Die bedeutendsten Forschungsergebnisse 2019

Das Jahr 2019 liegt hinter uns – Zeit für einen Rückblick auf die bedeutendsten Forschungsergebnisse des letzten Jahres. Wissenschaftler auf der ganzen Welt haben unzählige Entdeckungen gemacht, über jede Einzelne zu berichten ist unmöglich.

Allein die folgenden acht Entdeckungen bergen das Potenzial, unser bisheriges Wissen und unser Leben auf der Erde vollständig auf den Kopf zu stellen: Ist Krebs heilbar? Können Erdbeben auf den Tag genau vorausgesagt werden? Und regnete es einst Zucker auf Erde und Mars?

Antibiotika aus dem Meer

Einem Forschungsteam von der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist es gelungen, mehrere Dutzend bisher wenig beachtete Bakterien aus den Meeren im Labor zu kultivieren, funktionell zu charakterisieren und so einem systematischen Wirkstoff-Screening zugänglich zu machen.

Taucher sammeln Blätter des Neptungrases (Posidonia oceanica) in der Bucht von Calvi auf Korsika. Foto: Christian Jogler

Für die Suche nach Wirkstoffen derzeit weniger als ein Prozent der bekannten Bakterienarten zur Verfügung, die übrigen 99 Prozent gelten als „unkultivierbar“ und sind daher kaum erforscht. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf Planctomyceten, die antibiotische Verbindungen produzieren und diese im Kampf um Nährstoffe und Lebensräume gegen andere Bakterien einsetzen.

Den Wissenschaftlern gelang es, insgesamt 79 neue Planctomyceten in Reinkultur zu bringen, obwohl dies vermeintlich als unmöglich galt. Laut den ersten bioinformatischen Analysen und zellbiologische Beobachtungen besteht das Potenzial zur Produktion neuer Antibiotika.

Die Erfindung des Anti-Krebs-Virus CF-33

Der in Kalifornien ansässige Chirurg Dr. Yuman Fong hat eine der wirksamsten Formen der Immuntherapie für Krebszellen entwickelt. Es klingt fast perfekt: Heilung von Krebs bei gleichzeitiger Stärkung der natürlichen Abwehrkräfte des Körpers.

Das Virus könnte eine sichere und wirksame Alternative zu den derzeitigen Behandlungsmethoden darstellen. In Zusammenarbeit mit einem australischen Pharmaunternehmen wurden bereits klinische Versuche mit einem injizierbaren Virus gestartet. Bei der Wunderwaffe handelt es sich um ein neues gentechnisch verändertes Virus namens CF-33, das ausschließlich Krebszellen angreift.

Bis zum zweiten Quartal 2020 soll die Behandlung zunächst für Krebspatienten mit dreifach negativen Brustkrebs zur Verfügung stehen. Andere Krebsarten, die sie in Zukunft mit CF-33 behandelt werden könnten, sind Lungen-, Blasen-, Magen- und Darmkrebs.

Erdbebenvorhersage

Aller Technik zum Trotz war es bisher nicht möglich, den exakten Zeitpunkt eines Erdbebens vorauszusagen. Doch russische Forscher fanden heraus, dass Veränderungen der Temperatur – ausgelöst durch Veränderungen der internal gravity waves (IGWs; Interne Wellen innerhalb einer Flüssigkeit) – präzise fünf Tage vor einem Erdbeben beginnen.

Seismograph bei der Aufzeichnung eines Erdbebens Foto: über dts Nachrichtenagentur

Darüber hinaus stellten die Forscher fest, dass sich die Wellenlänge 4-5 Tage vor dem Ereignis erhöht, zwei Tage vor dem Erdbeben ihren Höchstwert erreicht und am Vortag stark abfällt.

Ein vergessenes Protein mit großer Bedeutung

Wissenschaftler aus Bremen entdeckten ein Protein, das eine bedeutende Rolle im Stickstoffkreislauf der Erde spielt. So ist das Protein am sogenannten Anammox-Prozess beteiligt, bei dem Bakterien Nitrit oder Stickoxid (NO) und Ammonium in unschädlichen Stickstoff (N2) umwandeln anstatt in Lachgas (N2O). Dies verringere somit die Menge an freigesetzten Treibhausgasen.

Einer der Bioreaktoren, mit denen Bremer Forscher Zellen von K. stuttgartiensis im Labor wachsen ließen. Anammox-Bakterien sind voller Proteine und Enzyme, die die wichtigen Reaktionen des Anammox-Prozesses durchführen und die Zellen auffällig rot färben. Foto: Boran Kartal

Aufgrund seiner ungewöhnlichen Struktur wurde „K. stuttgartiensis“ jedoch lange Zeit übersehen. Das wiederentdeckte Häm-Protein besitzt eine spinnenartige Struktur mit einem Eisen-Atom als Mittelpunkt und vier statt fünf Aminosäuren.

Wie die Forscher bemerkten, ist das Protein mit der neu entdeckten Struktur zudem in der Natur überraschend häufig vertreten. So komme es in vielen unterschiedlichen Mikroorganismen quer durch die Welt der Bakterien und der Archaea vor – doch sein vollständiges Potenzial ist noch unerforscht.

Biologisch bedeutender Zucker in Meteoriten

Ein wahrer Zuckerregen könnte einst auf Erde, Mars und andere junge Planeten niedergegangen sein und zur Bildung von Leben geführt haben. Zu diesem Entschluss kamen Forscher, die einen 1969 in Australien eingeschlagenen Meteoriten näher unter die Lupe nahmen.

Ein Fragment des Murchison Meteoriten. In dem Gestein wurde auch der Zucker Ribose gefunden. Foto: Yoshihiro Furukawa/Tohoku-Universität/dpa/dpa

Zucker sind für alle uns bekannten Lebensformen von zentraler Bedeutung und an zahlreichen biologischen Prozessen beteiligt. Nicht zuletzt stellen sie das Gerüst der Erbmoleküle RNA und DNA dar.

Wie die Wissenschaftler herausfanden, kam dieser lebenswichtige Stoff wahrscheinlich mittels Meteoriten auf die Erde.

Reise zu den tiefsten Punkten der Erde

87.000 km in 10 Monaten und 39 Tauchgänge später: Die Five Deeps Expedition um Victor Vescovo bereiste erstmals in der Geschichte die tiefsten Punkte aller fünf Ozeane der Erde.

Die Crew wartet auf das Auftauchen des Tauchbootes. Foto: Mit freundlicher Genehmigung der Five Deeps Expedition

Begonnen haben die Wissenschaftler im Dezember 2018 mit einem Tauchgang in einem Zwei-Mann-Tauchboot zum Puerto Rico-Graben, dem tiefsten Punkt des Atlantiks. Es folgten Tauchgänge in dem Südlichen Sandwich-Graben im Südlichen Ozean, dem Java-Graben im Indischen Ozean, der Challenger-Tiefe im Pazifik und dem Molloytief in der Arktis.

Während den insgesamt 39 Tauchgängen mit dem „Limiting Factor“ genannten Tauchboot filmten und dokumentierten die Forscher ungewöhnliche Tiefseebewohner, führten Neuvermessungen der Grabentiefen durch und besuchten das Wrack der Titanic.

Organismus mit Chlorophyllgenen betreibt keine Photosynthese

Zum ersten Mal haben Wissenschaftler einen Organismus namens „Corallicolid“ entdeckt, der Chlorophyll produzieren kann, aber keine Fotosynthese betreibt. Obwohl er in 70 Prozent der Korallen auf der ganzen Welt vorkommt, wurde der Organismus erst kürzlich aufgespürt.

Der UBC-Biologe Waldan Kwong betrachtet die Korallen im Labor. Foto: Waldan Kwong, Patrick Keeling Lab

„Chlorophyll ohne Fotosynthese zu haben, ist eigentlich sehr gefährlich, weil Chlorophyll sehr gut darin ist, Energie einzufangen. Aber ohne Fotosynthese, um die Energie langsam freizusetzen, ist es wie mit einer Bombe in den Zellen zu leben“, erklärt Patrick Keeling, Botaniker der University of British Columbia (UBC).

Bislang ist für die Wissenschaftler unklar, weshalb die Corallicolide noch immer an den Chlorophyllgenen festhalten. Für sie geht hier eine ganz neue Biologie vor sich, deren Geheimnisse noch entschlüsselt werden müssen.

Irische Druiden-Erde enthält Heilmittel gegen multiresistente Keime

Ein Forscherteam der Swansea University Medical School in Wales entdeckte ein vielversprechendes Mittel gegen multiresistente Keime und könnte somit eine Lösung für moderne medizinische Probleme gefunden haben. Ausschlaggebend ist die Entdeckung eines bis dato unbekannten Bakterienstammes namens „Streptomyces sp. myrophorea“.

Die Kirche in Fermanagh, Boho Highlands, Nordirland. Foto: iStock

Der von den Wissenschaftlern entdeckte Bakterienstamm aus einem Boden des Gebietes Fermanagh in Irland erwies sich als wirksam gegen vier von sechs multiresistenten Keimen. Bereits in der Volksmedizin sprachen die Menschen dieser Erde spezielle medizinische und heilende Eigenschaften zu, was die Aufmerksamkeit der Forscher weckte. Ein Grund für seine heilenden Wirkungen könnte der extrem hohe, und somit basische, pH-Wert der Erde sein.

Interessanterweise war dieses Gebiet früher unter anderem von Druiden vor etwa 1.500 Jahren belebt. Der Ort, von dem die Erde stammt, wurde schon immer mit alten druidischen Ritualen in Nordirland in Verbindung gebracht. (ts)