägerin, die mit ihrer Umgebung verschmilzt und darauf wartet, dass ein Beutetier in ihre Nähe kommt, um dann blitzschnell mit ihren scharfen, gebogenen Klauen zuzuschlagen. Wer schon mal versucht hat – und sehr oft erfolglos – mit der Hand eine Fliege zu erschlagen, der weiß, wie schnell die Viecher sind. In dem folgenden Video, das zeigt, wie eine Gottesanbeterin eine Fliege greift, macht sie einem Ninja alle Ehre. (Hier sieht man allerdings eine Orchideenmantis und keine Europäische Gottesanbeterin.) Der Fangschlag dauert nur 50 bis 60 Millisekunden – das ist etwa sechsmal schneller, als ein Lidschlag des menschlichen Auges.

Die Fangbeine der Gottesanbeterin

Insekten sind Sechsbeiner. Ihr Körper gliedert sich in Kopf, Brust und Hinterleib. Der Brustabschnitt bildet einen starren Kasten. Die drei an der Bauchseite liegenden Brustsegmente prosternum, mesosternum, metasternum tragen jeweils ein Beinpaar.

Credit: By Original: User:Al2Derivative work: GiancarlodessiDerivative work: Georg-Johann (Own work) [GFDL or CC BY 3.0], via Wikimedia Commons Schemazeichnung einer Stubenfliege (Musca domestica) I: Kopf; II: Brust III: Hinterleib 17: prosternum 19: mesosternum 21: metasternum

Das Fangbein einer Gottesanbeterin Oberschenkel (Femur) und Schienbein (Tibia) sind auf der Innenseite mit Dornen versehen und können wie ein Taschenmesser zusammengeklappt werden Durch Vorschnellen der langen Beine wird die Beute ergriffen. Mit diesen Fangbeinen kann die Gottesanbeterin Libellen aus der Luft fangen und gepanzerte Käfer zerquetschen.

So wurde die Gottesanbeterin vom Sechsbeiner zum Vierbeiner. Was uns Menschen als Zweibeinern bekannt vorkommen sollte. Denn schließlich waren unsere Vorfahren Vierbeiner und deren Vorderbeine, die ursprünglich dem Laufen dienten, wurden in Arme und Hände umgewandelt – mit denen wir heute Dinge greifen, heben und gestikulieren. Wohin könnte eine weitere Evolution der Vorderbeine der Gottesanbeterin führen? Vermutlich hören wir demnächst das sie sägen, stricken und Gitarre spielen

Scherz beiseite – neuere Forschungen zeigen, dass bei manchen Arten der Gottesanbeterin die Fangbeine an der Innenseite an bestimmten Stellen auffällig gefärbt sind und sie mit diesen Fangbeinen, innerhalb ihrer Art, gestikulieren. Verhaltensforscher vermuten, dass sie eine Art Gebärdensprache entwickelt haben. Sollte das tatsächlich der Fall sein, kommen in der Insektenkunde spannenden Zeiten auf uns zu.

Fußnoten

1. Ihr Lebensraum erstreckt sich über die Regenwälder Indiens, Malaysias, Thailands, Javas, Indonesiens, Brunais und Borneos. Sie lebt in mittlerem und höherem Laub- und Blütenwerk und ernährt sich dort von Nektar suchenden Insekten.

2. Die Gottesanbeterin hat ihren Namen von ihrer Körperhaltung. Sie hat ihre Vorderbeine oft angewinkelt; das sieht aus, als würde sie beten. In Deutschland genießt die Europäische Gottesanbeterin nach den Bestimmungen des Bundes-Naturschutz-Gesetzes (BNatSchG) in Verbindung mit der Bundes-Artenschutz-Verordnung (BArtSchV) besonderen Schutz. Deshalb darf sie u. a. weder gefangen noch gehalten werden.

Die Gottesanbeterinnen (Ordnung Mantodea) teilen sich in acht Familien mit insgesamt rund 2150 Arten auf. Sie werden manchmal ungünstigerweise auch Fangheuschrecken genannt und wecken damit falsche Assoziationen, denn sie sind viel näher mit den Schaben (Ordnung Blattodea) als mit den Springschrecken (Ordnungen Caelifera und Ensifera) verwandt. Zu den Springschrecken gehören die Familien Laubheuschrecken (Tettiigonidae) und Feldheuschrecken (Acrididae).

3. Ameisen, Flöhe, Läuse, Bettwanzen, Blattläuse gehören auch zu den Fluginsekten, obwohl sie gar keine Flügel besitzen. Diese Insekten haben ihre Flügel im Laufe der Evolution durch negative Selektion verloren. Dass ihre Vorfahren Flügel besaßen, schließen Evolutionsbiologen daraus, dass es entweder innerhalb der Art zeitweise geflügelte Tiere gibt, wie bei den Ameisen und Blattläusen, oder daraus, dass nahe verwandte Formen Flügel haben, wie bei den Bettwanzen.

4. Wegen der vielen nagelscharfen Dornen muss die Gottesanbeterin ihre Fangbeine mehrmals täglich reinigen. Beutereste etwa können Pilzbefall bewirken und der ist für sie äußerst gefährlich.

Weiterführende Literatur

Praying Mantis Looks Like a Flower—And Now We Know Why

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In der Ausgabe 03/16 von Leibniz, dem Magazin der Leibniz-Gemeinschaft, schreiben Christine Burtscheidt und Christoph Herbort in dem Artikel Forschungspolitik: Politikberatung:

„Es ist umstritten, in welchem Verhältnis Wissenschaft und Politik zueinander stehen sollten. Wer hat das letzte Wort? Beratende oder Beratene? Im technokratischen Modell, das auf den Soziologen Helmut Schelsky zurückgeht, ist es die Wissenschaft. Sie beschneidet den Spielraum der Politik massiv. Nicht von Werten und Weltanschauungen geleitete Menschen entscheiden – sondern durch Forschung generierte Fakten. Das auf den Ökonom Max Weber zurückgehende dezisionistische Modell sieht die Politik in übergeordneter Position. Es fußt auf einer strikten Rollentrennung: Politiker entscheiden über Ziele und Mittel politischen Handelns, Wissenschaftler liefern ihnen Wissen zum Erreichen dieser Ziele. Die Politik entscheidet selbst, ob sie sich dieser Erkenntnisse bedient. Einen Mittelweg bildet das durch den Philosophen Jürgen Habermas geprägte pragmatische Modell. Wissenschaft und Politik treten in einen kritischen Austausch, der den wissenschaftlichen Kenntnisstand und die Anforderungen der politischen Praxis berücksichtigt.“

So mal in die Runde gefragt – kann man im technokratischen Modell den Wissenschaftler noch Berater nennen? Meiner Meinung nach nicht, weil hier keine Beratung stattfindet. Im pragmatischen Modell würde ich sagen, dass Wissenschaftler und Politiker – sich (gegenseitig) beraten – also beide Berater sind. Im dezisionistischen Modell ist nur der Wissenschaftler Berater.

Ob Impfpflicht, Homöopathie, Gentechnik, Klimawandel am Ende bleibt im heute verwendeten dezisionistischen Modell die Frage

Was bestimmt die Qualität wissenschaftlicher Politikberatung?

„Politik ist an Machterhalt orientiert und beurteilt Wissen unter politisch-strategischen Gesichtspunkten. Die Wissenschaft ist an der ‚Richtigkeit’ des Wissens orientiert. Zwischen Beratern und Beratenen besteht infolgedessen eine spezifische Asymmetrie: 1) nur die Politiker haben das durch demokratische Wahl verliehene Mandat, Entscheidungen zu treffen; 2) nur die Wissenschaftler verfügen über wissenschaftliches Wissen, die Methoden zu seiner Generierung und die Kompetenz zu seiner Deutung. In diesem asymmetrischen Verhältnis gibt es einen potentiellen Konfliktbereich. Die Deutung des Wissens im Hinblick auf seine Verwendung für Entscheidungen wird legitimerweise auch von den Politikern beansprucht und nicht den Wissenschaftlern allein überlassen. Das Hauptproblem der wissenschaftlichen Beratung ist nun, das nach den Relevanzkriterien der Wissenschaft generierte Wissen so auf politische Themen und Probleme zu beziehen, dass Empfehlungen und Entscheidungen formuliert werden können, die zugleich sachlich angemessen und politisch möglich sind. Oft sind nicht die vermeintlich einzig besten Lösungen gefragt, sondern die unter bestimmten politischen Bedingungen optimalen. Die Qualität wissenschaftlicher Beratung bemisst sich daran, wie gut es ihr gelingt, beide Bezüge miteinander in Beziehung zu bringen. Zur Deckung bringen lassen sie sich nicht.“

Peter Weingart, Zur Aktualität von Leitlinien für ‚gute Praxis‘ wissenschaftlicher Politikberatung in: Leitlinien Politikberatung Berlin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften, S.12-13

Die Gefahren der Politikberatung für den Wissenschaftler und den Politiker

„Die Beziehung, die Wissenschaft und Politik in der Politikberatung eingehen, birgt infolgedessen Gefahren für beide Seiten. Den politischen Akteuren droht Legitimitätsverlust durch von der Wissenschaft kommuniziertes Wissen (z.B. utopische Leistungsversprechungen oder dystopische Bedrohungsszenarien), durch die sie unter Entscheidungszwang entgegen ihren eigenen Überzeugungen und politischen Kalkülen geraten. Sie reagieren darauf dann zuweilen mit sachlich unangemessen erscheinenden Strategien (z. B. mit der Geheimhaltung von Beratungsinhalten, der Auswechslung politisch unbequemer Berater bzw. der Auswahl politisch ‚genehmer’ Experten). Der Wissenschaft droht Legitimitätsverlust in Gestalt von Glaubwürdigkeitsverlust durch die Zuordnung zu Sonderinteressen oder durch den Streit unter Experten und Gegenexperten. Beides kann als Politisierung wahrgenommen werden. Die Wissenschaftler reagieren dann ihrerseits zuweilen politisch unangemessen (z.B. mit dem an die Politik gerichteten Vorwurf der Irrationalität). Die mediale Beobachtung des innerwissenschaftlichen Diskussionsprozesses sowie des Beratungsprozesses stellt eine zusätzliche Randbedingung für die Gefährdung von Legitimität und Glaubwürdigkeit dar.“

Peter Weingart, Zur Aktualität von Leitlinien für ‚gute Praxis‘ wissenschaftlicher Politikberatung in:  Leitlinien Politikberatung Berlin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften, S. 13

Weiterführende Literatur

Leitlinien Politikberatung Berlin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften

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Die verborgene Fünffachsymmetrie der DNA nimmt man nur wahr, wenn man in sie hineinschaut und seine Vorstellungskraft bemüht.

Die beiden Helices der DNA-Doppelhelix umlaufen im Raum, wie Wendeltreppen, einen imaginären Zylinder in antiparalleler Anordnung. Sie sind in regelmäßigen Abständen, auf ihren Innenseiten, durch Wasserstoffbrücken zwischen Stickstoffbasen miteinander verbunden. Die Basen Adenin (A) und Thymin (T) sowie Cytosin (C) und Guanin (G) bilden durch diese Wasserstoffbrücken jeweils ein sogenanntes Basenpaar.

Credit: By Magladem96 [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) or GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)], via Wikimedia Commons Ich meine diese Abbildung der DNA enthält einen Fehler. Nach meiner Zählung zeigt sie nur neun Basenpaare pro Umlauf einer Helix.

Schaut man längs des imaginären Zylinders in die Doppelhelix hinein und denkt sich die Wasserstoffbrücken der Basenpaare A-T und C-G im Inneren dieses Zylinders jeweils als eine Linie, dann zeigen diese Linien zwei gegeneinander versetzte Pentagramme.

Credit: CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=234026 Das Pentagramm ist das einfachste Sternpolygon. In seinem Innern enthält das Pentagramm ein regelmäßiges Fünfeck. Alle Sehnen und durch Schnittpunkte begrenzte Sehnenteile eines Pentagramms samt äußerem und innerem Fünfeck haben nur vier verschiedene Längen. Davon stehen jeweils aufeinanderfolgende zueinander im Verhältnis des Goldenen Schnitts, d. h. die Verhältnisse: AB : BC , AC : AB , AD : AC sind gleich.

Würde das Teilungsverhältnis nicht dem Goldenen Schnitt entsprechen, dann wären die Spitzen des Pentagramms nicht geschlossen. Und entfielen nicht genau zehn Basenpaare auf einen Umlauf, käme überhaupt keine regelmäßige Fünffachsymmetrie zustande.

„Die Symmetrie ist diejenige Idee, mit deren Hilfe der Mensch im Laufe der Jahrhunderte versuchte, Ordnung, Schönheit und Vollkommenheit zu begreifen und zu schaffen.“

 

Hermann Weyl

Fußnoten

In der Natur ist so ein starrer Zylinder natürlich unpraktisch, da die DNA im Zellkern auf kleinstem Raum zusammengepackt werden muss. Die Basenpaare stapeln sich nicht wie Bücher exakt parallel aufeinander, sondern bilden Keile, die die Helix in die eine oder andere Richtung neigen. Den größten Keil bilden Adenosine, die mit Thymidinen der anderen Helix gepaart sind. Folglich bildet eine Serie von AT-Paaren einen Bogen in der Helix. Wenn solche Serien in kurzen Abständen aufeinander folgen, nimmt das DNA-Molekül eine gebogene Struktur an, welche stabil ist. Dies wird auch Sequenz-induzierte Beugung genannt. Sequenz-induzierte Beugung findet man häufig an wichtigen Stellen im Genom.

Der Beitrag Hidden Figures – Unerkannte Symmetrien der DNA erschien zuerst auf Die Sankore Schriften.

1797 schrieb Goethe die Ballade „Der Zauberlehrling“. Zu dieser Zeit war die Hausarbeit eine sehr anstrengende Tätigkeit – vor allem das Wäsche waschen am Waschtag war eine einzige Quälerei.

In der Waschküche wurde die Wäsche am Abend zuvor im Wäschekessel eingeweicht. Am nächsten Morgen wurden Weißwäsche und Unterwäsche aufgekocht und über dem Waschbrett mit Kernseife gerubbelt. Dann wurde die Wäsche gespült, bis das Wasser wieder klar war.

Walle! walle!
Manche Strecke,
daß, zum Zwecke,
Wasser fließe
und mit reichem, vollem Schwalle
zu dem Bade sich ergieße.

Vom Rubbeln wurden die Fingerkuppen wund und vom Ausspülen der Wäsche die Hände ganz rot und kalt. Zum Schluss wurde die Wäsche durch die Walze gedreht, damit das meiste Wasser ausgedrückt werden konnte.

Heute ersparen uns Waschmaschinen¹ diese Quälerei mit entsprechenden Programmen: Vorwäsche, Kochwäsche, Schleudern. Der Trend geht sogar zu einem Haushalt in dem Haushalts- und Multimedia-Geräte durch bidirektionale Funkstandards, wie WLAN und Bluetooth, miteinander kommunizieren und zentral ferngesteuert werden können – das sogenannte Smart Home.

Smarte Waschmaschinen lassen sich vom Arbeitsplatz aus bedienen, sodass die Wäsche pünktlich zum Trocknen bereitsteht, wenn man nach Hause kommt. Das erfordert aber das Mitführen einer externen Hardware, z. B. eines Smartphones, Tablets oder Laptops.

Eine Zeichnung von Luise Duttenhofer zu Goethes Gedicht „Der Zauberlehrling. Auf einem Sockel mit einem Blütenornament stehend, beschwört der Zauberlehrling den menschgewordenen Besen („Auf zwei Beinen stehe, oben sei ein Kopf“) mit den Worten „Stehe! stehe! denn wir haben deiner Gaben vollgemessen!“, sein Treiben einzustellen, aber dem übereifrigen Lehrling ist das Zauberwort entfallen: „Ach, ich merk es! Wehe! wehe! Hab ich doch das Wort vergessen!“.

Sogenannte Biohacker wollen deshalb die Steuerhardware direkt in den Körper implantieren. So lassen sich z. B. durch unter die Haut eingepflanzte NFC-Chips smarte Schlösser von Haustüren öffnen. NFC steht für Near Field Communication und dient dem Austausch von Informationen zwischen zwei nahe aneinander gehaltenen Geräten oder Gegenständen. Dabei bedeutet „nah“ in der Praxis ein Abstand von weniger als vier Zentimeter.

Durch diese kurze Distanz ist die NFC äußerst sicher gegen das Abhören von außen. Mögliche Täter müssten sich Dir schließlich auf engsten Raum nähern, um Daten auszuspionieren. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist mit maximal 424 KByte/s zwar geringer als die von Bluetooth, reicht aber dennoch, um kleine Datenmengen wie etwa Internet-Links in Sekundenbruchteilen zu verschicken.

Mit NFC lassen sich Bluetooth-Verbindungen leichter herstellen, indem das umständliche Pairing, also das Erstellen von Verbindungsschlüsseln beim erstmaligen Kontakt zweier Geräte entfällt. Wenn Du zum Beispiel zwei Android-Geräte mit NFC-Chip aneinanderhälst, kannst Du mit einem Klick Daten übertragen – zum Beispiel Links, Kontaktdaten oder auch Fotos. Besonders Google fördert die Verbreitung von NFC: alle Smartphones, die mit der Android OS Version 4.0 oder höher laufen, sind standardmäßig NFC-kompatibel.

Der Chemieingenieur Giovanni Traverso vom Massachusetts Institute of Technology in den USA hat eine elektronische Pille hergestellt, die im Magen eines Schweins die Körpertemperatur misst und die Daten mittels WLAN an einen Sendeempfänger schickt, der sich zwei Meter über dem Boden befindet. Eine Zink-Kupfer-Knopfbatterie liefert die Energie für die Pille, die eine Lebensdauer von einer Woche hat.

Hat der alte Hexenmeister
Sich doch einmal wegbegeben!
Und nun sollen seine Geister
Auch nach meinem Willen leben.
Seine Wort‘ und Werke
Merkt ich und den Brauch,
Und mit Geistesstärke
Tu ich Wunder auch.

Haushalts- und Multimediageräte mit Geistesstärke – also mittels Gedanken – zu steuern, wäre für Biohacker eine neurotechnische Herausforderung. Invasive Gehirn-Computer-Schnittstellen² müssten vom Gehirn erzeugte elektrische Nervensignale messen und mittels eines Funkstandards³ an Haushaltsgeräte übertragen. Dort würden diese Signale decodiert und in die gewünschten Computerbefehle umgesetzt werden.

Voraussetzung für diese Umsetzung ist allerdings eine vorausgehende Trainingsphase für das Haushaltsgerät. Der Biohacker muss dabei auf Kommando an bestimmte Tätigkeiten denken, zum Beispiel wie er an der Waschmaschine „Buntwäsche – 30 ºC – Schleudern“ einstellt. Der Computer des Haushaltsgeräts bekommt den Zeitpunkt dieser Vorstellung mitgeteilt und nach 200 Durchläufen⁴, mit entsprechendem Feedback des Biohackers, kann er jenes individuelle Muster von Nervensignalen erkennen, das für dieses Waschprogramm typisch ist⁵. Das bedeutet, das Haushaltsgerät muss fähig zum Deep Learning sein und ein künstliches neuronales Netz enthalten.

Fans des Science Fiction Autors Stanisław Lem werden jetzt an seine Kurzgeschichte „Die Waschmaschinentragödie“ denken. Diese Geschichte erscheint in der Sammlung „Sterntagebücher“ (Aus den Erinnerungen Ijon Tichys V), eine Zusammenstellung verschiedener Reisen des fiktiven Raumfahrers Ijon Tichy. Tichy schildert darin, wie der Konkurrenzkampf zweier Waschmaschinenhersteller zu einem enormen Innovationsdruck bei deren Ingenieuren und Designern führt. In die Waschmaschinen werden Fernseher eingebaut und nach einigen weiteren Verbesserungen erhalten sie schließlich menschliche Gestalt. Diese dient natürlich dem besseren Verkauf. Beispielsweise können sich Männer nun ihre Wäsche von Robotern waschen lassen, die wie berühmte schöne Schauspielerinnen aussehen. Die Waschmaschinen werden nicht nur immer schöner, sondern auch immer smarter (der musste jetzt sein). Schließlich gründen sie eine Gewerkschaft. Die Geschichte ist hier noch nicht zu Ende aber ich will nicht zu viel verraten und kehre zum Text zurück…….Wo waren wir stehen geblieben?

Die gedankengesteuerte Waschmaschine für Biohacker ist also technisch recht aufwendig. Da die meisten, in einem Haushalt lebenden Menschen, keine Biohacker sind, arbeiten die Elektroingenieure und Softwareentwickler des Smart Homes lieber an der endgerätlosen Steuerung über Handzeichen oder Sprachbefehle (wie bei  Siri).

In die Ecke,
Besen! Besen!
Seids gewesen!
Denn als Geister
Ruft euch nur, zu seinem Zwecke,
Erst hervor der alte Meister.

Fußnoten

1. Die erste vollautomatische Waschmaschine kam in Deutschland 1951 auf den Markt.

2. Die Elektronik von solchen Neuroimplantaten darf nicht mit Gasen und Flüssigkeiten innerhalb des Körpers in Verbindung kommen. Doch jeder Kontakt, der Nervensignale misst, erfordert eine elektrische Verbindung ins Gehäuse hinein, die isoliert werden muss. Bei der jahrelangen Nutzung dürfen weder Gehäuse noch Isolationsschichten ernsthaft geschädigt werden noch dürfen sich die elektrischen Kontakte mit den Nervenzellen auflösen.

3. Neurologen implantierten die Gehirn-Computer-Schnittstelle BrainGate, in die motorische Hirnregion des querschnittsgelähmten Matthew Nagle. Dazu drückten sie BrainGate mit einer Luftdruckpistole bei geöffnetem Schädel eineinhalb Millimeter unter die Hirnoberfläche. Von dort leitete es die Nervensignale über 100 Golddrähte durch ein kleines Loch in der Schädeldecke an die Außenwelt. Bedeckt wurde das Ganze von einem Metallsockel, von dem aus ein Kabel zum Computer führte, der die Nervensignale auswertete und übersetzte.

4. Die 200 habe ich nur genannt, um mal eine Hausnummer zu nennen. Ich weiß nicht, was realistisch wäre.

5. Der Neuroethiker Jens Clausen schreibt in „Verschwimmende Grenzen zwischen Menschen und Technik“ (Spektrum Spezial Physik Mathematik Technik 2/15, S. 78):

„Grundsätzliche Limitierungen des Geräts, beispielsweise in der Prognosegenauigkeit der Algorithmen sowie – abhängig davon – in der Zuverlässigkeit der ausgeführten Aktionen, müssen dem Nutzer im Vorfeld bekannt sein. Man könnte nun allerdings argumentieren, wer sich auf die Verwendung eines unsicheren Geräts einlässt, sei auch für resultierende Schäden verantwortlich. Gleichwohl ist es sinnvoll, intentionale Handlungen von Fehlfunktionen des Geräts unterscheiden zu können, um Schadensersatzansprüche und auch mögliche strafrechtliche Relevanz zu beurteilen.“

Weiterführende Literatur

Neuroscience: Converting thoughts into action

Experiments in Thought Control

TED-Talk Hans Rosling: The magic washing machine

Der Beitrag Goethes Zauberlehrling 2.0: Der Biohacker im Smart Home erschien zuerst auf Die Sankore Schriften.

Das neu gegründete Penrose-Institut in LaJolla, Kalifornien ist nach dem mathematischen Physiker Sir Roger Penrose benannt und widmet sich der menschlichen und künstlichen Intelligenz, der Quantenbiologie und Neuer Physik. Da Roger Penrose der Bruder des Schachgroßmeisters Jonathan Penrose ist, wurde zur Eröffnung des Instituts ein Schachproblem im Internet veröffentlicht, das laut Roger Penrose eine bemerkenswerte Besonderheit birgt: Schachcomputer können es angeblich nicht lösen aber für Menschen ist sehr einfach zu lösen.

Weiß ist am Zug und die Aufgabe lautet Weiß macht Remis.

Das Penrose-Institut fordert die Menschen auf die Lösung an die E-Mail: puzzles@penroseinstitute.com zu schicken.

Schachcomputer schätzen die Diagramstellung wegen des großen Materialvorteils als gewonnen für Schwarz ein. Das Schachprogramm Stockfish 8, das gemeinsam mit Komodo die meisten Ranglisten im Computerschach anführt, bewertet sie nach 5 Minuten Bedenkzeit mit – 28.

Ein Mensch erkennt jedoch mit einem Blick, dass der schwarze Materialvorteil nur symbolisch ist. Bis auf die drei schwarzen Läufer kann keine der schwarzen Figuren ziehen – solange Weiß nicht einen der drei Bauern b3, c4 und c6 zieht. Die drei schwarzfeldrigen Läufer können aber alleine den weißen König nicht matt setzen. Ich kann mir allerdings nicht vorstellen, dass ein Schachprogramm mit moderner Bewertungsfunktion nach längerem Rechnen nicht auf die Lösung kommt.

Sir Roger Penrose erzählte dem The Telegraph das er durch dieses Schachproblem und weiteren, die in den nächsten Wochen online veröffentlicht werden, lernen möchte, wie sich das menschliche Denken von dem eines Computers unterscheidet.

„We know that there are things that the human mind achieves that even the most powerful supercomputer cannot but we don’t know why”

Penrose hat bezüglich dieser Errungenschaften des menschlichen Geistes eine kontroverse Idee. Er vermutet, dass das menschliche Gehirn wie ein Quantencomputer arbeitet.

Das enorme Speicherpotenzial des Quantencomputers beruht auf den überlagerten Zuständen. Während ein einzelnes Bit nur die Zustände 0 oder 1 annehmen kann, sind für ein sogenanntes Qubit auch überlagerte Zustände aus 0 und 1 möglich und davon gibt es unendlich viele. In einem einzelnen Qubit lässt sich also viel mehr Information speichern als in einem Bit.

Bisher sind für die Herstellung der Qubits zwei physische Trägersysteme im Gespräch. Eines welches auf der üblichen Halbleitertechnik beruht und ein anderes, welches einzelne Atome in elektromagnetischen Feldern einsperrt. In letzterem System wären die einzelnen Atome die Qubits.

Penrose, der gemeinsam mit dem Psychologen Stuart Hameroff an einer „Quantentheorie des Bewusstseins“ arbeitet, glaubt ein drittes Trägersystem im menschlichen Gehirn entdeckt, zu haben. Die Mikrotubuli, Proteinfilamente aus α-Tubulin und β-Tubulin, in den Synapsen der Nervenzellen.

Die Quantelung von Raum und Zeit in diesen Mikrotubuli soll zur Entstehung der menschlichen Wahrnehmung führen. Dieser Prozess wird von den zwei Wissenschaftlern “Orchestrierte objektive Reduktion” (ORCH-OR) genannt.

Holla, die Waldfee! Mir wird ganz schummrig vor Augen jetzt erst mal tief Luft holen.

Was passiert da gerade mit den Mikrotubuli in meinen Synapsen während ich dieses Schachproblem löse?

Habe ich das richtig verstanden, dass bestimmte Atome in diesen Mikrotubuli überlagerte Zustände bilden können?

Ist diese Erklärung jetzt im Funktionalismus oder Epiphänomenalismus verortet?

Ist das Esoterik im wissenschaftlichen Gewand?

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Schildkröten, Krokodile, Alligatoren und Vögel haben etwas gemeinsam: Sie legen ausschließlich Eier und immer mit Kalkschale. In dieser Gruppe beherrschen aber nur die Vögel die Kunst, ihre Kalkschale farbig zu bemalen. Es gibt Vogeleier in Rot, Gelb, Grün, Blau, Türkis, Violett, Braun und unzähligen weiteren Farbnuancen. Manche sind uni gehalten, andere mit kontrastierenden Punkten, Flecken, Strichen oder Kritzeln verziert. Die Vogelkundler nennen diese Verzierungen Makulatur.

Credit: Mit freundlicher Genehmigung von Claire N. Spottiswoode. Die Fotos stammen aus ihrem Fachartikel „How to evade a coevolving brood parasite: egg discrimination versus egg variability as host defences.“ [7] Eier der Rahmbrustprinie (Prinia subflava).

Zoologen fasziniert die große Vielfalt an Farben und Makulaturen schon lange und sie vermuten, dass die Färbung eine evolutionäre Anpassung an die Umweltbedingungen ist, unter denen die Eier bebrütet werden. Sie glauben, dass sowohl Faktoren aus der unbelebten Umwelt z. B. kalte Nistplätze als auch aus der belebten Umwelt z. B. Fressfeinde einen Selektionsdruck ausüben. Deshalb schrieb bereits 1890 der Evolutionsbiologe Edward Bagnall Poulton in seinem Buch „The Colors of Animals“ [1] über die gefärbten Vogeleier:

„any description of colour and marking [of eggs] will be considered incomplete unless supplemented by an account of meaning and importance in the life of the species“

Heute gibt es bereits acht Hypothesen zu dieser evolutionären Anpassung, die jeweils einen Faktor der unbelebten oder belebten Umwelt hervorheben: Wärmeregulierung, Tarnung um Räubern zu entgehen, Brutparasitismus, Sexuelle Selektion für die Evolution der Eierschalenfärbung, Strukturelle Funktion-Hypothese, Black Mail-Hypothese, Anämie-Hypothese, Abwehr gegen Bakterien-Hypothese. Diese Hypothesen schließen sich nicht alle gegenseitig aus, sodass es möglich ist, dass es mehrere Gründe für die Färbung gibt. Sechs Hypothesen heben einen Faktor aus der belebten Umwelt hervor und zwei einen aus der unbelebten Umwelt. Ich werde im Folgenden zwei der acht Hypothesen vorstellen.

Die Tarnung-um-Räubern-zu-entgehen-Hypothese

Die älteste Hypothese stammt von Alfred Russel Wallace [2] und wurde auch von Poulton favorisiert. Er glaubte, dass die Farben und Makulaturen der Eier der Somatolyse dienen. Die Somatolyse beschreibt das Verschmelzen eines Lebewesens mit seiner natürlichen Umgebung durch eine besonders gemusterte und farblich mit der Umgebung abgestimmte Tracht – das Tier wird gewissermaßen unsichtbar. So schützen die Vögel ihre Eier vor Fressfeinden.

Für diese Hypothese spricht, dass sich manche Vögel mit reinweißen Eiern begnügen, darunter Eulen, Wasseramseln, Kolibris, Strauße oder Geier. Viele dieser Vogelarten müssen ihre Eier nicht vor räuberischen Blicken schützen. Denn entweder wählen sie – wie die Greifvögel – unzugängliche Nistplätze oder sie brüten in Höhlen oder geschlossenen Nestern, in denen das Gehege sowieso vor fremden Augen verborgen ist. Liegen die Eier dagegen gut sichtbar im offenen Nest, dann sind sie meistens irgendwie gefärbt. Je nachdem, auf welchen Unter- oder vor welchem Hintergrund sie abgelegt werden, können ihre Schalen heller oder dunkler gehalten, einfarbig oder mit verschiedenen Punkten, Schlieren, Tupfen oder Linien verziert sein [3].

Die Eier des Austernfischers (Haematopus ostralegus) sind hell grundiert und mit wenigen, unregelmäßigen großen dunkleren Flecken betupft und heben sich kaum vom Boden der Sanddünen und Kiesbänke ab, auf denen sie liegen. Auch die graubraun gesprenkelten Eier des Flussregenpfeifers (Charadrius dubius) sind zwischen den umgebenden Kieselsteinen gut getarnt. Im Gegensatz dazu sind die Eier, die der Osterhase (Lepus pascha) färbt, so auffällig, dass er sie vor dem Nachwuchs des Menschen (Homo sapiens) verstecken muss.

Das breite Spektrum an Farben geht auf nur zwei Farbstoffe zurück, die beide mit dem Blutfarbstoff Hämoglobin verwandt sind [4]. Das bläulich-grüne Pigment Biliverdin IXα wird im Eihalter, beim Bau der Eierschale, gleichmäßig in die inneren Kalkschichten eingelagert. Manche Vögel wie die Stare oder Wanderdrosseln belassen es bei dieser Grundierung. Andere bemalen zusätzlich die äußeren Schalenschichten des fertigen Eis, während dieses durch den Eileiter nach außen gleitet. Dazu nutzen sie das rötlich-braune Pigment Protoporphyrin IX, das aus speziellen Drüsen in der Eileiterwand abgesondert und dabei in allerlei Mustern auf das vorbeiziehende Ei geschmiert wird. Ruht das Ei, entstehen auf der Schale Punkte; andernfalls ergeben sich mehr oder weniger lang gezogene Flecken und Striche, die längs verlaufen können oder auch quer – je nachdem, ob und wie das Ei während der Vorwärtsbewegung gedreht wird.

Die Strukturelle-Funktion-Hypothese

Farbige Punkte und Flecken finden sich auch auf den Eiern von Vögeln, die ihr Gelege ohnehin mit Zweigen oder Gras vor feindlichen Blicken schützen. Biologen vermuten daher, dass die Färbung der Eier noch ganz anderen Aufgaben als der Tarnung vor Räubern dient.

Die Schale eines Vogeleis ist stabil, um beim Brüten das Gewicht des Vogels aushalten zu können. Sie ist aber gleichzeitig sehr dünn, etwa 0,3 bis 0,4 Millimeter, damit die Küken diese von innen aufpicken können. Die Eierschale besteht zu 95 % aus Kalziumkarbonat, die restlichen 5 % sind Kalziumphosphat, Magnesiumkarbonat und verschiedene Proteine.

Andrew Goslers Forscherteam von der Universität Oxford kommt nach ihren Befunden bei Kohlmeisen (Parus major) zu dem Schluss, dass die Farbpigmente die Stabilität der Schale erhöhen [5, 6]. Demnach legen Vögel aus kalziumarmen Regionen Eier mit deutlich dünneren Schalen und sehr viel mehr Flecken als ausreichend mit Kalzium versorgte Artgenossen. Somit gleichen die Weibchen einen Kalziummangel durch die vermehrte Einlagerung von Protoporphyrin aus; der chemisch sehr stabile Farbstoff macht die Schale elastischer, sodass sie Stöße an den dünneren Bereichen besser abfedern kann.

Fußnoten

1. Die Oologie ist die Vogeleierkunde und ein Teilgebiet der Ornithologie. In Abgrenzung von der Embryologie beschäftigt sie sich mit der Außenhülle der Eier und nicht mit deren Inhalt.

2. Das Henne-Ei-Problem ist bereits gelöst. Das Ei war zuerst da. Der Schlammspringer (Periophthalmus) legte bereits vor 400 Millionen Jahren Eier mit Kalkschale. Der Schlammspringer zählt zu den wenigen amphibisch, also im Wasser und an Land lebenden Fischen.

Unser heutiges Haushuhn stammt vom südostasiatischen Bankivahuhn (Gallus gallus) ab das bereits vor 50 Millionen Jahren lebte. Die Domestizierung, also die Umwandlung vom Wildtier zum Haustier, begann vor ca. 2500 v. Chr. in Südasien. Sehr wahrscheinlich ist, dass die ersten domestizierten Bankivahühner über die Seidenstraße Richtung Westen gebracht wurden und dabei mit Sonnerathühnern (Gallus sonneratii) und Ceylonhühnern (Gallus lafayettei) gekreuzt wurden. Ca 250 v. Chr gelangten sie in das Römische Reich und fanden von dort aus in Europa Verbreitung, weil die Römer sie im großen Stil als Eier- und Fleischlieferanten züchteten.

Weiterführende Literatur

[1] Edward Bagnall Poulton (1890) The Colors of Animals. K. Paul, Trench, Trübner

[2] Wallace A.R. (1889) Darwinism: An exposition of the theory of natural selection, with some of its applications. MacMillan

[3] Troscianko, J., Wilson-Aggarwal, J., Stevens, M., & Spottiswoode, C.N. (2016). Camouflage predicts survival in ground-nesting birds. Scientific Reports, 6, 19966.

[4] Sparks, Nicholas H.C. (2011) Eggshell pigments – from formation to deposition Avian Biology Research, 4 (4), 162-167.

[5] Gosler, A.G., Higham, J.P. & Reynolds, S.J. (2005) Why are birds‘ eggs speckled. Ecology Letters 8 (10), 1105-1113.

[6] Gosler, Andrew G.;Connor, Oliver R.;Bonser, Richard H.C. (2011) Protoporphyrin and eggshell strength: preliminary findings from a passerine bird Avian Biology Research, 4 (4), 214-223.

[7] Spottiswoode CN, Stevens M (2011) How to evade a coevolving brood parasite: egg discrimination versus egg variability as host defences. Proc Biol Sci., 278(1724):3566-3573.

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Heute vor 135 Jahren, an seinem 30. Geburtstag, bewies der Mathematiker Carl Louis Ferdinand von Lindemann, dass die Quadratur des Kreises unmöglich ist.
Die Quadratur des Kreises war ein ungelöstes mathematisches Problem der Antike,  was dem Mathematiker Anaxagoras (499 – 428 v. Chr.) zugeschrieben wird. Nur mit Zirkel und Lineal soll aus einem gegebenen Kreis in endlich vielen Schritten ein Quadrat mit dem gleichen Flächeninhalt konstruiert werden. Diese Konstruktion besteht aus einer Aufeinanderfolge von Schritten, deren jeder von einer der folgenden vier Arten ist:

1. Verbinden zweier Punkte durch eine Gerade
2. Bestimmen des Schnittpunktes zweier Geraden
3. Schlagen eines Kreises mit gegebenem Radius um einen Punkt
4. Bestimmen des Schnittpunktes eines Kreises mit einem anderen Kreis oder einer Geraden

Dabei wird von einer gegebenen Einheitsstrecke ausgegangen.

Sind zwei Strecken a und b bereits konstruiert, so können wir Strecken der Längen a + b, a − b,  a x b und a/b sowie der Quadratwurzeln von a und b mit Zirkel und Lineal konstruieren.

Von Lindemanns Kollegen aus der analytischen Geometrie hatten das ursprünglich geometrische Problem bereits mithilfe eines Koordinatensystems in ein äquivalentes algebraisches Problem umgewandelt: Sie beschrieben Geraden und Kreise durch algebraische Gleichungen und bestimmten die Schnittpunkte zweier Geraden, zweier Kreise oder einer Geraden mit einem Kreis durch das Lösen algebraischer Gleichungssysteme. Sie fanden heraus, dass die Längen, der mit Zirkel und Lineal konstruierten Strecken, algebraische Zahlen sind. Das bedeutete, sie sind eine Teilmenge der Zahlen, die eine Lösung einer algebraischen Gleichung beliebigen Grades mit rationalen Koeffizienten sind. Dadurch ergab sich der neue Lösungsansatz das geometrische Problem rechnerisch, zu lösen.

Von Lindemann bewies das die Kreiszahl π, das Verhältnis von Umfang zu Durchmesser beim Kreis, transzendent ist und damit keine Lösung dieser algebraischen Gleichungen sein kann. Transzendente Zahlen haben unendlich viele Dezimalstellen ohne jede Regelmäßigkeiten. Wenn eine Zahl x transzendent ist, kann man keine Strecke der Länge x konstruieren. Von Lindemann gab seinem Manuskript den unscheinbaren Titel „Über die Zahl π“

Obwohl eine exakte Lösung mit Zirkel und Lineal nicht möglich ist, gibt es Näherungskonstruktionen für die Quadratur des Kreises.

Credit: von Petrus3743 (Eigenes Werk) [CC BY-SA 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], via Wikimedia Commons Die Quadratur des Kreises, Eine Näherungskonstruktion als Animation

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Die verschärfte Soziale Ungleichheit und die damit verbundene Soziale Gerechtigkeit sind im Wahljahr brisante Themen. Das Bundesarbeitsministerium hat in seinem fünften Armutsbericht die Ergebnisse einer Studie zum Einfluss der Reichen auf politische Entscheidungen weitgehend gestrichen¹. Diese Studie der Osnabrücker Politikwissenschaftler Lea Elsässer, Svenja Hense und Armin Schäfer beschreibt, wie sehr politische Entscheidungen in Deutschland zulasten der Armen verzerrt sind². Die Forscher untersuchten 252 politische Sachfragen aus dem Zeitraum von 1998 bis 2013, bei denen es um konkrete Reformvorschläge der Bundesregierung oder einer Bundestagsfraktion ging. Fragen zur Einführung eines flächendeckenden Mindestlohns sind darin ebenso enthalten wie zu einer gesetzlichen Frauenquote in Führungsetagen von Unternehmen oder dem Adoptionsrecht gleichgeschlechtlicher Paare. Die Wissenschaftler ermittelten für alle Vorschläge, ob sie innerhalb von zwei Jahren umgesetzt wurden oder nicht.

Laßt uns den Mut haben, die heißesten Kartoffeln in großer Fairneß anzupacken.
Angela Merkel

Für jeden dieser Vorschläge ermittelten sie aus den Umfragen des DeutschlandTrends³, wie hoch die Zustimmung in Prozent bei Menschen mit niedrigem, mittlerem oder hohen Haushaltsnettoeinkommen ist. Dazu wurden die Befragten für die Vergleichbarkeit  in Hundertstel (Perzentile) eingeteilt. Das 10., 50. und 90. Perzentil entsprechen niedrigen, mittleren und hohen Einkommen. Die Forscher schätzten dann statistisch, mit logistischen Regressionen, die Wahrscheinlichkeit der Umsetzung des Vorschlags.

Die Studie zeigte, dass es sehr viel wahrscheinlicher ist, dass ein Reformvorschlag umgesetzt wird, wenn eine große Mehrheit der Spitzenverdiener ihn befürwortet. Wenn beispielsweise nur 20 Prozent der obersten Einkommensgruppe einen Reformvorschlag befürworten, dann liegt die Wahrscheinlichkeit für dessen Umsetzung bei 39 Prozent. Stimmen allerdings 80 Prozent der Befragten aus der oberen Einkommensgruppe einem Reformvorschlag zu, so liegen dessen Chancen auf Umsetzung bei fast 65 Prozent. Dieser deutlich positive und statistisch signifikante Zusammenhang gilt nur für die oberste Einkommensgruppe.

Für Menschen mit geringem Einkommen fanden sie dagegen keine Zusammenhang zwischen der Stärke ihrer Unterstützung für einen Reformvorschlag einerseits und dessen Umsetzung andererseits. Wie politischen entschieden wird, ist also unabhängig davon, ob viele oder wenige arme Bürger eine Reform befürworten. Dieses Muster verstärkt sich sogar noch, wenn die Meinungsunterschiede zwischen Armen und Reichen groß sind. So waren 2003 68 Prozent der Befragten in der Kategorie mit dem höchsten Haushaltseinkommen der Meinung, dass die Pläne zur Zusammenlegung von Arbeitslosen- und Sozialhilfe in die richtige Richtung gehen, in der untersten Einkommenskategorie teilten diese Einschätzung dagegen nur 27 Prozent der Befragten.

Politik: die Führung öffentlicher Angelegenheiten zu privatem Vorteil.
Ambrose Bierce

Eine Erklärung, warum die politischen Entscheidungen zulasten der Armen verzerrt sind, zielt auf die Bundestagsabgeordneten selbst: Sie gehören mehrheitlich zu den sozialen Gruppen, die besonders einflussreich sind⁴. Dies gilt zum einen für das Einkommen (sämtliche Abgeordnete liegen in der höchsten Einkommenskategorie des DeutschlandTrends), zeigt sich aber besonders im Hinblick auf die Berufsgruppen. Beamt_innen sind deutlich über-, Arbeiter_innen dagegen deutlich unterrepräsentiert. Hinzu kommt ein Akademikeranteil von 86 Prozent.

„Die da oben machen doch was sie wollen“ mag jetzt manch einer denken. Dieses diffuse Gefühl scheint einige wissenschaftliche Evidenz zu bekommen.

Diese Argumentationslinie hat wahrscheinlich das Bundesarbeitsministerium in Angst versetzt und zu den Streichungen geführt. Angst ist aber nicht immer ein guter Ratgeber. Die Osnabrücker Studie ist lesenswert und wichtig und ich denke eine breite Öffentlichkeit sollte ihre Ergebnisse konstruktiv diskutieren.

Fußnoten

1. In der ersten Fassung waren die Ergebnisse noch ausführlich dargestellt. Dann aber fielen sie der Ressortabstimmung zum Opfer – vermutlich, weil die Ergebnisse im Wahljahr 2017 politisch zu brisant waren.

2. In einer repräsentativen Demokratie sollte die Politik bei ihren Entscheidungen die Anliegen und Interessen der Bürger_innen berücksichtigen. Der Grundsatz politischer Gleichheit verlangt zudem, dass die Interessen aller Bürger_innen in gleichem Maße berücksichtigt werden und es keine systematische Verzerrung zugunsten einzelner Gruppen gibt.

3. Die infratest dimap führt seit Ende 1997 monatlich für die ARD Tagesthemen sowie mehrere Tageszeitungen die Umfragen des DeutschlandTrends durch. In TelefonInterviews werden dabei jeweils ca. 1.000 repräsentativ ausgewählte Wahlberechtigte zu aktuellen Sachthemen und zur Wahlabsicht befragt.

Wenn die Politik sich in den Entscheidungen an der öffentlichen Meinung orientiert, wird in der Politikwissenschaft von „Responsivität“ gesprochen. Sowohl vollständige Responsivität – Regieren nach Umfragen – als auch ihre vollständige Abwesenheit sind jedoch mit einem modernen Verständnis demokratischer Repräsentation unvereinbar. Die traditionelle Responsivitätsforschung untersuchte, inwieweit politische Handlungen mit der über Umfragen ermittelten, durchschnittlichen öffentlichen Meinung übereinstimmen. Die meisten Studien fanden ein hohes Maß an Responsivität, so auch die umfangreichste Studie für den deutschen Fall.

4. In der neuen Responsivitätsforschung wird hingegen die Bevölkerung in Gruppen unterteilt, um zu überprüfen, ob die Politik gegenüber allen Gruppen in gleichem Maß oder ob sie nur selektiv responsiv ist. Die neue Responsivitätsforschung geht davon aus, dass Responsivität selektiv erfolgt, da nicht alle Gruppen in gleicher Weise bei politischen Entscheidungen berücksichtigt werden. Um herauszufinden, ob die Entscheidungen des Deutschen Bundestags eine Schieflage zulasten der Präferenzen einkommensschwacher Gruppen aufweisen, gingen die Autoren dieser Studie in zwei Schritten vor. Im ersten prüften sie, wie groß die Meinungsunterschiede zwischen unterschiedlichen sozialen Gruppen in den von ihnen untersuchten Fragen sind. Dabei verglichen sie die Unterschiede zwischen Einkommensgruppen nicht nur mit denen von Männern und Frauen, Ost- und Westdeutschen, sondern auch mit Bildungs- und Berufsgruppen. Im zweiten Schritt prüften sie auf Grundlage dieser Unterschiede, mit wessen Einstellungen die anschließend getroffenen politischen Entscheidungen übereinstimmen.

Weiterführende Literatur

Schäfer, Armin; Elsässer, Lea; Hense, Svenja (2016):  Lebenslagen in Deutschland. Armuts- und Reichtumsberichterstattung der Bundesregierung. Forschungsprojekt „Systematisch verzerrte Entscheidungen? Die Responsivität der deutschen Politik von 1998 bis 2015“.

Wenn Wissenschaftler Politiker beraten

Soziale Ungleichheit – Eine Gesellschaft rückt auseinander

Soziale Gerechtigkeit

Der Beitrag Die Flaschensammlerrepublik erschien zuerst auf Die Sankore Schriften.

Es stehen uns regnerische und kalte Tage bevor. Die Gelegenheit es uns zu Hause gemütlich zu machen und ein paar Rätsel zu lösen. Hier drei Rätsel fürs Wochenende.

Die Aussagenliste

Welche der Aussagen in der folgenden Liste, wenn überhaupt, sind falsch?

1. In dieser Liste ist genau eine Aussage falsch.
2. In dieser Liste sind genau zwei Aussagen falsch.
3. In dieser Liste sind genau drei Aussagen falsch.
4. In dieser Liste sind genau vier Aussagen falsch.
5. In dieser Liste sind genau fünf Aussagen falsch.
6. In dieser Liste sind genau sechs Aussagen falsch.
7. In dieser Liste sind genau sieben Aussagen falsch.
8. In dieser Liste sind genau acht Aussagen falsch.
9. In dieser Liste sind genau neun Aussagen falsch.
10. In dieser Liste sind genau zehn Aussagen falsch.

Wasser predigen und Wein trinken

Ein Kellner hat eine Methode Wein zu stehlen. Er entnimmt am ersten Tag dem Weinfass die Menge von drei Gläsern Wein und ersetzt sie mit der Menge von drei Gläsern Wasser.

Am zweiten Tag entnimmt er dem gleichen Weinfass (mit dem nun verdünnten Wein) wieder drei Gläser Wein und ersetzt sie mit drei Gläsern Wasser.

Am dritten Tag entnimmt er dem gleichen Weinfass (mit dem stärker verdünnten Wein) wieder drei Gläser Wein und ersetzt sie mit drei Gläsern Wasser.
Danach enthält das Weinfass 50 % Wein und 50 % Wasser.

Wie viele Gläser Wein enthielt das Weinfass am ersten Tag, bevor der Kellner den Wein stahl? (Die Lösung ist keine natürliche Zahl, es muss gerundet werden.)

Eine Waschmaschine, die Socken frisst

Ein Statistiker besitzt nur Paare von weißen Socken und Paare von schwarzen Socken. Eine Socke ist in der Waschmaschine verloren gegangen.

Wenn er zufällig zwei Socken aus der Waschmaschine nimmt, haben sie in der Hälfte der Fälle die gleiche Farbe.

Der Statistiker hat mehr als 200 Socken und weniger als 250 Socken. Er hat mehr schwarze Socken als weiße Socken.

Wie viele schwarze Socken hat er?
Wie viele weiße Socken hat er?
Welche Farbe hat die Socke, die in der Waschmachine verloren gegangen ist?

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James Bond, der weltberühmte Geheimagent des britischen M16, verdankt seinen Namen einem amerikanischen Vogelkundler.

Der britische Schriftsteller Ian Fleming, der diese Romanfigur schuf, beobachtete auf seinem Anwesen auf Jamaika sehr gerne Vögel. Um mehr über deren Lebensweise und Vorkommen zu erfahren, hatte er sich die Bibel der lokalen Vogelbeobachter Birds of the West Indies gekauft. Als er 1952 seinen ersten James-Bond-Roman Casino Royale schrieb und über den Namen der Hauptfigur nachdachte, fiel sein Blick auf den Bucheinband und den Namen des Autors. James Bond

„At that time one of my bibles was, and still is, Birds of the West Indies by James Bond, and it struck me that this name, brief, unromantic and yet very masculine, was just what I needed and so James Bond II was born.“

schrieb er 1961 Bonds Ehefrau.

Dieser Tag war der Geburtstag des Geheimagenten James Bond II – dieser Tag jährt sich heute jedoch nicht. Heute ist der Geburtstag des Vogelkundlers James Bond.

James Bond (4. Januar 1900 – 14. Februar 1989) war 50 Jahre lang einer der führenden Experten für die Vogelwelt der karibischen Inseln. Sein Interesse für Vögel war bereits im Teenageralter erwacht als der 11-jährige seinen Vater, einen reichen Börsenmakler und Hobbyvogelkundler, auf eine Expedition zum Fluss Orinoco in Venezuela begleitet hatte.

Bond besuchte das englische Jungeninternat Harrow und später die Universität Cambridge, wo er sich aber nicht in Biologie einschrieb. Nach dem Studium kehrte er nach Philadelphia zurück und arbeitete in einer Bank. Aber Vögel waren die große Leidenschaft seines Lebens und so kündigte er diesen Job, unternahm Expeditionen und arbeitete fortan unbezahlt für Philadelphias Akademie der Naturwissenschaften als Kurator für Vogelkunde. Er hatte das Glück, das seine Familie so wohlhabend war, dass sie ihm so ein Leben ermöglichen konnte.

Bond erforschte das Brutverhalten der Vögel. 1925 bereiste er für Feldforschungen über südamerikanische Vögel den Amazonas flussaufwärts. 1926 wandte er sich den Vögeln der karibischen Inseln zu und begann mit Expeditionen nach Barbados, Dominica, St. Lucia und St. Vincent  Nach Abschluss seiner Karibikexpeditionen formulierte er eine Besiedlungstheorie, die annimmt, dass die Vögel der Karibik von nordamerikanischen Vögeln abstammen¹ – statt von südamerikanischen, wie viele Vogelkundler damals glaubten.

Diese Theorie beschrieb er erstmals 1933 in einem Vortrag, mit dem Titel The Birds of the West Indies, vor der Amerikanischen Philosophischen Gesellschaft. Jamaika spielte in dieser Theorie eine wichtige Rolle, da er glaubte, dass diese Insel die geografische Scheidelinie zwischen nordamerikanischen und südamerikanischen Vogelarten darstellte.

Aus dem Vortragsmanuskript wurde 3 Jahre später ein Buch mit dem Titel Birds of the West Indies, das eine detaillierte Beschreibung von ca. 400 Vogelarten allerdings noch keine Farbtafeln enthielt (die gab es erst ab der dritten Auflage 1961).

Obwohl bereits acht James-Bond-Romane erschienen waren, kannte James Bond Ian Flemings Romanfigur bis 1961 nicht und er wusste erst recht nicht, dass er selbst der Namenspatron des berühmten Geheimagenten war. Da erschien in der Sunday Times eine Rezension zur Neubearbeitung seines Buchs Birds of the West Indies. Diese Rezension war voller Hinweise auf verschiedene Smith & Wesson Revolver und spezielle Sexualpraktiken.

Bond und seine Frau waren von dieser Rezension schockiert und begannen daraufhin eine intensive Recherche. Sie wurden schließlich von ihrem Textilreiniger auf Ian Flemings Interview aufmerksam gemacht, was kurz vor dieser Rezension im Playboy erschienen war. Nun ergab alles einen Sinn. Bonds Ehefrau Mary², selbst eine Schriftstellerin, schrieb mit dem Absender JB authenticus daraufhin Ian Fleming und beschwerte sich bei ihm (mit einem Augenzwinkern) über die Peinlichkeiten, die ihnen der Namensklau beruflich und gesellschaftlich bereitet hatte.

Fleming zeigte Reue und bot ihnen eine Wiedergutmachung an.

“I must confess that your husband has every reason to sue me…In return, I can only offer your James Bond unlimited use of the name Ian Fleming for any purpose he may think fit.”

Perhaps one day your husband will discover a particularly horrible species of bird which he would like to christen in an insulting fashion by calling it Ian Fleming.”

Anyway I send you both my most affectionate regards and good wishes, and should you ever return to Jamaica I would be very happy indeed to lend you my house for a week or so, so that you may inspect in comfort, the shire where the second James Bond was born.”

Der nervige Rummel hielt noch eine Weile an: Die Bonds erhielten anonyme Anrufe von weiblichen James Bond-Fans, die sich einen Spaß machen wollten. Mary beantwortete diese Anrufe sehr souverän mit “Yes, James is here, but this is Pussy Galore and he’s busy now.”

Im Februar 1964 machte James Bond eine Expedition nach Jamaika. Er und seine Frau besuchten dabei Fleming unangekündigt auf seinem Anwesen Goldeneye. Der überraschte Fleming war gerade in einem Interview mit dem kanadischen Fernsehen (C.B.C., Canadian Broadcasting Company) und sagte zu dem Filmteam:

“This is a bonanza for the C.B.C.! I never saw the man before in my life but here he is, the real James Bond.”

und zu James Bond sagte er:

“This’ll sell even more of your books and mine!”

Während Fleming mit dem Interview fortfuhr, gingen die Bonds mit Flemings Frau zum Strand der Villa. Als die Bonds nach dem gemeinsamen Mittagessen gingen, schenkte Fleming Bond zum Abschied seinen neuesten Roman³ Man lebt nur zweimal mit der Widmung

“To the real James Bond, from the Thief of his Identity, Ian Fleming. Feb. 5, 1964 – a great day!”

In dem folgenden Videoclip, der an diesem Tag gedreht wurde, erzählt Fleming, wie er zu dem Namen seiner Romanfigur kam, und zeigt auch das Buch Birds of the West Indies.

Es blieb bei dieser einmaligen Begegnung zwischen dem Vogelkundler James Bond und dem Schriftsteller Ian Fleming, der sechs Monate nach diesem Treffen starb.

Im Film Stirb an einem anderen Tag (2002) benutzt James Bond (Pierce Brosnan) auf Kuba dieses Buch, um sich gegenüber Jinx (Halle Berry) als Vogelkundler auszugeben.

Es wäre schön gewesen, hätte der Vogelkundler James Bond diese Szene noch sehen können.

Fußnoten

1. Eine Ausnahme bilden in dieser Besiedlungstheorie die Vögel der Inseln Trinidad und Tobago, die von südamerikanischen Vögeln abstammen. Der Evolutionsbiologe David Lack bezeichnete 1976 die Linie, die Trinidad und Tobago von den nördlichen Karibikinseln trennt, zu Bonds Ehren als Bond-Linie.

2. Bonds Ehefrau, Mary Fanning Wickham Bond, veröffentlichte 1966 ein Memoir mit dem Titel How 007 Got His Name.

3. Das Buch mit dieser Widmung wurde im Dezember 2008 für 84,000 US-Dollar verkauft.

Weiterführende Links

Der James-Bond-Vogel lebt noch

The birds of James Bond

Der Beitrag James Bond hat Geburtstag erschien zuerst auf Die Sankore Schriften.

Bei rund 30.000 Insektenarten in Deutschland gab es zahlreiche Vorschläge für das Insekt des Jahres 2017. Ende November 2016 hat ein Kuratorium, dem namhafte Insektenkundler und Vertreter wissenschaftlicher Gesellschaften und Einrichtungen angehören, von den vorgeschlagenen Insekten die Europäische Gottesanbeterin (Mantis religiosa) zum Insekt des Jahres 2017 gewählt. Wäre es nach mir gegangen, hätte die Orchideenmantis (Hymenopus coronatus) gewonnen aber die ist leider in Deutschland nicht heimisch¹ und somit nicht wählbar. Ich freue mich denoch über die Entscheidung des Kuratoriums, denn mit der Gottesanbeterin² wurde ein evolutionsgeschichtlich recht modernes Insekt gewählt.

Credit: By Alvesgaspar (Own work) [GFDL or CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons Die Europäische Gottesanbeterin (Mantis religiosa) Insekt des Jahres 2017

Die Geschichte der Insekten begann vor etwa 400 Millionen Jahren. Die Urinsekten (Apterygota) waren flügellose und bodenständige Tiere. Sie lebten am oder im feuchten Boden und fraßen die, von Bakterien zersetzten, Pflanzenreste. Zu diesen Urinsekten gehört auch das sehr bekannte Silberfischchen (im Volksmund „Zuckergast“ genannt.)

Vor etwa 370 Millionen Jahren begann die Zeit der Fluginsekten (Pterygota). Im Gegensatz zu den Urinsekten tragen diese Insekten Flügel³. Ab der Kreidezeit, vor rund 145 Millionen Jahren, ist ihre weitere Evolution gekennzeichnet durch ihre Beziehungen zu den Landpflanzen: Viele Fluginsekten bewohnen nun ausgewählte Pflanzenarten, von denen sich auch ihre Larven ernähren. Um welche Pflanzen es sich handelt, verrät z. B. bei Kartoffelkäfer und Zwiebelfliege schon der Name.. Aus den Fressbeziehungen zwischen Pflanzen und Fluginsekten entwickelte sich später die erfolgreiche Symbiose zwischen bestäubenden Fluginsekten und Blütenpflanzen. Die Fluginsekten transportieren den Pollen von einer Blüte zu einer anderen und erhöhen so die Wahrscheinlichkeit einer Bestäubung. Dabei leben sie von dem proteinhaltigen Blütenstaub und dem zuckerreichen Nektar.

Besonders Hautflügler (Hymenoptera), Schmetterlinge (Lepidoptera) und Zweiflügler (Diptera) treten als Bestäuber hervor. Die Hautflügler machen etwa die Hälfte der blütenbestäubenden Insektenarten aus. Allen voran sind die sozialen Stechimmen zu nennen vor allem Bienen und Hummeln. Durch ihre Blütenstetigkeit werden speziell die Honigbienen zu besonders wichtigen Bestäubern zahlreicher Kulturpflanzen.

Im Laufe ihrer Evolution haben die Fluginsekten dann ihr Nahrungsspektrum ausgeweitet. Fluginsekten begannen Insekten, zu fressen. Die ersten Fleischfresser erschienen auf der Bühne der Evolution. Die Gottesanbeterin gehört zu dieser Gruppe von Fluginsekten.

Die Gottesanbeterin ist eine Lauerjägerin, die mit ihrer Umgebung verschmilzt und darauf wartet, dass ein Beutetier in ihre Nähe kommt, um dann blitzschnell mit ihren scharfen, gebogenen Klauen zuzuschlagen. Wer schon mal versucht hat – und sehr oft erfolglos – mit der Hand eine Fliege zu erschlagen, der weiß, wie schnell die Viecher sind. In dem folgenden Video, das zeigt, wie eine Gottesanbeterin eine Fliege greift, macht sie einem Ninja alle Ehre. (Hier sieht man allerdings eine Orchideenmantis und keine Europäische Gottesanbeterin.) Der Fangschlag dauert nur 50 bis 60 Millisekunden – das ist etwa sechsmal schneller, als ein Lidschlag des menschlichen Auges.

Die Fangbeine der Gottesanbeterin

Insekten sind Sechsbeiner. Ihr Körper gliedert sich in Kopf, Brust und Hinterleib. Der Brustabschnitt bildet einen starren Kasten. Die drei an der Bauchseite liegenden Brustsegmente prosternum, mesosternum, metasternum tragen jeweils ein Beinpaar.

Credit: By Original: User:Al2Derivative work: GiancarlodessiDerivative work: Georg-Johann (Own work) [GFDL or CC BY 3.0], via Wikimedia Commons Schemazeichnung einer Stubenfliege (Musca domestica) I: Kopf; II: Brust III: Hinterleib 17: prosternum 19: mesosternum 21: metasternum

Das Fangbein einer Gottesanbeterin Oberschenkel (Femur) und Schienbein (Tibia) sind auf der Innenseite mit Dornen versehen und können wie ein Taschenmesser zusammengeklappt werden Durch Vorschnellen der langen Beine wird die Beute ergriffen. Mit diesen Fangbeinen kann die Gottesanbeterin Libellen aus der Luft fangen und gepanzerte Käfer zerquetschen.

So wurde die Gottesanbeterin vom Sechsbeiner zum Vierbeiner. Was uns Menschen als Zweibeinern bekannt vorkommen sollte. Denn schließlich waren unsere Vorfahren Vierbeiner und deren Vorderbeine, die ursprünglich dem Laufen dienten, wurden in Arme und Hände umgewandelt – mit denen wir heute Dinge greifen, heben und gestikulieren. Wohin könnte eine weitere Evolution der Vorderbeine der Gottesanbeterin führen? Vermutlich hören wir demnächst das sie sägen, stricken und Gitarre spielen

Scherz beiseite – neuere Forschungen zeigen, dass bei manchen Arten der Gottesanbeterin die Fangbeine an der Innenseite an bestimmten Stellen auffällig gefärbt sind und sie mit diesen Fangbeinen, innerhalb ihrer Art, gestikulieren. Verhaltensforscher vermuten, dass sie eine Art Gebärdensprache entwickelt haben. Sollte das tatsächlich der Fall sein, kommen in der Insektenkunde spannenden Zeiten auf uns zu.

Fußnoten

1. Ihr Lebensraum erstreckt sich über die Regenwälder Indiens, Malaysias, Thailands, Javas, Indonesiens, Brunais und Borneos. Sie lebt in mittlerem und höherem Laub- und Blütenwerk und ernährt sich dort von Nektar suchenden Insekten.

2. Die Gottesanbeterin hat ihren Namen von ihrer Körperhaltung. Sie hat ihre Vorderbeine oft angewinkelt; das sieht aus, als würde sie beten. In Deutschland genießt die Europäische Gottesanbeterin nach den Bestimmungen des Bundes-Naturschutz-Gesetzes (BNatSchG) in Verbindung mit der Bundes-Artenschutz-Verordnung (BArtSchV) besonderen Schutz. Deshalb darf sie u. a. weder gefangen noch gehalten werden.

Die Gottesanbeterinnen (Ordnung Mantodea) teilen sich in acht Familien mit insgesamt rund 2150 Arten auf. Sie werden manchmal ungünstigerweise auch Fangheuschrecken genannt und wecken damit falsche Assoziationen, denn sie sind viel näher mit den Schaben (Ordnung Blattodea) als mit den Springschrecken (Ordnungen Caelifera und Ensifera) verwandt. Zu den Springschrecken gehören die Familien Laubheuschrecken (Tettiigonidae) und Feldheuschrecken (Acrididae).

3. Ameisen, Flöhe, Läuse, Bettwanzen, Blattläuse gehören auch zu den Fluginsekten, obwohl sie gar keine Flügel besitzen. Diese Insekten haben ihre Flügel im Laufe der Evolution durch negative Selektion verloren. Dass ihre Vorfahren Flügel besaßen, schließen Evolutionsbiologen daraus, dass es entweder innerhalb der Art zeitweise geflügelte Tiere gibt, wie bei den Ameisen und Blattläusen, oder daraus, dass nahe verwandte Formen Flügel haben, wie bei den Bettwanzen.

4. Wegen der vielen nagelscharfen Dornen muss die Gottesanbeterin ihre Fangbeine mehrmals täglich reinigen. Beutereste etwa können Pilzbefall bewirken und der ist für sie äußerst gefährlich.

Weiterführende Literatur

Praying Mantis Looks Like a Flower—And Now We Know Why

Der Beitrag Die Gottesanbeterin: Die Evolution ihrer Fangbeine erschien zuerst auf Die Sankore Schriften.

In der Ausgabe 03/16 von Leibniz, dem Magazin der Leibniz-Gemeinschaft, schreiben Christine Burtscheidt und Christoph Herbort in dem Artikel Forschungspolitik: Politikberatung:

„Es ist umstritten, in welchem Verhältnis Wissenschaft und Politik zueinander stehen sollten. Wer hat das letzte Wort? Beratende oder Beratene? Im technokratischen Modell, das auf den Soziologen Helmut Schelsky zurückgeht, ist es die Wissenschaft. Sie beschneidet den Spielraum der Politik massiv. Nicht von Werten und Weltanschauungen geleitete Menschen entscheiden – sondern durch Forschung generierte Fakten. Das auf den Ökonom Max Weber zurückgehende dezisionistische Modell sieht die Politik in übergeordneter Position. Es fußt auf einer strikten Rollentrennung: Politiker entscheiden über Ziele und Mittel politischen Handelns, Wissenschaftler liefern ihnen Wissen zum Erreichen dieser Ziele. Die Politik entscheidet selbst, ob sie sich dieser Erkenntnisse bedient. Einen Mittelweg bildet das durch den Philosophen Jürgen Habermas geprägte pragmatische Modell. Wissenschaft und Politik treten in einen kritischen Austausch, der den wissenschaftlichen Kenntnisstand und die Anforderungen der politischen Praxis berücksichtigt.“

So mal in die Runde gefragt – kann man im technokratischen Modell den Wissenschaftler noch Berater nennen? Meiner Meinung nach nicht, weil hier keine Beratung stattfindet. Im pragmatischen Modell würde ich sagen, dass Wissenschaftler und Politiker – sich (gegenseitig) beraten – also beide Berater sind. Im dezisionistischen Modell ist nur der Wissenschaftler Berater.

Ob Impfpflicht, Homöopathie, Gentechnik, Klimawandel am Ende bleibt im heute verwendeten dezisionistischen Modell die Frage

Was bestimmt die Qualität wissenschaftlicher Politikberatung?

„Politik ist an Machterhalt orientiert und beurteilt Wissen unter politisch-strategischen Gesichtspunkten. Die Wissenschaft ist an der ‚Richtigkeit’ des Wissens orientiert. Zwischen Beratern und Beratenen besteht infolgedessen eine spezifische Asymmetrie: 1) nur die Politiker haben das durch demokratische Wahl verliehene Mandat, Entscheidungen zu treffen; 2) nur die Wissenschaftler verfügen über wissenschaftliches Wissen, die Methoden zu seiner Generierung und die Kompetenz zu seiner Deutung. In diesem asymmetrischen Verhältnis gibt es einen potentiellen Konfliktbereich. Die Deutung des Wissens im Hinblick auf seine Verwendung für Entscheidungen wird legitimerweise auch von den Politikern beansprucht und nicht den Wissenschaftlern allein überlassen. Das Hauptproblem der wissenschaftlichen Beratung ist nun, das nach den Relevanzkriterien der Wissenschaft generierte Wissen so auf politische Themen und Probleme zu beziehen, dass Empfehlungen und Entscheidungen formuliert werden können, die zugleich sachlich angemessen und politisch möglich sind. Oft sind nicht die vermeintlich einzig besten Lösungen gefragt, sondern die unter bestimmten politischen Bedingungen optimalen. Die Qualität wissenschaftlicher Beratung bemisst sich daran, wie gut es ihr gelingt, beide Bezüge miteinander in Beziehung zu bringen. Zur Deckung bringen lassen sie sich nicht.“

Peter Weingart, Zur Aktualität von Leitlinien für ‚gute Praxis‘ wissenschaftlicher Politikberatung in: Leitlinien Politikberatung Berlin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften, S.12-13

Die Gefahren der Politikberatung für den Wissenschaftler und den Politiker

„Die Beziehung, die Wissenschaft und Politik in der Politikberatung eingehen, birgt infolgedessen Gefahren für beide Seiten. Den politischen Akteuren droht Legitimitätsverlust durch von der Wissenschaft kommuniziertes Wissen (z.B. utopische Leistungsversprechungen oder dystopische Bedrohungsszenarien), durch die sie unter Entscheidungszwang entgegen ihren eigenen Überzeugungen und politischen Kalkülen geraten. Sie reagieren darauf dann zuweilen mit sachlich unangemessen erscheinenden Strategien (z. B. mit der Geheimhaltung von Beratungsinhalten, der Auswechslung politisch unbequemer Berater bzw. der Auswahl politisch ‚genehmer’ Experten). Der Wissenschaft droht Legitimitätsverlust in Gestalt von Glaubwürdigkeitsverlust durch die Zuordnung zu Sonderinteressen oder durch den Streit unter Experten und Gegenexperten. Beides kann als Politisierung wahrgenommen werden. Die Wissenschaftler reagieren dann ihrerseits zuweilen politisch unangemessen (z.B. mit dem an die Politik gerichteten Vorwurf der Irrationalität). Die mediale Beobachtung des innerwissenschaftlichen Diskussionsprozesses sowie des Beratungsprozesses stellt eine zusätzliche Randbedingung für die Gefährdung von Legitimität und Glaubwürdigkeit dar.“

Peter Weingart, Zur Aktualität von Leitlinien für ‚gute Praxis‘ wissenschaftlicher Politikberatung in:  Leitlinien Politikberatung Berlin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften, S. 13

Weiterführende Literatur

Leitlinien Politikberatung Berlin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften

Der Beitrag Wenn Wissenschaftler Politiker beraten erschien zuerst auf Die Sankore Schriften.

Die verborgene Fünffachsymmetrie der DNA nimmt man nur wahr, wenn man in sie hineinschaut und seine Vorstellungskraft bemüht.

Die beiden Helices der DNA-Doppelhelix umlaufen im Raum, wie Wendeltreppen, einen imaginären Zylinder in antiparalleler Anordnung. Sie sind in regelmäßigen Abständen, auf ihren Innenseiten, durch Wasserstoffbrücken zwischen Stickstoffbasen miteinander verbunden. Die Basen Adenin (A) und Thymin (T) sowie Cytosin (C) und Guanin (G) bilden durch diese Wasserstoffbrücken jeweils ein sogenanntes Basenpaar.

Credit: By Magladem96 [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) or GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html)], via Wikimedia Commons Ich meine diese Abbildung der DNA-Doppelhelix enthält zwei Fehler. Nach meiner Zählung zeigt sie nur neun Basenpaare pro Umlauf einer Helix. Außerdem enthält die rechte Seite nur große Furchen und die linke Seite nur kleine Furchen. Auf beiden Seiten sollten sich aber kleine und große Furchen abwechseln.

Auf jeden Umlauf einer Helix entfallen bei der B-DNA, die in der Natur häufigste Konformation, zehn Basenpaare. Die helikale Windung je Basenpaar beträgt 36°.  Bei dieser Konformation der DNA-Doppelhelix sind die beiden Helices so gegeneinander versetzt, dass ihre gegenseitigen Abstände längs der Achse eine Teilung nach dem Goldenen Schnitt ausmachen. Die Umlauflänge und der Durchmesser der DNA stehen ebenfalls im Verhältnis des Goldenen Schnitts zueinander.

Schaut man längs des imaginären Zylinders in die Doppelhelix hinein und denkt sich die Wasserstoffbrücken der Basenpaare A-T und C-G im Inneren dieses Zylinders jeweils als eine Linie, dann zeigen diese Linien zwei gegeneinander versetzte Pentagramme.

Credit: By Mauroesguerroto (Own work) [CC BY-SA 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], via Wikimedia Commons B-DNA in der Draufsicht

Würde das Teilungsverhältnis nicht dem Goldenen Schnitt entsprechen, dann wären die Spitzen des Pentagramms nicht geschlossen. Und entfielen nicht genau zehn Basenpaare auf einen Umlauf, käme überhaupt keine regelmäßige Fünffachsymmetrie zustande.

„Die Symmetrie ist diejenige Idee, mit deren Hilfe der Mensch im Laufe der Jahrhunderte versuchte, Ordnung, Schönheit und Vollkommenheit zu begreifen und zu schaffen.“

 

Hermann Weyl

Fußnoten

In der Natur ist so ein starrer Zylinder natürlich unpraktisch, da die DNA im Zellkern auf kleinstem Raum zusammengepackt werden muss. Die Basenpaare stapeln sich nicht wie Bücher exakt parallel aufeinander, sondern bilden Keile, die die Helix in die eine oder andere Richtung neigen. Der Neigungswinkel der Basenpaare zur Achse beträgt 6°. Den größten Keil bilden Adenosine, die mit Thymidinen der anderen Helix gepaart sind. Folglich bildet eine Serie von AT-Paaren einen Bogen in der Helix. Wenn solche Serien in kurzen Abständen aufeinander folgen, nimmt das DNA-Molekül eine gebogene Struktur an, welche stabil ist. Dies wird auch Sequenz-induzierte Beugung genannt. Sequenz-induzierte Beugung findet man häufig an wichtigen Stellen im Genom.

Der Beitrag Hidden Figures – Unerkannte Symmetrien der DNA erschien zuerst auf Die Sankore Schriften.

1797 schrieb Goethe die Ballade „Der Zauberlehrling“. Zu dieser Zeit war die Hausarbeit eine sehr anstrengende Tätigkeit – vor allem das Wäsche waschen am Waschtag war eine einzige Quälerei.

In der Waschküche wurde die Wäsche am Abend zuvor im Wäschekessel eingeweicht. Am nächsten Morgen wurden Weißwäsche und Unterwäsche aufgekocht und über dem Waschbrett mit Kernseife gerubbelt. Dann wurde die Wäsche gespült, bis das Wasser wieder klar war.

Walle! walle!
Manche Strecke,
daß, zum Zwecke,
Wasser fließe
und mit reichem, vollem Schwalle
zu dem Bade sich ergieße.

Vom Rubbeln wurden die Fingerkuppen wund und vom Ausspülen der Wäsche die Hände ganz rot und kalt. Zum Schluss wurde die Wäsche durch die Walze gedreht, damit das meiste Wasser ausgedrückt werden konnte.

Heute ersparen uns Waschmaschinen¹ diese Quälerei mit entsprechenden Programmen: Vorwäsche, Kochwäsche, Schleudern. Der Trend geht sogar zu einem Haushalt in dem Haushalts- und Multimedia-Geräte durch bidirektionale Funkstandards, wie WLAN und Bluetooth, miteinander kommunizieren und zentral ferngesteuert werden können – das sogenannte Smart Home.

Smarte Waschmaschinen lassen sich vom Arbeitsplatz aus bedienen, sodass die Wäsche pünktlich zum Trocknen bereitsteht, wenn man nach Hause kommt. Das erfordert aber das Mitführen einer externen Hardware, z. B. eines Smartphones, Tablets oder Laptops.

Eine Zeichnung von Luise Duttenhofer zu Goethes Gedicht „Der Zauberlehrling. Auf einem Sockel mit einem Blütenornament stehend, beschwört der Zauberlehrling den menschgewordenen Besen („Auf zwei Beinen stehe, oben sei ein Kopf“) mit den Worten „Stehe! stehe! denn wir haben deiner Gaben vollgemessen!“, sein Treiben einzustellen, aber dem übereifrigen Lehrling ist das Zauberwort entfallen: „Ach, ich merk es! Wehe! wehe! Hab ich doch das Wort vergessen!“.

Sogenannte Biohacker wollen deshalb die Steuerhardware direkt in den Körper implantieren. So lassen sich z. B. durch unter die Haut eingepflanzte NFC-Chips smarte Schlösser von Haustüren öffnen. NFC steht für Near Field Communication und dient dem Austausch von Informationen zwischen zwei nahe aneinander gehaltenen Geräten oder Gegenständen. Dabei bedeutet „nah“ in der Praxis ein Abstand von weniger als vier Zentimeter.

Durch diese kurze Distanz ist die NFC äußerst sicher gegen das Abhören von außen. Mögliche Täter müssten sich Dir schließlich auf engsten Raum nähern, um Daten auszuspionieren. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist mit maximal 424 KByte/s zwar geringer als die von Bluetooth, reicht aber dennoch, um kleine Datenmengen wie etwa Internet-Links in Sekundenbruchteilen zu verschicken.

Mit NFC lassen sich Bluetooth-Verbindungen leichter herstellen, indem das umständliche Pairing, also das Erstellen von Verbindungsschlüsseln beim erstmaligen Kontakt zweier Geräte entfällt. Wenn Du zum Beispiel zwei Android-Geräte mit NFC-Chip aneinanderhälst, kannst Du mit einem Klick Daten übertragen – zum Beispiel Links, Kontaktdaten oder auch Fotos. Besonders Google fördert die Verbreitung von NFC: alle Smartphones, die mit der Android OS Version 4.0 oder höher laufen, sind standardmäßig NFC-kompatibel.

Der Chemieingenieur Giovanni Traverso vom Massachusetts Institute of Technology in den USA hat eine elektronische Pille hergestellt, die im Magen eines Schweins die Körpertemperatur misst und die Daten mittels WLAN an einen Sendeempfänger schickt, der sich zwei Meter über dem Boden befindet. Eine Zink-Kupfer-Knopfbatterie liefert die Energie für die Pille, die eine Lebensdauer von einer Woche hat.

Hat der alte Hexenmeister
Sich doch einmal wegbegeben!
Und nun sollen seine Geister
Auch nach meinem Willen leben.
Seine Wort‘ und Werke
Merkt ich und den Brauch,
Und mit Geistesstärke
Tu ich Wunder auch.

Haushalts- und Multimediageräte mit Geistesstärke – also mittels Gedanken – zu steuern, wäre für Biohacker eine neurotechnische Herausforderung. Invasive Gehirn-Computer-Schnittstellen² müssten vom Gehirn erzeugte elektrische Nervensignale messen und mittels eines Funkstandards³ an Haushaltsgeräte übertragen. Dort würden diese Signale decodiert und in die gewünschten Computerbefehle umgesetzt werden.

Voraussetzung für diese Umsetzung ist allerdings eine vorausgehende Trainingsphase für das Haushaltsgerät. Der Biohacker muss dabei auf Kommando an bestimmte Tätigkeiten denken, zum Beispiel wie er an der Waschmaschine „Buntwäsche – 30 ºC – Schleudern“ einstellt. Der Computer des Haushaltsgeräts bekommt den Zeitpunkt dieser Vorstellung mitgeteilt und nach 200 Durchläufen⁴, mit entsprechendem Feedback des Biohackers, kann er jenes individuelle Muster von Nervensignalen erkennen, das für dieses Waschprogramm typisch ist⁵. Das bedeutet, das Haushaltsgerät muss fähig zum Deep Learning sein und ein künstliches neuronales Netz enthalten.

Fans des Science Fiction Autors Stanisław Lem werden jetzt an seine Kurzgeschichte „Die Waschmaschinentragödie“ denken. Diese Geschichte erscheint in der Sammlung „Sterntagebücher“ (Aus den Erinnerungen Ijon Tichys V), eine Zusammenstellung verschiedener Reisen des fiktiven Raumfahrers Ijon Tichy. Tichy schildert darin, wie der Konkurrenzkampf zweier Waschmaschinenhersteller zu einem enormen Innovationsdruck bei deren Ingenieuren und Designern führt. In die Waschmaschinen werden Fernseher eingebaut und nach einigen weiteren Verbesserungen erhalten sie schließlich menschliche Gestalt. Diese dient natürlich dem besseren Verkauf. Beispielsweise können sich Männer nun ihre Wäsche von Robotern waschen lassen, die wie berühmte schöne Schauspielerinnen aussehen. Die Waschmaschinen werden nicht nur immer schöner, sondern auch immer smarter (der musste jetzt sein). Schließlich gründen sie eine Gewerkschaft. Die Geschichte ist hier noch nicht zu Ende aber ich will nicht zu viel verraten und kehre zum Text zurück…….Wo waren wir stehen geblieben?

Die gedankengesteuerte Waschmaschine für Biohacker ist also technisch recht aufwendig. Da die meisten, in einem Haushalt lebenden Menschen, keine Biohacker sind, arbeiten die Elektroingenieure und Softwareentwickler des Smart Homes lieber an der endgerätlosen Steuerung über Handzeichen oder Sprachbefehle (wie bei  Siri).

In die Ecke,
Besen! Besen!
Seids gewesen!
Denn als Geister
Ruft euch nur, zu seinem Zwecke,
Erst hervor der alte Meister.

Fußnoten

1. Die erste vollautomatische Waschmaschine kam in Deutschland 1951 auf den Markt.

2. Die Elektronik von solchen Neuroimplantaten darf nicht mit Gasen und Flüssigkeiten innerhalb des Körpers in Verbindung kommen. Doch jeder Kontakt, der Nervensignale misst, erfordert eine elektrische Verbindung ins Gehäuse hinein, die isoliert werden muss. Bei der jahrelangen Nutzung dürfen weder Gehäuse noch Isolationsschichten ernsthaft geschädigt werden noch dürfen sich die elektrischen Kontakte mit den Nervenzellen auflösen.

3. Neurologen implantierten die Gehirn-Computer-Schnittstelle BrainGate, in die motorische Hirnregion des querschnittsgelähmten Matthew Nagle. Dazu drückten sie BrainGate mit einer Luftdruckpistole bei geöffnetem Schädel eineinhalb Millimeter unter die Hirnoberfläche. Von dort leitete es die Nervensignale über 100 Golddrähte durch ein kleines Loch in der Schädeldecke an die Außenwelt. Bedeckt wurde das Ganze von einem Metallsockel, von dem aus ein Kabel zum Computer führte, der die Nervensignale auswertete und übersetzte.

4. Die 200 habe ich nur genannt, um mal eine Hausnummer zu nennen. Ich weiß nicht, was realistisch wäre.

5. Der Neuroethiker Jens Clausen schreibt in „Verschwimmende Grenzen zwischen Menschen und Technik“ (Spektrum Spezial Physik Mathematik Technik 2/15, S. 78):

„Grundsätzliche Limitierungen des Geräts, beispielsweise in der Prognosegenauigkeit der Algorithmen sowie – abhängig davon – in der Zuverlässigkeit der ausgeführten Aktionen, müssen dem Nutzer im Vorfeld bekannt sein. Man könnte nun allerdings argumentieren, wer sich auf die Verwendung eines unsicheren Geräts einlässt, sei auch für resultierende Schäden verantwortlich. Gleichwohl ist es sinnvoll, intentionale Handlungen von Fehlfunktionen des Geräts unterscheiden zu können, um Schadensersatzansprüche und auch mögliche strafrechtliche Relevanz zu beurteilen.“

Weiterführende Literatur

Neuroscience: Converting thoughts into action

Experiments in Thought Control

TED-Talk Hans Rosling: The magic washing machine

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