Vorbild Natur – Faszination Mensch und Technologie

128. Versammlung der GDNÄ | 12. bis 15. September 2014 in Mainz

 
 
     
     TITELBILD
     
       
 


Titelbild NR 10/2015 – Vorbild Natur.
Das Titelbild greift die Thematik der 128. Versammlung der GDNÄ auf. Das Hintergrundbild zeigt Tropfen auf einem Blatt der Kapuzinerkresse und wird sofort mit dem Lotuseffekt verbunden, der zu den bekanntesten, in der Bionik genutzten „Erfindungen“ der Natur gehört. Auch die übrigen Bilder nehmen Bezug auf Vorträge der Versammlung. [Hintergrundbild: Archiv NR, Eruptionen auf der Sonne mit Magnetfeldern: NASA/SDO]
 

     
   
     MATERIALWISSENSCHAFTEN
   
    Klaus Müllen:
    Ist die Zukunft schwarz? Vielfalt und Potential der Kohlenstoffmaterialien
    Für die Zukunft schwarz zu sehen und dem Pessimismus zu verfallen, besteht – trotz großer Herausforderungen, vor denen wir stehen – kein Anlass. Im Verlaufe ihrer langen Geschichte hat die Menschheit immer wieder Wege gefunden, ihre Welt zu gestalten und vielfältige Probleme zu lösen. Wegbegleitend und -bereitend waren Materialien, die Mittel zur Lebensgestaltung erschlossen haben. Heute leben wir im Zeitalter der Kunststoffe, die im öffentlichen Ansehen oft als minderwertig gelten. In Wirklichkeit sind sie ein eindrückliches Beispiel für Innovationen, die unser Leben einfacher gemacht haben, auch wenn sie – wie alle Entwicklungen – ihre Kehrseite haben. Im Mittelpunkt des Festvortrags des Präsidenten der GDNÄ standen die Polymerchemie und insbesondere das aus Kohlenstoff bestehende Graphen, seine Modifikationen und sein großes Potential für elektronische und medizinische Anwendungen.
     
    ENERGETIK
   
    Thomas Klinger und Beate Kemnitz: 
    Fusion von Wasserstoff – Sonnenenergie der Zukunft oder ewiger Traum?
    Angesichts der schwindenden Vorräte fossiler Energieträger und des stetig steigenden Energiebedarfs der Menschheit ist die Erschließung neuer Energiequellen von größter Bedeutung. Eine mögliche zukünftige Energiequelle stellt die Kernfusion dar, an der seit über 60 Jahren geforscht wird. Das erfolgversprechendste Ausgangsmaterial hierfür ist ein Gemisch aus Deuterium und Tritium in Form eines Plasmas. Dieses Plasma dauerhaft zu halten, um Fusionsprozesse stattfinden zu lassen, ist eine enorme Herausforderung für theoretische Physiker, Materialforscher und Ingenieure. Das Plasma muss in einem Magnetfeld eingeschlossen werden, was nach dem Tokamak- oder dem Stellarator-Prinzip erfolgen kann. Beide Prinzipien haben ihre Vor- und Nachteile und müssen daher erforscht werden. So arbeitet der Internationale Fusionsreaktor ITER in Cadarache (Frankreich) nach dem Tokamak-Prinzip. Mit dem Projekt Wendelstein 7-X wurde am MPI für Plasmaphysik in Greifswald ein Demonstrator eines optimierten Stellerators gebaut, an dem seit Mai 2014 eine Reihe von Testläufen durchgeführt wird
     
    BIONIK
   
    Thomas Speck und Olga Speck: 
    Von der Klette zum Klettverschluss – Bionik oder wie wir von der Natur die Technik der Zukunft abschauen
    Bionik ist in aller Munde, und bionische Produkte und Technologien haben in vielen Bereichen unseres Alltagslebens Einzug gehalten. Aus werbetechnischen Gründen werden darüber hinaus nicht selten Produkte als „bionisch“ beworben, ohne dass eine Übertragung aus der Biologie stattgefunden hat. Umgekehrt gibt es viele echte bionische Produkte, denen man ihren biologischen Ursprung nicht ansieht und bei denen die Hersteller – aus verschiedenen Gründen – nicht auf den zugrunde liegenden bionischen Entwicklungsprozess hinweisen. Ein weiteres häufig missinterpretiertes Konzept ist das sogenannte „Bionische Versprechen“, in welchem ein zwingender Zusammenhang zwischen Bionik und Nachhaltigkeit postuliert wird. Ob ein Produkt bionisch ist und ob es einen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung leisten kann, muss jedoch im Einzelfall geprüft und verifiziert werden.
Der Beitrag berichtet über einige „Erfolgsgeschichten der Bionik“ und gibt Einblick in aktuelle Entwicklungen, wobei verschiedene grundlegende Vorgehensweisen bei den interdisziplinären Forschungs- und Entwicklungsprojekten aus der Plant Biomechanics Group Freiburg vorgestellt werden. Die Beispiele verdeutlichen erfolgreiche Umsetzungen von Erkenntnissen aus der Biologie in bionische Produkte und Technologien. Des Weiteren werden die Implikationen des „Bionischen Versprechens“ diskutiert und die Möglichkeiten und Grenzen der Bionik im 21. Jahrhundert aufgezeigt.
   
    Thomas Scheibel: 
    Vom Spinnennetz zur High-Tech-Faser
    Spinnenseide weist eine Reihe von Materialeigenschaften auf, die sie für die Herstellung reißfester, zugleich elastischer Fäden für technische Anwendungen, aber auch wegen ihrer guten Verträglichkeit für die Wundheilung in der Medizin interessant macht. Der Schlüssel zum Verständnis der einzigartigen Eigenschaften von Spinnenseide liegt in ihrem modularen Aufbau der zugrundeliegenden Proteine. Am Lehrstuhl für Biomaterialien an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, künstliche Spinnenseidenproteine auf biotechnologischem Weg in großem Maßstab herzustellen. Fasern aus diesen Proteinen zeigen eine vergleichbare Belastbarkeit wie das natürliche Vorbild. An der weiteren Perfektionierung der Elastizitätseigenschaften wird derzeit gearbeitet.
     
    GEOFAKTOR MENSCH
   
    Reinhard F. Hüttl: 
    Vom System Erde zum System Erde – Mensch
    Durch die modernen Methoden der Geowissenschaften können wir das System Erde und seine ­Dynamik heute im Großen und Ganzen verstehen. Auch die Risiken von Naturkatastrophen lassen sich heute recht gut abschätzen. Der Einfluss des Menschen auf dieses System ist bereits deutlich zu spüren – nicht nur hinsichtlich der Klimaveränderung, sondern beispielsweise auch durch Rohstoffverbrauch und die Ausweitung der Landnutzung. Um aber den Planeten Erde als unseren Lebens- und Gestaltungsraum tatsächlich nachhaltig nutzen zu können, müssen wir dieses komplexe System allerdings noch besser verstehen lernen.
     
    ADAPTION UND UMWELT
   
    Miriam Noël Haidle: 
    Der Affe auf dem Motorrad – Die Rolle von Natur, Kultur und Umwelt bei der Evolution des Menschen
    Durch die Erforschung des Verhaltens von Menschenaffen hat sich in den letzten 100 Jahren gezeigt, dass viele Fähigkeiten, die man früher ausschließlich dem Menschen zugestand, bereits bei Menschenaffen zu finden sind. Gleichzeitig ist deutlich geworden, worin sich der Mensch von seinen nächsten Verwandten unterscheidet. Maßgeblich dazu beigetragen haben archäologische Funde, die Aufschluss über die Evolution der Anatomie, des Verhaltens und der materiellen Kultur des Menschen gaben. Daraus wiederum ließen sich Rückschlüsse auf die Weitergabe von Kenntnissen und Ideen sowie auf die Entwicklung typisch menschlicher Fähigkeiten ziehen.
   
    Claudia Traidl-Hoffmann: 
    Mehr Hatschi durch Klimawandel! – Wie kommt es zu der Zunahme von Allergien, und was hat die globale Erwärmung mit dem Anstieg der Allergikerzahlen zu tun?
    Die Zunahme von Allergien stellt ein Phänomen dar, das in allen sich industriell schnell entwickelnden Ländern zu beobachten ist. Lange Zeit ging man davon aus, dass für die Entwicklung einer Allergie eine festgeschriebene genetische Prädisposition notwendig ist. Epidemiologische Studien haben zwischenzeitlich solche Umweltfaktoren gefunden, die protektiv oder fördernd bei einer Allergieentstehung wirken. Heute ist man noch einen Schritt weiter mit dem Wissen um Umweltfaktoren, die Gene bzw. das Abschreiben von Genen verändern können. Molekulargenetische Untersuchungen zeigten, dass Gene z. B. durch Methylierung an- und abgeschaltet, also epigenetisch reguliert werden können. Neueste Daten zeigen, dass Ozon insbesondere die Allergenität von Pollen stärkt. In Klimakammer-Experimenten konnten Forscher der TU München und des Helmholtz-Zentrums München außerdem aufzeigen, dass Trockenstress und CO2 ebenfalls die allergene Potenz der Pollen erhöhen – zwei typische Klimawandel-Szenarien.
Derartige Umwelt-Gen- bzw. Umwelt-Mensch-Interaktionen gilt es nun auf allen Ebenen – vom Organ über die Zelle bis hin zu kleinmolekularen Strukturen und Genen – weiter zu analysieren. Für Immunologen geht es darum, die Einflussfaktoren und Wirkungswege der Allergene zu identifizieren und anschließend für das goldene Ziel der Allergieforschung anzuwenden, die Prävention.
     
    ORGANISATIONSFORMEN
   
    Thomas Krieg, Monique Aumailley, Cornelia Mauch und Beate Eckes: 
    Das Bindegewebe der Haut – Struktur, Funktion und Erkrankungen
    In der Haut bildet das Bindegewebe mit relativ einfachen Mitteln sehr komplexe Strukturen. Vielgestaltige Proteine, allen voran die Kollagene, sorgen in der extrazellulären Matrix für die mechanische Stabilität des Gewebes, bilden Mikrofibrillen zur Verankerung und verbinden die verschiedenen Hautschichten. Sie haben aber bei weitem nicht nur eine mechanische Funktion, sondern spielen für die Homöostase des Körpers eine wichtige Rolle. Wie das Bindegewebe funktioniert, lässt sich am besten durch die Untersuchung von Erkrankungen verstehen.
     
    GENOMIK
   
    Eckhard Wolf und Stefanie Ebner: 
    Schweine nach Maß – Genetisch maßgeschneiderte Schweinemodelle für die biomedizinische Forschung
    Studien zur Wirksamkeit und Sicherheit neuer Therapiekonzepte sind ohne geeignete Tiermodelle nicht durchführbar. Auch wenn Maus und Ratte in der biomedizinischen Grundlagenforschung weit verbreitet sind, können die gewonnenen Erkenntnisse nur bedingt auf den Menschen übertragen werden. Durch die Entwicklung effizienter und präziser Techniken für genetische Modifikationen im Großtiermodell Schwein lassen sich Mechanismen menschlicher Krankheiten detailgetreu nachbilden. Solche genetisch maßgeschneiderten Schweinemodelle haben das Potential, die Lücke zwischen Grundlagenforschung und klinischen Studien zu schließen.
   
    Stefan Brink, Martin C. Michel, Ulrich Zechner: 
    Der sequenzierte Mensch – Chancen und Risiken der Genomsequenzierung
    Die vollständige Sequenzierung des Humangenoms 2001 setzte eine Vielzahl biotechnischer, medizinischer und nicht zuletzt gesellschaftlicher Entwicklungen in Gang. Verbesserte Techniken erlauben mittlerweile die Sequenzierung individueller Genome, und die biomedizinische Forschung gewährt Einblick in mögliche erbliche Vorbelastungen, aber auch Wege der Therapie. Für jeden Einzelnen kann dieses Wissen Anstöße geben, sich initiativ um sein Wohlergehen zu kümmern, aber es kann auch als Belastung empfunden werden. Die gewonnenen Datenmengen betreffen hochsensible, individuelle Informationen, die entsprechend zu schützen sind.
     
    SCIENCE & TECHNOLOGY CAFÉS
   
    Marc-Denis Weitze: 
    Technik kontrovers: acatech Science & Technology Cafés zu den Themen Künstliche Photosynthese, Fracking und Transmutation
    Wie wird künstliche Photosynthese in der Zukunft verwendet werden? Weshalb differieren beim Thema Fracking die öffentliche Meinung und die wissenschaftlichen Fakten? Ist die Transmutation nuklearer Abfälle angesichts des Atomausstiegs eine Option für Deutschland? Diese Fragen haben Wissenschaftler und interessierte Teilnehmerinnen und Teilnehmer der GDNÄ-Versammlung bei drei Science & Technology Cafés diskutiert. Nach kurzen Einführungsvorträgen der Experten stand der Dialog im Mittelpunkt: Das Publikum machte regen Gebrauch von der Möglichkeit, Fragen zu stellen und eigene Standpunkte zu vertreten. Auch an der hohen Teilnehmerzahl von jeweils über 100 Personen zeigte sich das große Interesse für diese kontroversen Themen.
     
    SATELLITENSYMPOSIUM
   
    Klaus Rehfeld, Bericht und Moderation: 
    Glaube und Wissen – Gemeinsame Wurzeln? Gemeinsame Zukunft?
Ein Symposium der Naturwissenschaftlichen Rundschau
    Mit dem Aufstieg der Naturwissenschaften und der Schaffung einer auf Wissenschaft und Technik basierenden Kultur ging in den säkularen Gesellschaften westlicher Prägung ein Zurückdrängen von Religion und Glauben einher. Die Welt der Wissenschaften und die Welt der Religion – beides Kulminationspunkte geistigen Strebens – gehören seitdem unterschiedlichen Bereichen an, wobei es lange so schien, als würden die Religionen aus unserem Weltbild verdrängt. Doch die Sehnsucht nach dem Übernatürlichen hält an und artikuliert sich sogar in überwunden geglaubtem Wunderglauben und Esoterik. In anderen Weltregionen ist ein Wiedererstarken der Religionen zu verzeichnen: auffällig und bedrohlich in fundamentalistischen Strömungen, weniger wahrgenommen, aber sehr wirkungsmächtig, in Form religiöser Bewegungen, die in manchen Ländern den Aufbruch in die Moderne begleiten. Wie kommt es zu solch einem paradox erscheinenden Gegen-, Neben- und Miteinander unterschiedlicher Denk- und Handlungsweisen? Eine evolutionsbiologische Perspektive hilft, die dahinter stehenden Verhaltensdispositionen zu verstehen und könnte dazu beitragen, mit ihnen umzugehen. Auf Einladung der Naturwissenschaftlichen Rundschau sprachen der Human­ethologe und Ethnomediziner Wulf Schiefenhövel und der Religionswissenschaftler Michael Blume.
   
    Michael Blume: 
    Empirie statt Polemik: Die Evolutionsforschung zu Religiosität und Religionen
    Religion und Wissenschaft müssen sich nicht widersprechen, wenn man nur anerkennt, dass sie andere Ebenen der menschlichen Existenz betreffen. Erstaunlicherweise ist es gerade die Evolutionsbio- logie, die zu einem tieferen Verständnis und Wertschätzung der Religiosität beitragen kann. Im Gegensatz zu mancher populären Darstellung muss die Anerkennung einer naturalistischen Evolution nicht zu Unglauben oder sogar einem dezidierten oder gar aggressiven Atheismus führen, wie er in jüngerer Zeit oft vertreten wird. Religiöse Ideen sind wirkungsmächtig, und sie sind so real wie abstrakte Ideen der Wissenschaft, was sich empirisch zeigen lässt. Vor allem sind sie erfolgreich und zukunftsversprechend. Es lohnt sich daher, mit dem „Homo religiosus“ in uns zu beschäftigen.
     
    BILDUNGSKOMMISSION
   
    Gerhard Schaefer: 
    Faszination Bildung – Vorbild Natur? Rückschau auf ein Mittagssymposium der GDNÄ-Bildungskommission
    Im Symposium wurde das Thema der GDNÄ-Tagung, „Vorbild Natur“, auf Bildung angewandt und die Frage untersucht, ob Natur auch ein Vorbild für Bildung sein kann. Gestaltet wurde es von drei Mitgliedern der Bildungskommission: Prof. Dr. Gerhard Schaefer, Biologe, Erziehungswissenschaftler und Leiter der Bildungskommission, bejahte die Frage in einem Einleitungsreferat, indem er ein biologisch-anthropologisch begründetes Menschenbild als „Vorbild Natur“ betrachtete. Prof. Dr. Dietrich v. Engelhardt, Wissenschaftshistoriker und Medizinethiker, bezog dagegen aus Sicht der Geschichte, Kriminaltherapie und Pädagogik eine Gegenposition mit Blick auf die Notwendigkeit einer Ergänzung durch „Kultur“. Prof. Dr. Dr. Gunnar Berg, Physiker, moderierte das Gespräch zwischen den Kontrahenten sowie auch die Plenumsdiskussion. Auf dessen ausführliches Protokoll stützt sich die hier vorgelegte Rückschau. Sie wurde vom Verfasser dieses Berichts um einige weiterführende Gedanken ergänzt
     
    WORKSHOP
   
    Alexander Schiller und Daniel Mertens: 
    Workshop Kommunikation
    Man kann nicht „nicht kommunizieren“, so schreibt Paul Watzlawick in seinen Grundsätzen zur Kommunikation. Gute Kommunikation ist der Schlüssel zum Erfolg und dennoch nicht einfach. Sehr erfolgreich war allerdings ein zum ersten Mal angebotener Workshop zum Thema „Kommunikation“ auf der Versammlung der GDNÄ in Mainz.
     
     

 

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Tim Birkhead:
Die Sinne der Vögel oder Wie es ist, ein Vogel zu sein

Peter Löhnert, Wolfgang Scheinert (Hrsg.):
Tagung „Industriekreis“ der GDCh-Fachgruppe Geschichte der Chemie

Hubert Goenner:
Albert Einstein
 

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Dieter Lohmann
Von Mao zur Marktwirtschaft – wie Forscher Chinas Aufstieg zur Weltmacht erklären