Forschung

Die "Anziehungskraft" winzigster Nanodrähte beruht für Prof. Dr. Carsten Ronning nicht nur auf seinen besonderen wissenschaftlichen Interessen. Dem Physiker, zu dessen Forschungsschwerpunkten Halbleiter-Nanodrähte gehören, ist es jetzt erstmals gelungen, eindeutig nachzuweisen, dass Kobalt-dotierte Nanodrähte aus Zinkoxid intrinsische ferromagnetische Eigenschaften besitzen.

Winzige Stabmagneten

"Im Prinzip funktionieren diese wie winzige Stabmagneten", erläutert der Inhaber des Lehrstuhls für Festkörperphysik. Seine Forschungsergebnisse, die in enger Zusammenarbeit mit Kollegen der Chinese University of Hongkong entstanden sind, wurden in der renommierten Fachzeitschrift "Nature Nanotechnology" veröffentlicht.

Die Herstellung magnetischer Halbleiter-Nanodrähte ist bisher reine Grundlagenforschung, wie Ronning betont. Doch mittelfristig "können wir damit möglicherweise helfen, die Tür zur Spintronik aufzustoßen." Mit "Spintronik" wird ein neues Gebiet der Halbleiterphysik bezeichnet: Während die traditionelle Halbleiterelektronik auf den elektrischen Ladungen der Elektronen beruht, nutzt die Spintronik zusätzlich den Spin - den Eigen-Drehimpuls - der Elektronen aus. "Dieser Impuls kann in zwei verschiedenen Richtungen auftreten, woraus ein magnetisches Moment resultiert", erläutert Prof. Ronning.

Halbleiterbauelemente, die nur den Spin von Elektronen schalten, kommen mit einem einzelnen Elektron aus, um die notwendige Information zu transportieren. "Das bedeutet, dass Spintronik-Halbleiter sehr viel schneller schalten könnten, als herkömmliche elektronische Bauelemente", so Ronning. Zudem würden diese mit einem Bruchteil an Strom auskommen.

Voraussetzung für die praktische Weiterentwicklung der Spintronik ist jedoch, dass sich Halbleiter mit intrinsischen ferromagnetischen Eigenschaften überhaupt herstellen lassen. Daran wird seit rund einem Jahrzehnt weltweit intensiv geforscht - bislang jedoch mit mäßigem Erfolg. "Bisher gab es keine Methode, die eindeutig den intrinsischen Ferromagnetismus nachweisen konnte." Dank der Jenaer Physiker und ihrer chinesischen Kollegen ist man nun einen entscheidenden Schritt weiter.

Für die vorliegende Arbeit hat Prof. Ronning und sein Team das Jenaer Know-how in der Herstellung von Halbleiter-Nanostrukturen und deren optischer Charakterisierung genutzt und Zinkoxid-Drähte dotiert. Diese wurden dann von den chinesischen Kollegen um Prof. Dr. Quan Li auf ihre magnetischen Eigenschaften untersucht. "Wir haben festgestellt, dass die Kobalt-Dotierung den Nanodrähten intrinsische ferromagnetische Eigenschaften verleiht, während Eisen das nicht kann", kommentiert Prof. Li das überraschende Ergebnis. US

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Das Forschungsergebnis von Prof. Dr. Carsten Ronning und seinen chinesischen Kollegen ist ein wichtiger Schritt in der Halbleiterphysik.

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Menschliches Leben auf der Erde: Ob das purer Zufall ist oder unser Sonnensystem damit eines von vielen ist, kann niemand genau sagen. "Dafür kennen wir einfach noch zu wenige andere Planetensysteme", sagt Prof. Dr. Alexander Krivov. "Obwohl in den letzten 15 Jahren immer wieder neue Planeten entdeckt wurden, sind nur wenige Fälle bekannt, in denen mehrere Planeten zusammen einen Stern umkreisen", so Krivov weiter.

Seinem Team ist es nun gelungen, eines der wenigen solcher Planetensysteme erstmals ausführlich zu beschreiben. Die Ergebnisse ihrer Analyse haben die Wissenschaftler in dem international referierten Fachblatt "Astronomy & Astrophysics" veröffentlicht.

Wenig Vergleichsmöglichkeiten

"Unser eigenes Sonnensystem ist relativ gut erforscht", weiß Krivov. "Wir haben jedoch kaum Vergleichsmöglichkeiten." Um das zu ändern, wollen die Jenaer Astronomen zukünftig fremde Planetensysteme genau unter die Lupe nehmen. Das System des Sterns HR 8799 haben sie jetzt als eines der ersten Systeme überhaupt derartig untersucht. Dafür haben die Wissenschaftler alle vorhandenen Daten und Informationen zu dem Stern und den drei ihn umkreisenden Planeten zusammengetragen. Auch die Beobachtungsdaten zweier Gürtel aus Asteroiden, Kometen und Staub im gleichen System flossen in die Untersuchungen ein.

"Sämtliche Daten sind zu ganz unterschiedlichen Zeitpunkten und mit verschiedenen Methoden erhoben worden", berichtet Martin Reidemeister. "Mit einem Computermodell haben wir simuliert, ob die Daten überhaupt plausibel sind", so der Physiker. "Dadurch konnten wir viele Parameter recht genau bestimmen."

30 bis 50 Millionen Jahre

Eine dieser Größen ist das Alter des Systems. "Die Angaben in der Literatur schwanken zwischen 30 Millionen und einer Milliarde Jahre", sagt Prof. Krivov. "Eine enorme Zeitspanne, die wir mit unserer Analyse deutlich auf 30 bis 50 Millionen Jahre einschränken konnten." Auch die Masse der Planeten und die Ausrichtung ihrer Bahnen konnten die Wissenschaftler vom Astrophysikalischen Institut durch ihre Simulationsanalysen relativ sicher bestimmen. "Wir haben viele Ähnlichkeiten, aber auch eine ganze Reihe Unterschiede zu unserem Sonnensystem festgestellt", berichtet Krivov. "Unsere Analysen sollen helfen, besser zu verstehen, wie andere Planetensysteme insgesamt organisiert sind", nennt er das Ziel seiner Forschung. MH

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Während ihrer Zeit im Parlament stehen Abgeordnete oft im Rampenlicht. Über ihre Werdegänge und ihr Wirken danach war bislang jedoch kaum etwas bekannt. Dies haben Sozialwissenschaftler der Universität Jena jetzt untersucht: Ihre Studie "Leben nach dem Mandat" widmet sich dem weiteren politischen und beruflichen Weg der Ehemaligen und ihrer rückblickenden Selbsteinschätzung der Zeit im Parlament. "In den Medien wird allenfalls über die Schröders und Clements berichtet, deren post-parlamentarische Karrieren aber untypisch sind", sagt Dr. Michael Edinger. "Uns geht es hingegen um ein repräsentatives Bild von den Entwicklungen, Erfahrungen und auch Problemen, die mit dem Ausscheiden aus der Politik verbunden sind", erläutert der Ko-Autor der Studie.

Um dies zu erreichen, haben die Mitarbeiter des Forschungsprojekts "Parlamentarische Führungsgruppen" unter Leitung von Prof. Dr. Heinrich Best in den vergangenen Jahren etwa 800 Telefoninterviews mit ehemaligen Abgeordneten geführt.

Die Untersuchungsergebnisse stimmen keineswegs immer mit der öffentlichen Wahrnehmung überein. So zeigen die Befunde, dass viele Abgeordnete freiwillig aus dem Parlament ausgeschieden, aber nur wenige in der beruflichen Politik verblieben oder von ihrer Partei mit Positionen "versorgt" worden sind. Überschätzt werden auch die Möglichkeiten eines "fliegenden" Wechsels von Ex-Parlamentariern in lukrative Top-Positionen großer Unternehmen. Unabhängig davon, ob die Betroffenen ihr Mandat verloren oder es freiwillig aufgegeben haben: Ihr politisches Engagement ist auch danach noch beachtlich. Die meisten befinden sich auch am Ende ihres Berufslebens eher im "Unruhestand".

Politische Karriere ist planbar

"Die Analyse bestätigt, dass sich politische Karrieren trotz des mit den periodischen Wahlen verbundenen Risikos durchaus erfolgreich planen lassen", nennt Michael Edinger eine weitere Erkenntnis. "Auch wenn den Parlamentariern selbst Vieles zufällig und unplanbar erscheint, gibt es typische Karriereverläufe - und es lassen sich Voraussetzungen für Karrieresprünge angeben", so Edinger. AB

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Die Studie "Leben nach dem Mandat" ist hier zu finden.

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Milliardenbürgschaften, Kurzarbeit, Insolvenzen - Meldungen über die Auswirkungen der Wirtschaftskrise reißen nicht ab. Viele Menschen sind verunsichert und fürchten um ihren Arbeitsplatz. "Nicht minder beunruhigt sind Absolventen und Studierende, die kurz vor ihrem Abschluss stehen", weiß Prof. Dr. Frank Daumann von der Jenaer Universität. Seit Monaten beobachtet der Professor für Sportökonomie, wie sich gerade bei Hochschulabsolventen angesichts der Krise zunehmend Ängste entwickeln. Ob diese Ängste berechtigt oder übertrieben sind, haben Daumann und seine Mitarbeiter untersucht und ihre Ergebnisse in der Studie "Krisenstrategien für Arbeitnehmer und Absolventen" veröffentlicht.

DAX30-Unternehmen befragt

Dabei interessierte die Wissenschaftler besonders, wie die Wirtschaft die Situation für Arbeitnehmer einschätzt. So befragten sie die Personalverantwortlichen der größten deutschen börsennotierten Unternehmen (DAX30) nach deren Anforderungen an Arbeitnehmer und Bewerber. Ziel war es, eine erfolgreiche Krisenstrategie zu erarbeiten und zu zeigen, wie sich ein drohender Arbeitsplatzverlust abwenden lässt bzw. der Berufseinstieg trotz Wirtschaftskrise erfolgreich möglich ist.

Antizyklische Investitionen

"Wir konnten ganz klar einen Unterschied zu vorhergehenden Krisen beobachten", berichtet Frank Daumann. Während früher sofortige Einstellungsstopps die Regel waren, sei das für viele Personalverantwortliche heute keine sinnvolle Maßnahme, wie etwa Volkswagen-Personalvorstand Jochen Schumm sagt: "Die Studenten dürfen sich auch in einer wirtschaftlich schwierigen Situation nicht entmutigen lassen. Es wird immer deutlicher, dass auch in der Industrie antizyklisch investiert wird. Das gilt auch für Investitionen ins Humankapital."

Laut der Jenaer Studie ist Flexibilität das maßgebliche Schlüsselkriterium. "Jemand, der sich an veränderte Rahmenbedingungen anpassen kann, hat gute Chancen, die Krise unbeschadet zu überstehen", so Prof. Daumann. Bei den meisten Unternehmen könne man außerdem mit sinnvollen Weiterbildungen und Zusatzqualifikationen punkten. "Die bestmögliche und höchstmögliche Qualifikation", so Matthias Malessa, Personalchef der adidas group, "gepaart mit der richtigen Einstellung und Persönlichkeit siegt immer, auch wenn die Hürden höher werden und die Distanzen länger."

"Alles in allem", so Prof. Daumann, "werden gut qualifizierte Arbeitnehmer und Absolventen, die ihre Karriere strategisch angehen, keine Probleme haben, in der Wirtschaft Fuß zu fassen." Jörg Schwitalla, Personalchef von MAN, sieht es so: "Jetzt ist die Zeit der Vorleistungen." MH 

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Ihre Studie haben Prof. Dr. Frank Daumann und seine Mitarbeiter unter www.uni-jena.de/Studie_DAX30.html im Internet veröffentlicht. 

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Vom Embryo über die Larve zum ausgewachsenen Organismus - die Entwicklung ihrer Nachkommen verläuft bei Tieren in einer komplexen Abfolge von Entwicklungsstadien. Diese ist genetisch genau festgelegt und galt bislang als charakteristisches Merkmal der sexuellen Fortpflanzung im Tierreich.

Wissenschaftler des Institutes für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie der Uni Jena zeigen nun aber, dass ähnliche Entwicklungsmuster auch schon bei der ungeschlechtlichen Vermehrung von einfachsten Tieren eine Rolle spielen. Gemeinsam mit Physikern des GKSS Forschungszentrums am Deutschen Elektronen Synchrotron (DESY) haben sie die asexuelle Entwicklung von Schwämmen untersucht und ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift "Frontiers in Zoology" veröffentlicht.

Knospung sichert Erfolg

Schwämme bevölkern vermutlich seit mehr als einer Milliarde Jahren die Weltmeere. "Ein Teil ihres evolutionären Erfolgs liegt darin begründet, sich zusätzlich zur sexuellen Fortpflanzung auch ohne Geschlechtspartner vermehren zu können", sagt Dr. Michael Nickel. "Im Falle des Schwamms Tethya wilhelma geschieht dies durch Knospung", so der Privatdozent weiter. Physiker des GKSS erzeugten am DESY mit Hilfe der Röntgen-Microtomographie dreidimensionale Datensätze der sich entwickelnden Knospen des Schwammes.

"Dank des äußerst brillanten Röntgenlichts aus der Synchrotronstrahlung am DESY konnten wir die feinen Strukturen der weniger als einen Millimeter großen Knospen erstmals dreidimensional und hochaufgelöst erfassen", sagt Jörg Hammel. Der Doktorand in der Arbeitsgruppe von Dr. Nickel hat die 3D-Daten sowie weitere Licht- und elektronenmikroskopische Aufnahmen untersucht.

Festgelegte Entwicklungsstadien

Dabei machte er eine überraschende Entdeckung: Die Entwicklung der Knospen und Körperstrukturen des Schwammes laufen in einer charakteristischen morphologischen Sequenz ab. Das Weichgewebe, das Skelett aus mikroskopischen Glasnadeln und das Wasserleitungssystem, mit dem der Schwamm Nahrung aus dem Wasser filtriert, entstehen in einer festgelegten zeitlichen Abfolge.

"Dies widerspricht der bisherigen Ansicht, dass die Knospung eine unspezifische Auswachsung des Gewebes der erwachsenen Schwämme ist", macht Jörg Hammel deutlich. Damit ähnele die morphologische Entwicklungssequenz der Knospen der Entwicklung eines Jungschwammes aus einer Schwammlarve in der sexuellen Vermehrung. "Der Schluss liegt nahe, dass sexueller und asexueller Vermehrung in Schwämmen ähnliche oder teilweise identische genetische Regulationsprinzipien zu Grunde liegen, die einen gemeinsamen evolutionären Ursprung besitzen", resümiert Michael Nickel. US 

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Ein "Tethya wilhelma"-Schwamm bildet Knospen: Die Einzelbilder wurden im Abstand von 12 Stunden aufgenommen. 

Foto: Nickel

Sie entdeckten die Entwicklungsmuster bei der ungeschlechtlichen Fortpflanzung von Schwämmen: Jörg Hammel (oben) und PD Dr. Michael Nickel.

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Tafelschwämme finden sich in jedem Klassenzimmer und Spongebob Schwammkopf geistert in jedem jüngeren Schülerkopf als möglicher Bezugspunkt umher.

Ein Blick in die Lehrpläne und Lehrmaterialien für den Biologieunterricht zeigt jedoch, dass Schwämme (Porifera) bisher keine Schule machen und unterrepräsentiert sind. Sie weckten jedoch ein breites wissenschaftliches Interesse im Zusammenhang mit Themen wie Arzneimitteln aus dem Meer, Bewegung und Koordination ohne Muskeln und Nerven oder die Entstehung der tierischen Vielzelligkeit.

Dementsprechend ist die Integration in bestehende Stoffgebiete vielfältig möglich, etwa in die Evolution bis hin zur Ökologie der Badeschwämme. Kathrin Kirste hat nun in Zusammenarbeit mit PD Dr. Michael Nickel vom Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie und Prof. Dr. Uwe Hoßfeld, Leiter der AG Biologiedidaktik, ein bisher einzigartiges Biologie-Unterrichtsmodul entwickelt, das Schwämme im Stoffgebiet "Vom Einzeller zum Vielzeller" unter Einbezug heimischer Süßwasserschwämme (Spongillidae) etabliert. Die Keimung von Dauerstadien (Gemmulae) als Schülerexperiment steht im Mittelpunkt und integriert theoretisches und praktisches Wissen über die Biologie der Schwämme, deren Entwicklung aus Dauerstadien und die Funktionsteilung von Zellen.

Neben der umfassenden didaktischen Aufarbeitung des Experimentes und der Anleitung für Schüler und Lehrer wurden für den Unterricht zahlreiche Lehrmittel wie Texte, Tafelbilder, Kopiervorlagen, Schemazeichnungen, Bild- und Filmmaterial entwickelt. kc

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Ausgekeimter Jungschwamm des heimischen Süßwasserschwammes Spongilla lacustris.

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Fahrstühle, Baukräne und Hängebrücken - sie alle werden meist von Seilen gehalten. Dass diese den enormen Belastungen standhalten, liegt nicht zuletzt an den strengen Kontrollauflagen.

In regelmäßigen Abständen müssen die Drahtseile auf äußerliche Schäden untersucht werden. Bis jetzt geschieht das mit dem bloßen Auge vor Ort. Bei kilometerlangen Seilen erfordert das eine Menge Konzentration vom Prüfer. In die Routine können sich da leicht Fehler einschleichen. Informatiker haben nun erstmals ein System entwickelt, das Seilschäden automatisch erkennt.

"Mit unserem System können wir fehlerhafte Stellen relativ gut lokal eingrenzen", sagt Esther Platzer. Sie arbeitet im Rahmen ihrer Promotion an dem Gemeinschaftsprojekt der Unis Jena und Stuttgart. "Mittlerweile erkennt das System 90 Prozent der Defekte", so die Informatikerin. Um dieses Ziel zu erreichen, schlugen die Wissenschaftler einen eher ungewöhnlichen Weg ein: Sie haben dem Programm nicht beigebracht wie Fehler, sondern wie intakte Seile aussehen.

"Markiert werden nur die Bereiche, die von dieser Norm abweichen", erläutert Projektleiter Prof. Dr. Joachim Denzler. In der Praxis könnten solche Stellen dann gezielt vom Prüfpersonal untersucht werden. Das würde nicht nur Zeit sparen, sondern wäre auch sicherer als die bisherige Sichtprüfung. "In Feldversuchen hat unser Programm sogar schon Fehler entdeckt, die ein Experte übersehen hat", so Esther Platzer stolz.

Dreidimensional vermessen

Ihr Ziel ist es, das System weiter zu optimieren. "Vielleicht können wir die Defekte bald noch genauer aufspüren", äußert sie optimistisch. Dafür wollen die Wissenschaftler ihr System erweitern und eine Technik entwickeln, mit der sie Seile zusätzlich dreidimensional vermessen können. "Dadurch könnten wir Parameter wie den Durchmesser gezielt über den kompletten Seilverlauf hinweg überwachen und leichter Aussagen über Veränderungen des Seils machen", so Prof. Denzler, der dafür eine weitere Förderung beantragen will.

Bald könnte das System standardmäßig zur Kontrolle von Seilbahnen oder Fahrstühlen eingesetzt werden. MH

Prof. Dr. Joachim Denzler und Esther Platzer präsentieren das von ihnen entwickelte Computerprogramm, das Seilschäden erkennt.

Foto: Günther

Ursache von Durchblutungsstörungen sind häufig geschädigte Blutgefäße durch Rauchen, Verkalkung oder sonstige Ablagerungen in den Gefäßen. Um Linderung zu verschaffen, hilft manchmal nur die Operation, bei der dem Patienten ein künstliches Blutgefäß aus den Kunststoffen Polyester oder Teflon eingesetzt wird.

Gefahr von Blutgerinnseln

Bei der Implantation der künstlichen Blutgefäße kann es aber zu Problemen kommen. So können sich Blutgerinnsel auf der Gefäßwand bilden. Die Ursache sind Unterschiede in Struktur und Eigenschaften zwischen dem künstlichen Material des Blutgefäßersatzes und den Blutbestandteilen. Bluteiweiße scheiden sich an dieser Grenzfläche auf dem künstlichen Material ab und tragen zur Blutgerinnselbildung bei. Darum sind natürliche Blutgefäße innen mit einer Zellschicht, dem sogenannten Endothel, ausgekleidet, das sich perfekt mit dem Blut verträgt. Einem chinesisch-deutschen Team von Materialwissenschaftlern um Prof. Kaiyong Cai von der Chongqing University und Prof. Klaus D. Jandt vom Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie (IMT) ist es nun erstmals gelungen, gerichtetes Endothel auf einer Materialoberfläche zu erzeugen.

Mit einem Tintenstrahldrucker (Ink-Jet-Printer) druckte das Team das Biopolymer Laminin auf eine Materialoberfläche. Laminin ist ein sogenanntes Glykoprotein und wichtiger natürlicher Bestandteil der extrazellulären Matrix, die das menschliche Gewebe zusammenhält. Der Trick dabei: über eine gewisse Strecke auf der Materialoberfläche wird die Lamininschicht immer dünner und schwächer gedruckt. In diesem Bereich der Materialoberfläche richten sich die Endothelzellen gleichmäßig in eine Richtung aus - ganz so wie in natürlichen Blutgefäßen. Die Endothelzellen lesen die gedruckte Struktur und richten sich danach. In den Bereichen mit mehr Laminin wuchsen auch mehr Endothelzellen. "Diese faszinierenden Ergebnisse machen es uns nicht nur einfacher zu verstehen, auf welche Reize und Stoffe Zellen positiv reagieren, sondern legen vielleicht auch die Grundlage für eine neue Generation von Blutgefäßersatz, der verträglicher und langlebiger ist", erklärt Prof. Jandt. kc

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In Zukunft könnten künstliche Blutgefäße wie dieses durch Ink-Jet-Printing blutverträglicher werden.

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Vor 65 Millionen Jahren schlug ein gewaltiger Asteroid auf der Erde ein und besiegelte das Ende der Kreidezeit. Das Klima kühlte ab und etwa 80 Prozent aller Meeresorganismen starben aus. Wie lange das Weltmeer benötigte, um sich von dem Einschlag zu erholen, war lange umstritten. Eine deutsch-amerikanische Studie hat nun anhand geochemischer Analysen gezeigt, dass die marine Biomasseproduktion nur für knapp 100 Jahre zurückging. Danach erholte sich der Ozean überraschend schnell. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher im Wissenschaftsmagazin "Science".

"Bislang war es der Wissenschaft noch nicht gelungen, die Vorgänge, die sich unmittelbar nach dem Meteoriteneinschlag im Ozean abspielten, so genau zu untersuchen", sagt Dr. Jens Wendler von der Universität Jena und einer der vier Autoren der aktuellen Studie. Zwar sei der Einschlag weltweit in Ablagerungen an Land und im Ozean dokumentiert. Organisches Material, auf das Geochemiker bei ihren Untersuchungen angewiesen sind, war bislang aber kaum vorhanden oder in einem schlechten Erhaltungszustand.

Auf der dänischen Insel Seeland sind der Jenaer Paläontologe und seine Kollegen nun fündig geworden. Mittels sehr empfindlicher geochemischer Methoden und hoher zeitlicher Auflösung konnten sie dort Kohlenstoffverbindungen - sogenannte Biomarker - nachweisen, die Auskunft darüber geben, welche Organismen das Meer in jener Epoche besiedelten.

Warum Korallen überlebten

"Die Befunde geben uns Informationen über jene Lebewesen an der Basis der Nahrungskette, die nicht als Fossilien erhalten bleiben, wie zum Beispiel Grünalgen und Bakterien", erläutert Dr. Wendler. "Da solche Organismen z. B. in Symbiose mit Korallen leben, kann ihre schnelle Erholung nach der Katastrophe vor 65 Millionen Jahren auch das rätselhafte Überleben einiger Korallen erklären. Obwohl die Atmosphäre durch Partikel des Einschlages zunächst verdunkelt war, hatten Algen viel rascher als bisher angenommen wieder genügend Licht zur Verfügung".

Unmittelbar nach dem Einschlag waren Bereiche des Weltmeeres zunächst lebensfeindlich. In der Nähe der Kontinente erlebte die Algenproduktion aber bereits nach weniger als 100 Jahren einen neuen Aufschwung. Im offenen Ozean dauerte der Erholungsprozess deutlich länger: Bis zu drei Millionen Jahre brauchte der Weltozean, um sich vollständig von dem Meteoriteneinschlag zu erholen. US

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Dr. Jens Wendler am dänischen Grabungsort.

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Erst Fürstendiener, später Staatsdiener - bis heute ist die wichtigste Pflicht eines jeden Beamten, hoheitliche Aufgaben unparteiisch im Sinne seines Dienstherrn zu erledigen. Nicht immer so genau nahmen das wohl die Beamten des Deutschen Zollvereins, der im Jahr 1834 zwischen verschiedenen souveränen deutschen Einzelstaaten begründet wurde. Zur Wahrung überstaatlicher Vereinsinteressen wurden die politischen Vorgaben der einzelnen Regierungen gelegentlich zurückgestellt.

"Unter den Beamten der verschiedenen Mitgliedstaaten, die an den Zollverein abgeordnet waren, hat sich eine regelrechte überstaatliche Elite herausgebildet", sagt Dr. Marko Kreutzmann. "Dadurch wurden integrative Prozesse begünstigt, die auch über politische Krisen hinweg das Bestehen des Zollvereins ermöglicht haben", nennt der Historiker von der Universität Jena eine wichtige Erkenntnis seiner Forschungsarbeit. Diese wurde in den letzten zwei Jahren durch die Fritz-Thyssen-Stiftung gefördert. Erste Ergebnisse haben die Wissenschaftler in der renommierten "Historischen Zeitschrift" veröffentlicht. "Wir freuen uns sehr, dass die Stiftung den Antrag jetzt für ein weiteres Jahr bewilligt hat", sagt Projektleiter Prof. Dr. Hans-Werner Hahn vom Lehrstuhl für Geschichte des 19. und 20. Jahrhunderts der Jenaer Universität.

Kooperation auf Arbeitsebene

Die Historiker führen damit ihre bisherigen Untersuchungen fort. "Über die höheren Zollbeamten Preußens, Bayerns sowie der hessischen und thüringischen Kleinstaaten haben wir uns bereits einen soliden Überblick verschafft", so Kreutzmann. "Jetzt sollen weitere Staaten wie Sachsen, Baden und Württemberg folgen." Daneben wollen sie auch die mittleren Beamten des Zollvereins genauer unter die Lupe nehmen. "Wir gehen davon aus, dass gerade auf der Arbeitsebene, also unter den Beamten in den Grenzämtern vor Ort, ein reger Informationsaustausch stattgefunden hat", so Kreutzmann. Durch die gemeinsame Arbeit seien viele Verwaltungsabläufe schon auf niedriger Ebene harmonisiert worden, so dass auch diese Beamten einen Einfluss auf die überstaatliche Integration hatten.

Die Bedeutung der Zollvereinsbeamten darf nach Ansicht der Historiker der Universität Jena nicht unterschätzt werden. "Tatsächlich wurden die Beamten mit jedem beigetretenen Staat immer wichtiger", so Kreutzmann. "Oft überblickten nur sie dieses Vereinsgebilde, das sich durch die Fülle der einzelstaatlichen Verträge höchst komplex darstellte." Die Regierungen der einzelnen Länder verließen sich in der Regel auf die Gutachten ihrer Beamten. Diese handelten jedoch zunehmend im Interesse des Zollvereins, statt ausschließlich im Sinne der eigenen Regierungspolitik.

Überstaatliche Identität

Welche Kommunikation unter den Zollbeamten zu einer derartigen überstaatlichen Identität führte und wie besonders die Klein- und Mittelstaaten das Zusammenwachsen der Mitgliedstaaten beeinflussten, will Marko Kreutzmann in den nächsten Monaten herausfinden. MH

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Wälder, Felder, Wiesen - überall wachsen Pflanzen eng beieinander und nehmen sich dadurch gegenseitig das Licht weg. "Trotzdem sind sie in der Lage, selbst unter extremsten Bedingungen Photosynthese zu betreiben, indem sie sich an die jeweiligen Lichtbedingungen anpassen", weiß PD Dr. Thomas Pfannschmidt.

Welche Reaktionen dabei in der Pflanze ablaufen und wie sie ihren Photosyntheseapparat umstrukturiert, haben die Pflanzenphysiologen jetzt genauer untersucht. Dabei haben sie sich besonders auf die Regulation der Gene konzentriert - ein Hauptthema der Arbeitsgruppe um Dr. Pfannschmidt.

Licht beeinflusst Genaktivität

"Dafür haben wir die natürlichen Lichtgradienten im Labor nachgestellt und die Veränderungen in der Pflanze untersucht." Sowohl Kurz- als auch Langzeitantworten auf veränderte Lichtqualität spielten dabei eine Rolle. Es stellte sich heraus, dass die Regulation der Gene wesentlich komplexer und schneller ist als bisher angenommen wurde. So haben die Wissenschaftler bereits innerhalb von 30 Minuten Veränderungen in der Expression einiger hundert Gene beobachten können. "Das Überraschende dabei ist, dass neben Photosynthese-Genen auch viele Metabolismus-Gene betroffen sind", so Pfannschmidt. Einer dieser veränderten Parameter war Stärke, konstant blieb dagegen die Produktion des Transportzuckers Sucrose. "Diese Ressourcen-Verschiebung deutet darauf hin, dass die Pflanze mit ihrer Taktik versucht, die Konzentration an Transportzucker trotz veränderter Bedingungen weitgehend konstant zu halten", erläutert Pflanzenphysiologe Pfannschmidt.

"Die Photosynthese stellt also nicht einfach nur einen passiven, Energie fixierenden Prozess dar, sondern wirkt gleichzeitig als Umweltsensor", resümiert Pfannschmidt. "Wenn nötig, reguliert sie die Expression ihrer eigenen Gene und passt die gekoppelten Stoffwechselprozesse an ihren jeweiligen Funktionszustand an." Die Ergebnisse sind jetzt in der internationalen Fachzeitschrift "The Plant Cell" veröffentlicht worden.

Zukünftig wollen die Pflanzenphysiologen die einzelnen Vorgänge noch detaillierter untersuchen. Außerdem wollen sie die Versuche statt an der Modellpflanze Arabidopsis thaliana an landwirtschaftlich relevanten Arten wie Mais und Raps weiterführen. "Wenn wir diese Anpassungsprozesse komplett verstehen, können wir gezielt solche Pflanzen erzeugen, die mit den speziellen Lichtbedingungen auf Feldern besser zurechtkommen", hebt Thomas Pfannschmidt den praktischen Nutzen seiner Forschung hervor. Dann könnten die Erträge von Nutzpflanzen als Nahrungsmittel und Energieträger in Zukunft vielleicht erheblich gesteigert werden. MH 

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PD Dr. Thomas Pfannschmidt
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Durch Mutationsversuche haben die Forscher herausgefunden, dass Pflanzen mit defekter Regulation (unten) im Wachstum zurückbleiben.

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Wahnerleben, Halluzination und Denkstörungen sind typische Symptome schizophrener Psychosen. Rund ein Prozent der Bevölkerung erkrankt daran. In Deutschland sind ca. 800.000 Bürger betroffen. Trotz der verbesserten medikamentösen Behandlungsmöglichkeiten verläuft die meist in der Jugend einsetzende Erkrankung in vielen Fällen ungünstig, was mit enormem persönlichen Leid und volkswirtschaftlichen Kosten verbunden ist.

Ein internationales Forscherteam aus Wissenschaftlern der Friedrich-Schiller-Universität, der Münchner Ludwig-Maximilians-Universität und der University of Pennsylvania (USA) hat nun erstmals gezeigt, dass eine zuverlässige, biologisch gestützte Früherkennung schizophrener Störungen möglich ist. Die Wissenschaftler haben aus zerebralen Kernspintomografie-Daten von Hochrisiko-Probanden mit Hilfe computergestützter Verfahren Muster neuroanatomischer Veränderungen extrahiert, die diese Personen von gesunden Kontrollprobanden signifikant unterscheiden. Seine Ergebnisse hat das Team, zu dem Prof. Dr. Christian Gaser von der Jenaer Klinik für Psychiatrie gehört, in der Fachzeitschrift Archives of General Psychiatry veröffentlicht.

Bislang werden schizophrene Psychosen erst nach drei bis fünf Jahren bei den Betroffenen diagnostiziert. Dadurch geht wertvolle Zeit verloren: Eine möglichst frühzeitige Behandlung bereits im Vorstadium der Erkrankung kann den Ausbruch verhindern oder zumindest abmildern.

Bisher fehlten sichere Biomarker

Die verzögerte Diagnose und Therapie schizophrener Störungen lag bislang vor allem an fehlenden biologischen Markern, welche die diagnostische Unsicherheit im Hochrisikozustand der Erkrankung zuverlässig reduzieren könnten. Die Forscher konnten nun zeigen, dass neuroanatomische Muster sowohl eine zuverlässige diagnostische Einordnung verschiedener Hochrisikozustände erlauben, als auch die Vorhersage eines späteren Ausbruchs schizophrener Störungen mit hoher Sicherheit ermöglichen.

In ihrer Studie verwendeten die Wissenschaftler ein multivariantes Mustererkennungsverfahren aus dem Bereich des maschinellen Lernens, mit dem Unterschiede aus den Kernspin-Daten eines Trainingskollektivs extrahiert wurden. Diese Muster wurden anschließend auf die Kernspin-Daten von Testpersonen angewandt, die nicht zum Trainingskollektiv gehörten, um diese einer bestimmten diagnostischen Kategorie zuzuordnen. Die Forscher zeigten, dass die verschiedenen Hochrisikozustände der Testpersonen sowie der spätere Erkrankungsausbruch mit Wahrscheinlichkeiten zwischen 80 und 90 Prozent korrekt erkannt werden konnten. PM

Originalpublikation:
Nikolaos Koutsouleris et al. "Use of Neuroanatomical Pattern Classification to Identify Subjects in At-Risk Mental States of Psychosis and Predict Disease Transition." Archives of General Psychiatry, Vol. 66, No. 7, 700-712.