Kann ein Organismus im Laufe der Evolution eine optimale Beschaffenheit erreichen? Gibt es vielleicht eine mathematische Formel, die den Weg zu diesem Optimum beschreibt? Und lässt sich das rein theoretisch herleiten? Ein internationales Forschungsteam, darunter Expert:innen vom Institute of Science and Technology Austria (ISTA), hat Antworten gefunden. Mithilfe ihres mathematischen Modells prognostizieren sie den idealen Bauplan des frühen Fruchtfliegen-Embryos und zeigen, dass der Evolution zahlreiche optimale Optionen zur Verfügung standen.Hätte unsere Natur ein Geheimrezept, dann wäre das vermutlich die Optimierung.…
Ein Forschungsteam der Universität Hamburg und seiner Partner hat einen bedeutenden Fortschritt erzielt: Es ist gelungen, mit einzelnen Attosekunden-Röntgenpulsen Bilder von einzelnen Nanopartikeln aufzunehmen. Dieser Erfolg ermöglicht hochauflösende Momentaufnahmen dynamischer Phänomene wie chemischen Reaktionen und Phasenübergängen mit einer bislang unerreichten zeitlichen Präzision. Die 2023 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnete Attosekunden-Wissenschaft, revolutioniert das Verständnis darüber, wie sich Elektronen in Atomen, Molekülen und Festkörpern bewegen. Eine Attosekunde erlaubt es, extrem schnelle natürliche Prozesse in Zeitlupe zu visualisieren. Bisher waren die meisten…
In der konventionellen Landwirtschaft werden chemisch-synthetische Pestizide in verschiedenen Kulturen wie Ackerbau, Gemüseanbau und Weinbau eingesetzt. Eine Studie der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) hat erstmals die Pestizidbelastung über das gesamte Jahr untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass Pestizide nicht nur während der Spritzphasen, sondern ganzjährig und auch auf angrenzenden Wiesen nachweisbar sind. Die Auswirkungen dieser chronischen Belastung durch komplexe Pestizidmischungen auf die Umwelt sind bisher unzureichend erforscht und könnten erheblich sein. In Deutschland werden über 30 Prozent der Landesfläche für…
In einer Studie mit medizinischen Daten von über 1200 Personen konnten Forschende spezifische Mikrobiom-Signaturen identifizieren, die eine präzise Vorhersage der nicht-alkoholischen Fettlebererkrankung (NAFLD) ermöglichen. Die Probanden litten an verschiedenen Stoffwechselkrankheiten, darunter NAFLD, Fettleibigkeit, Typ-2-Diabetes, Bluthochdruck und Atherosklerose, die alle typische Begleiterkrankungen von NAFLD sind. Die identifizierten Signaturen umfassen spezifische Arten des Darmmikrobioms und bakterielle Stoffwechselprodukte, die helfen können, NAFLD-Patienten von Nicht-NAFLD-Patienten zu unterscheiden und eine gezielte Diagnostik zu ermöglichen. Mithilfe maschineller Lernmodelle erreichten die Forschenden eine Diagnosegenauigkeit von über 90…
Medizinische Eingriffe sollen Patientinnen und Patienten möglichst wenig belasten; auf einem präzise festzulegenden Weg zu der Stelle, die operiert werden muss, darf kein Gewebe verletzt werden. Dies gilt besonders bei Operationen an sensiblen Organen wie dem Gehirn. Bei bestimmten Hirntumoren wählen Operateure den schonendsten Zugang ins Gehirn – über die Nase. Hier kommt nun modernste Technik ins Spiel: Diese visualisiert, was der Arzt von außen nicht sehen kann. Als "Landkarte" für die Navigation dienen präzise, hochaufgelöste Bilddaten des Patienten, wie…
Prof. Kristina Kvashnina vom Helmholtz-Zentrum-Dresden-Rossendorf (HZDR) betont, dass die Endlagerung nicht die einzige Strategie im Umgang mit radioaktiven Abfällen ist. Mit Unterstützung einer neuen EU-Förderung plant sie, Möglichkeiten zu erforschen, um Teile von Atommüll durch innovative Trennverfahren zu recyceln. In alten Kernbrennstoffen sind wertvolle Rohstoffe verborgen, die nicht nur für die Kernenergie von Bedeutung sind. Für das Projekt „MaLaR – Novel 2D-3D Materials for Lanthanide Recovery from nuclear waste“ stehen in den nächsten drei Jahren 2,3 Millionen Euro Fördermittel zur…
Um das Klima zu schützen, strebt man an, CO2 aus Verbrennungsprozessen zurückzugewinnen. Dies ist herausfordernd, da Abgase neben CO2 auch andere Gase enthalten. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann vom Zentrum für Elektrochemie der Ruhr-Universität Bochum hat gezeigt, dass CO2 auch in geringen Konzentrationen elektrochemisch reduziert werden kann, um es wiederzuverwerten. Da CO2 in Abgasen oder der Atmosphäre nur einen geringen Anteil des Gasgemischs ausmacht, müssen Katalyseprozesse auch bei niedrigen CO2-Konzentrationen effektiv funktionieren, um eine…
Ein Grundprinzip der Quantentheorie besagt, dass bestimmte physikalische Größen nur spezifische Werte annehmen können, während andere Werte ausgeschlossen sind. Dies beeinflusst das Verhalten von Materialien, insbesondere die Energiebereiche, die Elektronen in einem Material einnehmen können. Diese Tatsache erklärt den Unterschied zwischen elektrisch leitenden Metallen und nichtleitenden Isolatoren. Überraschende Verbindungen zwischen erlaubten Energiebereichen können jedoch dazu führen, dass Elektronen zwischen diesen Bereichen wechseln. Ein solcher Übergangsbereich wurde 2007 in kupferhaltigen Materialien (Cupraten) entdeckt. Forscher an der TU Wien haben nun gezeigt,…
Mehr als die Hälfte unseres Genoms besteht aus Überresten alter viraler DNA, den sogenannten transponierbaren Elementen, die im gesamten Stammbaum des Lebens verbreitet sind. Diese Elemente wurden früher als "dunkle Seite" des Genoms betrachtet. Forschende von Helmholtz Munich und der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) haben nun jedoch ihre wichtige Rolle in der frühen Embryonalentwicklung aufgedeckt.Offene Fragen zur Rolle alter viraler DNATransponierbare Elemente, die Überreste alter viraler DNA, werden in den ersten Stunden und Tagen nach der Befruchtung reaktiviert. In dieser dynamischen Phase…
KI-gestützte Datenanalysetools haben das Potenzial, die Qualität wissenschaftlicher Veröffentlichungen erheblich zu verbessern. Eine Studie von Prof. Dr. Mathias Christmann, Chemieprofessor an der Freien Universität Berlin, identifizierte Schwachstellen in zahlreichen chemischen Publikationen. Er analysierte mit einem Python-Skript über 3.000 wissenschaftliche Arbeiten aus der Fachzeitschrift Organic Letters, die in den letzten zwei Jahren veröffentlicht wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass nur 40 Prozent der chemischen Forschungspublikationen fehlerfreie Massenmessungen aufwiesen. Das verwendete KI-basierte Datenanalyse-Tool konnte ohne vorherige Programmierkenntnisse entwickelt werden."Die Ergebnisse machen deutlich, wie…