Was die Wissenschaft 2014 bewegte

Babys, Autos und die Eroberung eines Kometen: Wir blicken aus Sicht der Forschung und der Wissenschaft zurück auf das vergangene Jahr.

Klimarekorde
Das wärmste Jahr und andere Extreme

Schmelzendes Eis: Ein Eisbär treibt auf einer Scholle.
Foto: Kathy Crane (AP, NOAA, Keystone)

Noch sind die Daten über das gesamte Jahr nicht vollständig ausgewertet. Aber es ist sehr wahrscheinlich: 2014 geht global als wärmstes Jahr seit Messbeginn in die Annalen der Meteorologie ein. Die durchschnittliche Lufttemperatur liegt knapp um 0,6 Grad Celsius über dem langjährigen globalen Jahresmittel von 14 Grad. 14 der 15 wärmsten Jahre wurden in diesem Jahrhundert gemessen. «Es gibt keinen Stillstand in der Erd­erwärmung», erklärt Michel Jarraud, Generalsekretär der Weltwetter­organisation (WMO). In der Schweiz zeichnet sich ebenfalls ein Wärmerekord ab seit dem Messbeginn von 1864. Auf der Alpensüdseite war es zudem extrem nass im Winter: In den Tessiner Bergen fielen lokal bis zu 7 Meter Neuschnee. Das ist der höchste Wert, seit vor über 50 Jahren mit Messungen begonnen wurde. Anderseits blieb es im Flachland der Nordschweiz vielerorts grün. Regional fiel laut Meteo Schweiz nicht mehr als 1 Zentimeter Neuschnee. 2013/2014 war der schneeärmste Winter in den über 80-jährigen Aufzeichnungen. Der Grund ist ein weiterer Rekord: Luftströmungen von Mittelmeer und Atlantik brachten ungewöhnlich viele Föhnlagen. (ml)

Spektakuläre Raummission
Erste Landung auf einem Kometen geglückt

Die Leistung des Jahres: Das Landegerät Philae auf dem Weg von der Rosetta-Raumsonde zum Kometen Tschury, auf dem es am 12. November aufsetzte. Foto: ESA

«Wir sitzen auf der Oberfläche des Kometen, und das Landegerät spricht mit uns», jubelte der deutsche Weltraumforscher Stephan Ulamec am 12. November knapp nach 17 Uhr. Was den Landemanager der Rosetta-Mission zu einem für Wissenschaftler geradezu ekstatischen Ausbruch trieb, war die erste Landung einer Sonde auf einem Kometen. In 500 Millionen Kilometer Entfernung setzte der Lander Philae präzise auf dem gewählten Landeplatz des Kometen Tschury ab. Allerdings ging doch noch etwas schief. Die Harpunen lösten sich nicht und konnten das kühlschrank-grosse Gerät nicht auf dem kleinen Himmelskörper verankern, sodass Philae noch zweimal aufhüpfte und einen Kilometer weiter im Schatten eines Hanges in Schräglage zum Stillstand kam. Ohne die Besonnung verlor Philae bald seine Unternehmungslust und verstummte. Es bleibt die Hoffnung, dass sich der Komet bald wieder in die Sonne dreht, damit sich die Batterien wieder aufladen. Trotzdem gilt die Landung als grosser Erfolg, und einige wissenschaftliche Experimente brachten schon Resultate: Das Wasser auf der Erde stammt nicht von Kometen wie Tschury, womit eine alte Hypothese ausgeräumt ist. (mma)

Fatale Seuche
Der Ebola-Ausbruch trifft die schwächsten Staaten

Ein freiwilliger Helfer in Freetown, Sierra Leone, zieht seine Schutzkleidung an (16. Oktober 2014).
Foto: Michael Duff (AP, Keystone)

Die Ebola-Epidemie in den armen westafrikanischen Staaten Guinea, Sierra Leone, Liberia, Nigeria und Senegal ist der gravierendste Ausbruch seit der Entdeckung der Krankheit in den 70er-Jahren. Seit dem ersten bestätigten Fall am 23. März in Guinea wurden laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) fast 20'000 Menschen mit der Viruskrankheit infiziert. Seit dem Ausbruch kostete sie bislang 7588 Menschen das Leben. Gegen die Krankheit, die durch hohes Fieber, Kopf- und Muskelschmerzen, gefolgt von Erbrechen, Durchfall bis zu inneren und äusseren Blutungen, gekennzeichnet ist, gibt es noch kaum Medikamente. An der Entwicklung eines Impfstoffes sind jetzt auch die Universitätsspitäler Genf und Lausanne beteiligt. (mma)

Moderne Fortpflanzung
Methoden für gesunde Babys zum richtigen Zeitpunkt

Eine Ärztin zeigt in der Frauenklinik des Universitätsspitals Bern befruchtete Eizellen. Foto: Gaëtan Bally (Keystone)

Social Freezing, Präimplantationsdiagnostik und Pränatal-Tests: Kinder kriegen wird immer komplizierter. Der wissenschaftliche Fortschritt eröffnet für Frauen zum Beispiel die Möglichkeit, in jungen Jahren ihre noch vitalen Eizellen zu entnehmen und einzufrieren, um sie später zu befruchten, etwa wenn die Frau ihre berufliche Karriere auf die Spur gebracht hat. Die Firma Google will dieses Social Freezing bei ihren Mitarbeiterinnen sogar fördern – ein Vorschlag, der sowohl Lob wie auch heftige Kritik ausgelöst hat. Ebenfalls umstritten ist die Präimplantationsdiagnostik, abgekürzt PID, mit der im Rahmen einer künstlichen Befruchtung ein im Reagenzglas befruchteter Embryo vor der Einpflanzung genetisch getestet wird. Das Schweizer Parlament hat im Dezember entschieden, dieses bisher verbotene Verfahren auch hierzulande zu erlauben. Im nächsten Sommer soll das Volk darüber abstimmen. Aber auch für Normalgebärende wird das Leben nicht einfacher. Neue nicht invasive Bluttests, um mögliche Behinderungen des Fötus zu entdecken, weiten das Diagnostik-arsenal und die damit verbundenen schwierigen Entscheidungen immer weiter aus. (mma)

Superorganismus
Algen als Lebensmittel und Treibstoff

Die Nahrung der Zukunft? Im Labor gezüchtete Algen.
Foto: Wikipedia

Ein Israeli macht in diesem Jahr von sich reden. Isaac Berzin züchtet Algen für den Lebensmittelmarkt. So stammen die gesunden Omega-3-Fette, die verschiedenen Lebensmitteln zugesetzt werden, nicht mehr aus Fischabfällen, sondern von Salzwasseralgen. Die Welternährungsorganisation FAO setzt schon lange auf diese Organismen. Das Interesse gilt jedoch nicht dem Tang oder Grün- und Braunalgen. Im Fokus sind die einzelligen Algen, mikroskopisch kleine Lebewesen, die in Afrika oder Indien bereits als Nahrungsmittel verbreitet sind. Algen, namentlich die blaugrüne Süsswasseralge (Arthospira platensis), sind nahrhaft. Sie enthalten neben Antioxidantien Proteine, Eisen, Kalzium und Vitamine. Die Algenzucht ist allerdings heikel, weil die Organismen in offenen Teichen Umweltgifte speichern können. Deshalb raten Forscher, Algen in geschlossenen Bioreaktoren zu produzieren. Die Organismen sind auch für Ingenieure von Interesse. Mikroalgen könnten Öle liefern, um Kohlenwasserstoffe herzustellen, die als Kraftstoff Dieselmotoren antreiben. Sie gelten als vielversprechende Alternativen zu Pflanzenölen wie Sojabohnen und Raps, durch deren Anbau Nahrungsflächen verloren gehen. (ml)

Grösste Weltmaschine
Cern plant den 100 Kilometer langen Ring

Der Large Hadron Collider am Cern in Genf (12. Juni 2014). Foto: Christian Beutler (Keystone)

Die Entdeckung des Gottesteilchens Higgs vor zwei Jahren hat es wieder einmal gezeigt: Erfolge in der Teilchenforschung, der Suche nach den Urbausteinen der Welt, versprechen besonderes Prestige. Für kein anderes Feld in der Physik gab es so viele Nobelpreise. Das Higgs-Teilchen wurde am bisher grössten Teilchenbeschleuniger der Welt entdeckt: dem Large Hadron Collider (LHC) am Cern. Er ist in einen Ringtunnel mit einem Umfang von 27 Kilometern eingebaut. Um beim Wettrennen nach neuen Erkenntnissen, etwa über die geheimnisvolle dunkle Materie, mithalten zu können, gaben 2014 gleich mehrere Bewerber hochtrabende Pläne bekannt. Das Cern plant einen noch grösseren und stärkeren Ring mit bis zu 100 Kilometer Umfang – den Future Circular Collider (FCC). Chinesische Forscher disku­tieren darüber, eine ähnlich grosse Anlage zu bauen. Sie wollen ebenfalls den grössten Beschleuniger beherbergen – mit einem Speicherring, der 80 Kilometer Umfang hat. Und in Japan ist der weltweit grösste Linearbeschleuniger geplant, der 31 Kilometer lange International Linear Collider (ILC). Alle Projekte dürften Kosten im zweistelligen Milliardenbereich verursachen. (mma)

SuperriecherDie Nase ist empfindlicher als das Auge

Blumenduft ist nur einer von über 10'000 Düften, den die Nase erkennen kann. Foto: LL Twistiti (Flickr)

Sie löst Emotionen aus, beeinflusst Entscheide und warnt uns vor Gefahren. Die Fähigkeit der Nase sprengt unsere Vorstellungskraft. Forscher gingen bisher davon aus, dass das Riechorgan des Menschen 10'000 Düfte unterscheiden kann. Nun berichtet ein internationales Forscherteam im Fachmagazin «Science», dass diese Zahl weit untertrieben ist: Die Nase kann mehr als eine Billion verschiedene Gerüche wahrnehmen. Das haben New Yorker Wissenschaftler anhand von Experimenten mit 26 Probanden herausgefunden. Damit ist die Nase als Sinnesorgan dem hochkomplexen Auge weit überlegen. Dieses verfügt nur über drei verschiedene Farb­rezeptoren und kann entsprechend weniger kombinieren. Die Nase hingegen hat rund 400 verschiedene Duftrezeptoren. Allerdings kann der Mensch Gerüche unterschiedlich empfinden. Was für den einen stinkt, ist für den anderen wohlriechend. Das geht so weit, dass bei Versuchen die einen Probanden dieselben Gerüche als Urin oder Schweiss wahrnahmen, während andere sie als etwas Süssliches oder als Blumenduft beschrieben. Verantwortlich dafür ist ein kleiner Unterschied im genetischen Code des Menschen. (ml)

Grosser TraumDie Einführung autonomer Autos rückt näher

Testfahrt eines Prototypen von Googles selbstständig fahrendem Auto (23. Dezember 2014).
Foto: Google, EPA, Keystone

Das Internetunternehmen Google stellte im Mai erstmals sein selbstfahrendes Auto vor und will bereits im nächsten Jahr mit einem Testfahrzeug in Kalifornien auf die Strasse. Damit scheint ein lang gehegter Wunsch zumindest bei Ingenieuren in Erfüllung zu gehen: Der Computer ist der Pilot, während die Passagiere entspannt die Autoreise geniessen können. Die Technik ist offensichtlich keine Hürde mehr. Das amerikanische Marktforschungsinstitut IHS schreibt dazu, «nicht ob, sondern wann» die ersten Modelle eingeführt würden, sei hier die Frage. Nicht nur Google entwickelt autonome Fahrzeuge, auch BMW ist an der Arbeit, ebenso Volkswagen. Forscher der ETH Lausanne testen ebenfalls erste Fahrzeuge. Die Technik dafür ist vorhanden. Schliesslich fahren Mähdrescher heute schon führerlos, Lastwagen bewegen sich ohne Chauffeur in Bergwerken. Die grosse Hürde ist eine andere – die juristische. Wer haftet, wenn etwas passiert? Schon heute stellt sich das Problem bei den elektronischen Einparkhilfen. Ist der Konzern für die Sicherheit verantwortlich? Versicherer fragen sich nun, welches Versicherungsmodell für autonome Autos in Zukunft gelten soll. (ml)

ErsatzhautZürcher Laborhaut für Brandopfer

Ein hochkomplexes Gebilde: Die menschliche Haut.
Foto: Wikipedia

Die Haut ist ein äusserst kompliziertes Organ. Einmal zerstört, ist es unglaublich schwierig, sie zu ersetzen, vor allem bei Kindern. Forschern der Universität Zürich um den Zellbiologen Ernst Reichmann ist es im Januar des vergangenen Jahres erstmals gelungen, ein komplexes Stück Haut mit Ober- und Unterhaut im Labor zu konstruieren. Aussergewöhnlich an dem Konstrukt ist, dass es auch Blut- und Lymphgefässe und Pigmentzellen enthält und die so entstandene Vollhaut eine bisher unerreichte Funktionalität erreicht. Die Blutgefässe in der Unterhaut sind wichtig für die Versorgung der Hautzellen mit Nährstoffen, Wachstumsfaktoren und Hormonen, die Lymphkapillaren sind unerlässlich für die Wundheilung. Nach 12 Jahren Forschung und Entwicklung, unter anderem mit Tierversuchen an Ratten und Schweinen, konnte der Chirurg Martin Meuli im Verlauf des Jahres sieben Kindern mit gravierenden Verbrennungsverletzungen im Alter zwischen 8 und 18 Jahren einen Prototyp einer solchen Ersatzhaut transplantieren. Der Hautlappen, der im Reinraumlabor aus körpereigenen Zellen der Patienten gezüchtet wurde, enthielt allerdings noch keine Gefässe und Pigmentzellen. (mma)

RückschlagBransons Raumflugzeug Spaceship Two stürzt ab

Da war alles noch in Ordnung: Testflug des Spaceship Two. Foto: Mark Greenberg (Virgin Galactic, AP, Keystone)

Der Multiunternehmer und Milliardär Richard Branson muss am 31.  Oktober einen herben Verlust hinnehmen. Das «Flaggschiff» seines Unternehmens Virgin Galactic, Spaceship Two, stürzt in der Mojavewüste in Kalifornien ab. Ein Testpilot kommt dabei ums Leben, ein zweiter überlebt schwer verletzt. Der Absturz machte Bransons Pläne zunichte: Im kommenden März wollte er die ersten Passagiere für zwei Stunden in den Weltraum schicken – für den Preis von 250'000 Dollar. Die Unfallursache ist bis dato nicht geklärt. Experten gehen davon aus, dass das Unternehmen in der Entwicklung eines öffentlichen Raumtransporters um Jahre zurückgeworfen wurde. Branson gibt sich aber nicht geschlagen. (ml)

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