18 FOKUS 48 Inhalt

Spiegelkabinett: In dieser Vakuum- kammer hält Laserlicht einzelne Atome in der Schwebe.

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Chemie für neue Energie

18 Klimaschutz im Nanoschwamm

Kohlendioxid ist auf der Erde im Überfluss vorhanden – nicht unbedingt zum Vorteil der Umwelt. Chemiker dagegen wollen aus der Not eine Tugend machen und Kohlendioxid als chemischen Rohstoff einsetzen.

Auf diese Weise halten sie das Treibhausgas aus der Atmosphäre fern.

26 Schatzsuche im Hackschnitzel

Holzabfälle und Stroh bergen für die chemische Industrie wichtige Substanzen. Man muss sie nur finden und Instrumente entwickeln, mit denen man daraus wertvolle Verbindungen gewinnen und sie als Energie träger nutzen kann.

34 Kohlenstoff als chemische Kontaktbörse

Ohne Katalysatoren läuft in der Chemie fast nichts. Die Reaktions- beschleuniger haben jedoch einen Nachteil: Oft enthalten sie – bisweilen seltene – Metalle, die nur unter hohem Energieaufwand arbeiten. Aber vielleicht geht es auch ohne?

Inhalt

FOKUS

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ZUM TITEL: Einem abstrakten Gemälde gleichen diese Kristalle von Xylose, aufgenommen in polarisiertem Licht. Xylose wird auch als Holzzucker bezeichnet und bei Depolymerisati- onsprozessen freigesetzt. In diesen Experimenten suchen die Forscher nach chemischen Verbindungen, die sich als Energieträger und Rohstoffe nutzen lassen.

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PERSPEKTIVEN

08 Neue Partnerschaft in der Fusionsforschung 08 Ein Test für Risikofreudige

09 „Wir müssen den Nutzen transgener Tiere erklären“

10 Europas Gerichte unter Reformdruck 10 Forschung für unterwegs

11 Mehr Preise für Jugend forscht 11 Ins Netz gegangen

ZUR SACHE

12 Biologie – mit System neu definiert Die Begriffe Systembiologie und synthetische Biologie haben derzeit Hochkonjunktur. Aber was bedeuten diese Schlagworte eigentlich aus wissenschaftlicher Perspektive?

Eine Analyse.

FOKUS

18 Klimaschutz im Nanoschwamm 26 Schatzsuche im Hackschnitzel 34 Kohlenstoff als chemische

Kontaktbörse

Foto Titel: SPL-Agentur Focus Fotos: Frank Vinken, MPI für Quantenoptik, MPI für Entwicklungsbiologie, Thomas Hartmann, DKRZ – Michael Boettinger (von links nach rechts)

1 | 12 MaxPlanckForschung

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BIOMAX

Was lässt Pflanzen blühen? – auf der Suche nach dem geheimnisvollen Florigen

1 Seite Seite beiden Pflanzen begann zu blühen, ehe die Tageslänge eine kritische Anzahl von Stun- den unterschritten hatte. Folglich blühten alle Sojabohnenpflanzen – egal, wann sie ausgesät worden waren – erst dann, wenn die Tage kurz genug waren, im September Der „Maryland Mammoth“-T .

abak blühte – egal wie hoch er gewachsen war – nicht vor Dezember, also dann, wenn die T

age noch kürzer sind.

Die beiden US-Forscher bezeichneten dieses Phänomen als Photoperiodismus

. Die Pho- toperiode, also die tägliche Belichtungszeit, entscheidet darüber, ob bestimmte Morpho sen (Gestaltänderungen) oder biologische - Aktivitäten stattfinden können oder nicht.

Garner und Allard versuchten, ihre Entde- ckung an zahlreichen anderen Pflanzenarten zu bestätigen. Hierbei gelang es ihnen, un- zählige Fragen zu beantworten, mit denen sich insbesondere Pflanzenzüchter schon lan ge beschäftigt hatten: W -

arum beispielswei- se wächst Spinat nicht in den Tropen? Ant- wort: Weil Spinat, um zu blühen, wenigstens 14 Tage lang mindestens 14 Stunden Licht pro Tag benötigt – und das ist in den T

ropen nie der Fall. Die Forscher fanden heraus, dass sich die Pflanzen in drei Haupttypen tergliedern lassen (Abb. B): in Kurztag- und un- Langtagpflanzen sowie in tagneutrale Pflan zen. Kurztagpflanzen -

blühen im zeitigen Frühjahr oder Herbst, wenn die Lichtphase relativ zur Dunkelphase kurz ist.

Langtagpflanzen blühen dagegen hauptsächlich im Sommer; sie kommen erst bei Überschreiten einer kritischen Ta- geslänge zum Blühen.

WWoher weiß eine Pflanze, ob es gerade Früh- ling, Sommer oder Herbst ist und wann sie blühen muss? V

or bald 150 Jahren berichtete Julius Sachs, dass, wenn er ein Blatt einer im Dunkeln stehenden Ackerwinde beleuchtete, die Pflanze prompt ihre Blüte öffnete. Daraus folgerte er, dass es einen systemischen Sig- nalweg vom Blatt zur Blütenknospe geben müsse. Doch weitere Hinweise darauf, was Pflanzen zum Blühen bringt, blieben aus –

bis zur Entdeckung des Photoperiodismus 1920: In einem T

abakfeld in der Nähe von Washington D.C. in den USA entdeckten zwei Forscher des U.S.-Department of Ag- riculture, Wightman W. Garner und Harry A. Allard, eine Tabakmutante. Während die anderen Tabakpflanzen mit fortschreitender Jahreszeit blühten, wurde diese Mutante, Maryland Mammoth genannt, einfach nur größer und größer. Die beiden Forscher brachten Pflanzen ins Gewächshaus, wo sie vor Frost geschützt waren und im Dezember endlich blühten.

AUF DIE TAGESLÄNGE KOMMT ES AN Garner und Allard machten auch V

ersuche mit der Sojabohnensorte Biloxi mit dem Ziel, den Zeitraum der Sojabohnenernte auszudehnen.

Aber unabhängig vom Saattermin blühten alle Pflanzen zur selben Zeit, im September Die Forscher begannen nun, diese beiden . Pflanzensorten – den „Maryland Mammoth“- Tabak und die „Biloxi“-Sojabohne – unter verschiedenen kontrollierten Bedingungen zu kultivieren. Sie drehten an der T

emperatur, der Feuchtigkeit, der Nährstoffzufuhr und den Lichtbedingungen. Und sie fanden schließlich heraus, dass der kritische Faktor bei bei den Pflanzen die T -

ageslänge ist: Keine der

Was lässt Pflanzen blühen? – auf der Suche nach dem geheimnisv

ollen Florigen

k

3 Buschwindröschen gehören zu den sogenannten Frühblühern.

AUSGABE 28 FRÜHJAHR 2012

BIO MAX

N E U GIERIG AUF WISS E N S CHAFT

Schwimmkurs: Mehrere Wimpern- bänder dienen der Larve des Borstenwurms zur Fortbewegung.

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die antibakterielle Beschichtung einer Implantationsschraube.

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aufnahme zeigt das Strömungsfeld des Ozeans in 75 Meter Tiefe.

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SPEKTRUM

42 Meins, meins, meins!

42 Katalysator für saubere Luft 43 Berührender Gentausch 43 Gedanken auf Wanderschaft 43 Das Kraftwerk im Krebsnebel 44 Fossile Planeten

44 Moleküle als Funkstationen 45 Mitläufer fördern die Demokratie 45 Vom Spezialisten direkt

zum Multitalent 45 Süßes gegen Zucker

46 Klimaarchiv im Glasschwamm 46 Zwerggalaxie hat großen Hunger 47 Mikrolinsen – natürlich geformt 47 Nasenspray gegen Panikattacken 47 Der kleinste Magnetspeicher der Welt

PHYSIK & ASTRONOMIE

48 Das dressierte Atom

Ein Tropfen Wasser oder ein Mikro- organismus besteht aus unzähligen Atomen, die sich unserer Alltags- erfahrung entziehen. Und doch unter- suchen Forscher an einzelnen Atomen die Wechselwirkung zwischen Licht und Materie.

BIOLOGIE & MEDIZIN

56 Wie Licht auf die Nerven geht Die Larven des Borstenwurms besitzen die einfachsten Augen der Welt. Das macht das Tier zu einem wunderbaren Modellorganismus, um etwa die Weiterleitung von Sinnesreizen zu studieren.

MATERIAL & TECHNIK

64 Trojanisches Pferd im Pflaster Allein in deutschen Kliniken sterben jährlich 30000 Patienten an resistenten Keimen. Speziell be- schichtete Verbände und Implantate sollen die Bakterien austricksen.

UMWELT & KLIMA

72 Das Gedächtnis des Klimas Eine gigantische Wärmepumpe arbeitet im Atlantischen Ozean und versorgt Europa mit einem angenehm warmen Klima. Forscher haben diese Strömung berechnet und damit die Basis für ein verbessertes Klima- modell geschaffen.

KULTUR & GESELLSCHAFT

78 Ein bestechendes Experiment Korruption wird in allen Rechts- ordnungen der Welt bestraft – aber keineswegs gleich. Den Unterschieden spüren Wissenschaftler in der

Praxis nach, und zwar mit Labor- experimenten an zwei Universitäten in Deutschland und China.

86 Die Beobachterin

Zur Person: Lorraine Daston

RUBRIKEN

03 Orte der Forschung 06 Blickpunkt – Peter Gruss

Eine verbindliche Formel für Frauen 94 Rückblende

94 Der Satellit mit Röntgenblick 96 Neu erschienen

96 Thomas Steinhauser, Jeremiah James, Dieter Hoffmann, Bretislav Friedrich, Hundert Jahre an der Schnittstelle von Chemie und Physik

97 Heinrich Zankl, Wissenschaft im Kreuzverhör

98 Gudrun Bucher, Die Spur des Abendsterns

99 Standorte 99 Impressum