Eine Zusammenfassung der Wissenschaftsnachrichten mit Short Wave: NPR

Ari Shapiro von NPR spricht mit Regina Barber und Emily Kwong, Moderatoren des Short Wave-Podcasts, über die Geheimnisse vielzelliger Organismen, ein aus Windeln gebautes Haus und die Physik von Gummibonbons.

ARI SHAPIRO, GASTGEBER:

Jetzt ist es Zeit für einige Wissenschaftsnachrichten von unseren Freunden im Short Wave-Podcast von NPR. Emily Kwong und Regina Barber sind die Gastgeber und sind wegen der neuesten wissenschaftlichen Zusammenfassung hier. Hallo, ihr beide.

REGINA BARBER, BYLINE: Hey, Ari.

EMILY KWONG, BYLINE: Hey, Ari.

SHAPIRO: Was hast du diese Woche für uns?

KWONG: Wir haben also drei Geschichten für Sie, und dieses Mal haben sie alle mit Struktur zu tun – damit, wie Dinge aufgebaut werden und größer werden als die Summe ihrer Teile.

SHAPIRO: Ich liebe ein Thema.

BARBER: Ja. Ich meine, bei einem geht es um den Bau buchstäblicher Gebäude, bei einem geht es um den Bau des perfekten Gummibonbons und bei einem geht es darum, wie einzellige Organismen sich zu komplexeren Gebäuden zusammenbauen könnten.

SHAPIRO: Verlockend. Regina, lass uns loslegen. Was hast du zuerst?

BARBER: Ja, Ari. Ich bin hier, um Ihnen Neuigkeiten zu überbringen, die Eltern auf der ganzen Welt ein wenig von der Schuld nehmen werden: Gebrauchte Wegwerfwindeln können für die Herstellung von Beton und den Bau von Häusern wiederverwendet werden.

SHAPIRO: Ein Windelhaus? Warum sollte man ein Haus aus Windeln bauen?

BARBER: Nun, weil es billiger und umweltfreundlicher ist. Abgesehen vom Bau normaler Häuser glauben Forscher, dass dies auch bei der Katastrophenhilfe nützlich sein könnte, wenn man schnell und zu geringen Kosten ein neues Haus bauen muss und dies mit dem tun muss, was herumliegt. Und in einer Zeit, in der es tatsächlich an Sand für normalen Beton mangelt, sind Forscher daran interessiert, nachhaltigere Alternativen wie schmutzige Windeln zu finden.

SHAPIRO: Es tut mir leid. Stinken die Häuser nach schmutzigen Windeln?

BARBER: Nein, sie sind desinfiziert.

SHAPIRO: (Gelächter) Erzählen Sie uns etwas über eines dieser Häuser.

BARBER: Okay, ja. Sie testen dies in Indonesien, einem Land mit erheblichem Wohnungsmangel. Und ein Forscherteam unter der Leitung von Siswanti Zuraida baute tatsächlich einen kleinen Prototyp eines etwa 400 Quadratmeter großen Hauses aus Windelbeton. Sie zerkleinerten die Windeln, fügten Chemikalien hinzu, um sie zu desinfizieren, und vermischten sie mit Beton, um einen Teil des Sandes zu ersetzen. Und sie haben diese Woche einen Artikel darüber in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlicht. Und sie sagten, man könne etwa 10 % der Windeln für tragende Außenwände verwenden, aber für nicht tragende Wände oder Böden könnten es bis zu 40 % Windeln sein. Und es könnte auch für Straßen verwendet werden.

SHAPIRO: Mit Windeln fahren – also, OK, das klingt im Moment nach einem Proof of Concept. Könnte es tatsächlich skalierbar und einfach und kostengünstig sein?

BARBER: Ich meine, das ist die Hoffnung, oder? Und diese Wissenschaftler sagten mir, dass sie immer noch mit den örtlichen Stadtverwaltungen zusammenarbeiten müssen, um die Windeln wie beim Recycling einzusammeln. Und jede Gemeinde, die dies übernehmen möchte, muss wahrscheinlich einige Maschinen kaufen. Und es muss noch weitere Forschung betrieben werden, um sicherzustellen, dass dieser Prozess einfach und kostengünstig reproduziert werden kann. Aber ja, das ist das Ziel – ein Prozess, bei dem Materialien vor Ort bereitgestellt werden und der Nutzen auch lokal ist – also alles innerhalb der Gemeinschaft.

SHAPIRO: Okay, Windelhäuser sind also die Geschichte Nr. 1 über Struktur. Emily, ich verstehe, dass Geschichte Nr. 2 etwas kleiner ist.

KWONG: Viel, viel kleiner, ja, im Maßstab – Ari, wir gehen zurück zum Biologieunterricht, zu diesem einen Kapitel über einzellige Organismen, wie Sie es vielleicht aus der Schule kennen.

SHAPIRO: Ich kann sie mir unter dem Mikroskop vorstellen.

KWONG: Ja. Ja. Zu verschiedenen Zeitpunkten in der Geschichte der Evolution entwickelten sich einzellige Organismen zu mehrzelligen Organismen, wodurch komplexe Lebensformen wie meine Katze, Ihre Hunde und natürlich wir drei entstanden. Und es gibt einen neuen Artikel in der Zeitschrift Nature, der beschreibt, wie dieser Prozess abgelaufen sein könnte, wie einzelne Zellen begannen, sich zu einem vielzelligen Körper aufzubauen, der sich als Einheit bewegen und verstoffwechseln konnte.

SHAPIRO: Wie haben heutige Forscher die Geheimnisse dieser Evolution entschlüsselt, die vor Hunderten von Millionen Jahren stattfand?

KWONG: Es ist eine faszinierende Geschichte. Okay, es begann, als dieser Will Ratcliff, ein Evolutionsbiologe an der Georgia Tech, in der Graduiertenschule war. Er wollte herausfinden, wie man einzelne Zellen zum Zusammenkleben anregen kann und führte ein Experiment mit Bierhefe durch. Und seine Frage war, wissen Sie, wie erzwingt man die mehrzellige Evolution in einem Labor? Hier ist Will.

WILL RATCLIFF: Wir wussten, dass wir eine Möglichkeit brauchten, Dingen, die Gruppen von Zellen bilden, einen Vorteil zu verschaffen, weil wir mit nur einzelnen Zellen beginnen.

KWONG: Also schwenkte Will jeden Tag die Hefezellen in seinem Reagenzglas und extrahierte diejenigen, die am schnellsten auf den Boden sanken. Anschließend nutzte er diese Population, um die Hefepopulation des nächsten Tages zu züchten, wiederholte dies und wiederholte es und verwarf alle anderen Zellen.

SHAPIRO: Was war das Besondere an den Hefezellen, die auf den Boden sanken?

KWONG: Nun, das liegt daran, dass sie zusammen geblieben sind. Im Grunde hackt er die Biologie und erzeugt einen selektiven Druck, bei dem zusammenklebende Hefen überleben. Und innerhalb von zwei Monaten bildeten die Hefezellen diese verzweigte Struktur aus Dutzenden von Zellen, die wie eine Schneeflocke aussah. Bemerkenswerterweise gelang Will dieser Durchbruch, während Schnee vom Himmel fiel.

RATCLIFF: Das war eine Art Hommage an die Tatsache, dass es mitten im Winter in Minnesota begann. Große Schneeflocken fielen herab.

KWONG: Und er hat diese Arbeit mit Hefeschneeflocken, wie er sie nennt, jahrelang fortgesetzt. Ozan Bozdag, ein Kollege am Georgia Tech, kam zu dem Schluss, dass, wenn man Generationen von Hefen Sauerstoff entzieht, diese noch größer und stärker werden, jede Zelle sich stärker verwickelt und die Bindungen so fest wie Holz sind. Und das ist die Art von Entwicklung, die wahre Vielzelligkeit entstehen lässt.

SHAPIRO: Was sagt uns das also darüber, wie aus einzelligen Organismen Ihre Katze oder meine Hunde wurden?

KWONG: (Gelächter) Das ist eine sehr gute Frage. Eine solche Entwicklung geschah also Dutzende Male. Unsere Vorfahren unterscheiden sich von Hefen, aber diese Experimente zeigen, dass Mehrzelligkeit nicht nur möglich ist, weil Zellen zusammenkleben. Das liegt daran, dass die Bindungen zwischen ihnen stark und dauerhaft sind.

SHAPIRO: Da gibt es eine Metapher über Stärke als Kollektiv. OK, den Nachtisch haben wir uns für den Schluss aufgehoben. Sie haben Nachforschungen über Gummibonbons angestellt. Was ist das?

BARBER: Ja, ich meine, wir haben die überzeugendste Struktur zum Schluss aufgehoben.

KWONG: Ja. Forscher der Ozyegin-Universität und der Technischen Universität des Nahen Ostens in der Türkei wollten im Wesentlichen wissen, wie man Gummibonbons optimal gummiartig hält.

SHAPIRO: Und deshalb nennen wir diese Show ALLES BERÜCKSICHTIGT.

(LACHEN)

SHAPIRO: Wie definieren Sie „optimal gummiartig“?

KWONG: OK, optimal gummiartig – was meinen wir damit? Ja, wissen Sie, wir meinen lagerstabil und zäh. Niemand mag steife Gummibärchen, oder? Also...

SHAPIRO: Richtig.

KWONG: ... Diese türkischen Forscher haben diese Woche ihre Arbeit in der Zeitschrift Physics of Fluids veröffentlicht, in der sie eine Reihe von Gummibonbon-Experimenten detailliert beschreiben. Sie wollten wissen, wie sich beispielsweise eine Änderung des Glukosesirup-zu-Saccharose-Verhältnisses oder der Lager- oder Temperaturbedingungen auf das Endergebnis auswirken würde. Und das ist wichtig für die Qualität der Süßigkeiten. Sie möchten das bestmögliche Produkt erhalten.

BARBER: Ja. Ich meine, Ari, als Physiker und Süßigkeitenliebhaber liebe ich diese Forschung. Sie hatten so viele Kombinationen bei der Herstellung von Gummibärchen, dass sie statistische Modelle verwenden mussten, um alles zu beschreiben. Sie haben sogar die durchschnittliche Länge der Bindungen zwischen den Molekülen in der Süßigkeit gemessen, um ein Urteil darüber zu fällen, welche Methode zur Herstellung der Süßigkeit die beste Struktur liefert. Das ist Materialwissenschaft vom Feinsten.

SHAPIRO: Alles klar. Du begräbst die Spur. Was ist hier die Schlussfolgerung? Was haben sie gelernt?

KWONG: Laut dieser Studie besteht die beste Gummimischung für eine stabile Süßigkeit mit langer Haltbarkeit darin, die Maisstärke zu reduzieren und den Gelatinegehalt in der Mischung zu erhöhen. Um sie weich zu halten, sollte man sie etwa bei warmer Raumtemperatur lagern Denn wenn es zu kalt oder zu heiß wird, werden sie steif.

SHAPIRO: Ich werde meine Gummibärchen aus dem Kühlschrank nehmen, sobald ich nach Hause komme.

BARBER: Es gibt jedoch eine lustige Tatsache, Ari. Aus materialwissenschaftlicher Sicht ist das eigentlich völlig sinnvoll, denn Gummibonbons sind lange Molekülketten. Und sie durchlaufen den sogenannten Glasübergang, das heißt, wenn sie kalt werden, werden sie härter und spröder, ähnlich wie Glas, und sie beginnen, etwas von der Flexibilität und Kaubarkeit zu verlieren, die wir an unseren Süßigkeiten lieben.

SHAPIRO: Ich denke, wir alle werden in der Kälte etwas weniger flexibel, oder? Emily, Regina, vielen Dank, dass Sie uns diese hochmoderne Forschung zur Verfügung gestellt haben.

KWONG: Das hat wirklich Spaß gemacht. Danke, dass Sie uns haben.

BARBER: Danke.

SHAPIRO: Emily Kwong und Regina Barber moderieren den Wissenschaftspodcast Short Wave von NPR, in dem Sie mehr über neue Entdeckungen, alltägliche Geheimnisse und die Wissenschaft hinter den Schlagzeilen erfahren können.

(SOUNDBITE VON BABY BASH SONG, „SUGA SUGA“)

NPR-Transkripte werden von einem NPR-Auftragnehmer innerhalb einer Eilfrist erstellt. Dieser Text ist möglicherweise nicht in seiner endgültigen Form und kann in Zukunft aktualisiert oder überarbeitet werden. Genauigkeit und Verfügbarkeit können variieren. Die maßgebliche Aufzeichnung der NPR-Programme ist die Audioaufzeichnung.