KNS026 – Zeitlos

Für die fast 3-monatige Sendepause entschuldigen wir uns mit der Besprechung von zeitlos interessanten Wissenschaftsnachrichten und der Beantwortung zweier Hörerfragen. Viel Spaß beim Anhören und frohe Weihnachten allerseits!

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Cohost sapiens

Katrin

Katrin @ Zeitlos

Mariëlle

Mariëlle @ Zeitlos

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Sendungsnotizen

Saline Aquifere als CO2-Speicher?

Kiran J. Sathaye, Marc A. Hesse, … Daniel F. Stockli (2014) Constraints on the magnitude and rate of CO2 dissolution at Bravo Dome natural gas field (Proceedings of the National Academy of Sciences) DOI: 10.1073/pnas.1406076111
höre auch: Fokus Europa über Energiepolitik
In Kanada steht ein neuartiges Kohlekraftwerk. Das Kraftwerk existiert zwar schon seit 1959, aber in 2015 soll ein Großteil des entstehenden CO2s im Untergrund gespeichert werden. Dabei wird das CO2 in große Tiefen gepumpt, wo es sogenannte saline Aquifere gibt.
Aquifere sind natürlich vorkommende poröse Gesteinsschichten oder Grundwasserträger, von denen man vermutet, dass man CO2 dort für lange Zeit speichern kann (anders als in Ozeanen).
Eine neue Studie zeigt, dass dies ganz gut funktionieren könnte. Weil der CO2-Entweichungsprozess sehr lange dauert, haben sich die Forscher eines natürlichen Labors bedient: dem Bravo Dome in New Mexico.
Der Bravo Dome ist das vermutlich größte CO2-Vorkommen, das vor Ewigkeiten durch vulkanische Aktivitäten befüllt wurde. Seit den 1980ern – warum auch immer – wir das Gas über Bohrlöcher aus dem Aquifer extrahiert. Dadurch gibt es jede Menge Daten.
Durch das Wissen um die Geologie & die radioaktiven Isotope unten im Gestein konnten sie abschätzen, mit welcher Temperatur das Gas durch Vulkane eingepresst wurde (bei allem, was drüber liegt, gibt das Gestein das CO2 wieder frei). Über die radioaktiven Isotope ließ sich auch bestimmen, wann das Gestein zuletzt auf diese Temperatur erhitzt wurde – vor 1.2 Mio Jahren.
Um die Entweichungsrate zu berechnen, nutzten die Wissenschaftler Helium-3 als Tracer, da es ebenfalls bei vulkanischen Eruptionen ausgestoßen wird, aber sich nur schlecht in salzigen Wasser löst. Ein Vergleich der Konzentrationen beider Gase im Reservoir brachte das Ergebnis:
Im Bravo Dome lagerten einst 1.6 GT CO2, und im Laufe der vergangenen 1.2 Mio Jahre ist nur ein Fünftel davon entwichen. Das entspricht bei einem 500MW-Kohlekraftwerk der Produktion von 75 Jahren.
Eine Besonderheit hat der Bravo Dome aber noch: Gleich zu Beginn, als das Gas ins Gestein gepresst wurde, gingen etwa 10% des CO2 an die Atmosphäre verloren, mehr, als durch Diffusion erklärbar wäre. Die Forscher führen dies auf eine durch das undurchlässige (und dadurch ströumngsverhindernde) Gestein zurück, da dies die Konvektion hemmt. An anderen Orten würde sich das CO2 wohl schneller im Salzwasser lösen.
On Point Podcast über Dürre und austrocknende Aquifer in Westnordamerika

Parkinsonproteine breiten sich wie Prionen aus (Dank an Chris!)

Gabor G. Kovacs, Leonid Breydo, … Lajos László (2014) Intracellular processing of disease-associated α-synuclein in the human brain suggests prion-like cell-to-cell spread (Neurobiology of Disease) DOI: 10.1016/j.nbd.2014.05.020
verschiedene Demenz-Formen von Proteinaggregaten im Gehirn verursacht; z.B. Parkinson durch α-Synuclein; Alzheimer durch Beta-Amyloid
Absterben von Dopamin-produzierenden Neuronen in Substantia nigra => geringere Aktivierung der Großhirnrinde
Forschungsziel: frühe Erkennung der Proteinaggregate => Antikörper!
kommerzieller Antikörper gegen pathologisches α-Synuclein + Gold-gekoppelter Sekundärantikörper => Sichtbarmachung pathologischer Aggregate im Transmissionselektronenmikroskop, auch innerhalb einzelner Zellorganellen
gefunden: Aggregation hängt mit Mitochondrien zusammen => Fokus weiterer Forschung

α-Synuclein-Export aus Neuronen & Import in Astrozyten

lese auch: Ursula Unterberger, Ingolf Lachmann, … Gabor G. Kovacs (2014) Detection of disease-associated α-synuclein in the cerebrospinal fluid: a feasibility study (Clinical Neuropathology) DOI: 10.5414/NP300796
höre auch: SWR2 Campus (27. Sept. 2014) Proteinmüll im Gehirn

Hörerfrage 1: Woher weiß die gemeine Dosenfutterkatze, was sie mit einem Vogel anfangen soll?

[…] Gibt es einen Grundstock an Wissen oder Instinkten im Erbgut, die jedes Individuum einer Art hat, egal wie es aufwächst? Wie funktioniert das?

Konzept aus der Verhaltensbiologie/Instinkttheorie: Schlüsselreize führen zu stereotypen Reaktionen, oder Reflexketten
angeborenen Auslösemechanismen können durch unterschiedlichste Reize ausgelöst werden (taktil, visuell, akustisch, chemisch, …)
Beispiel: Eisammelreflex bei Gänsen, Schnappreflex bei Fröschen
Vermutung: Bewegung löst Jagdtrieb aus (ähnlich wie beim Spielen mit Gegenständen: sich bewegende Spielzeuge scheinen immer spannender zu sein, als andere)

Effizienz der photovoltaischen Wasserspaltung erhöht

Jingshan Luo, Jeong-Hyeok Im, … Michael Grätzel (2014) Water photolysis at 12.3% efficiency via perovskite photovoltaics and Earth-abundant catalysts (Science) DOI: 10.1126/science.1258307 (via)
Sonnenenergie auf unterschiedliche Weisen nutzbar: Photovoltaik, Solarthermie, fossile Brennstoffe
Vorteil letzterer: hohe Energieverdichtung, transportierbar
gilt hoffentlich auch für H2-Produktion durch Photolyse
Effizienzstellschrauben: Solarzellen, Schaltungen und Elektrokatalysatoren
heutige Katalysatoren aus Edelmetallen (effizient, aber selten & teuer) => Erhöhung der Katalyseeffizienz billigerer Metalle
Probleme: O2 & H2-Entstehung nur in saurem oder basischen Medium effizient, welches aber unedle Metalle zersetzt, insb. bei großen Oberflächen (für Effizienz unedler Metallkatalysatoren notwendig)
bekannte Lösung: Nickelschaum (höre Modellansatz 37) erzeugt O2 & H2 effizient aus basischem Elektrolyt; Beschichtung mit Ni(OH)2 schützt Elektrode
neu: Fe-Beimischung zu Ni(OH)2 => 12,3 % Effizienz von Licht zu H2 (Perowskit-Photovoltaik allein: ca. 20% Licht zu Strom)
leichter Effizienzabfall über’n Tag verteilt, aber Regeneration über Nacht (Ursache unklar)
lese auch Philipp Hummel (12. Nov. 2014) Jeder Versuch ein neuer Rekord? Organische Solarzellen (Neue Zürcher Zeitung)

Systemanprangerin: Publikationswesen

PeerJ, Faculty of 1000, Public Library of Science
PubPeer-Diskussion über STAP-Zellen

Endlich Lorbeeren für die Zukunftsmusik der Vergangenheit?

Steven D Schwartz, Carl D Regillo, … Robert Lanza (2014) Human embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelium in patients with age-related macular degeneration and Stargardt’s macular dystrophy: follow-up of two open-label phase 1/2 studies (The Lancet) DOI: 10.1016/S0140-6736(14)61376-3
Vor zwei Jahren haben 18 Menschen mit schweren Augenkrankheiten ein Wagnis auf sich genommen: humane embryonale Stammzellen, in der Hoffnung, künftig wieder besser sehen zu können.
Eine neue Studie beschreibt den Gesundheitszustand der Patienten nach durchschnittlich zwei Jahren seit der Einpflanzung. Neun der Patienten litten unter Morbus Stargardt, die neun anderen unter altersbedingten Makuladegeneration (Absterben der Unterstützungsstrukturen der Retina).
Warum überhaupt die Augen? Im Gegensatz zu den meisten Teilen des Körpers sind die Augen immun-privilegiert: Fremde eingebrachte Zellen werden mit sehr viel geringerer Wahrscheinlichkeit abgestoßen, als es zum Beispiel bei Lebertransplantaten der Fall ist.
Trotzdem gab es Probleme: Wie kann man ausreichend große Zellmengen produzieren, dass die Behandlung einen Effekt hat? Wie kann man verhindern, dass das Zellwachstum außer Kontrolle gerät?
Retinale Pigmentzellen, die aus den hESC gezogen und den Probanden unter die Retina gespritzt wurden, sind praktischerweise pigmentiert, deswegen lassen sich die Zellen auch nach 2 Jahren noch prima verfolgen. Blöd: Der eigentlich Sichtverlust geschieht durch ein Absterben der Photozellen.
Aber: In 13 von 18 Patienten zeigt sich eine zunehmende Pigmentierung (die Zellen machen ihren Job!), und zehn der Patienten berichten einer Verbesserung ihrer visuellen Wahrnehmung. Und das ist das eigentlich Gute (und Unerwartete!), denn eigentlich ging es nur um einen Test, ob die Zellen anwachsen und es den Patienten gut geht.
Letzteres Resultat ist allerdings subjektiv, und da es keine Kontrollgruppe gab, gibt es keine Möglichkeit, dieses Ergebnis zu überprüfen. Und wer weiß, was das verursacht hat!
Der nächste Schritt ist: Transplantation von Rezeptorzellen! Vorversuche zeigen, dass diese tatsächlich über gut Kapazitäten verfügen, in die Retina einzuwandern und Funktion zu übernehmen. Leider sind diese Zellen seeeeehr viel schwieriger zu ziehen als Pigmentzellen, und bisher hat es nur bei Tiermodellen funktioniert.

Hörerfrage 2: Kann fremde DNA (Bluttransfusion oder Transplantation) sich im Körper ausbreiten? Dank an Thomas!

Besteht die Möglichkeit, dass [körperfremde] DNA [aus Bluttransfusion oder Organspende] sich im Körper ausbreitet und z.B. bei der polizeilichen Spurensicherung eine Rolle spielt? Wenn ja, wie weit kann sie gelangen, und ist ein solcher Prozess zeitlich begrenzt?

Lese– & Hörempfehlung zum Thema forensische Genetik
Nachtrag: tDNA eines ungeborenen Kindes auch im mütterlichen Blut nachweisbar

Buchbesprechung: The Knowledge

How to Rebuild our World from Scratch by Lewis Dartnell
schwierige Prämisse: Menschheit durch Pandemie stark dezimiert
keine Enzyklopädie, sondern Wissens”saat” für Neustart (leap-frogging & bee-lining)
unfreiwillige (?) Kulturgeschichte des wissenschaftlich-technischen Fortschritts
höre auch: SWR2 Aula (19. Okt. 2014) Überall Nürnberger Trichter
Reboot mittels Buch vs. Reboot mittels Boot ;-)
lese auch: Kolumne über Materialwissenschaft von Mark Miodownik
Studiengänge Chemie, Life Science und Nanoscience an der Uni Konstanz

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Spendenaufruf Ärzte ohne Grenzen & Aktionswoche an der Uni Konstanz ab 13. Jan. 2015