Tenure-Track-Professur für Stochastik (m/w/d)

zum nächstmöglichen Zeitpunkt zu besetzen.

Von der Stelleninhaberin/dem Stelleninhaber wird erwartet, dass sie/er international in der Forschung an modernen Themen der Stochastik ausgewiesen ist. Der Forschungsbereich Stochastik ist hierbei weit gefasst zu verstehen und beinhaltet etwa Themen der Wahrscheinlichkeitstheorie, der stochastischen Prozesse und der mathematischen Statistik. Neben der Forschung besitzt die Professur auch eine tragende Rolle in der Lehre der mathematischen Bachelor- und Masterstudiengänge des Fachbereichs Mathematik und wird dort die Stochastik in großer Breite vertreten.

Die Stelleninhaberin/der Stelleninhaber soll aktiv in die Forschungslandschaft der Universität Tübingen integriert werden, etwa durch gemeinsame Drittmittelprojekte und Kollaboration innerhalb des Fachbereichs Mathematik und mit angrenzenden Fachbereichen der Universität Tübingen. Es ist daher wünschenswert, dass die bisherigen und geplanten Forschungsaktivitäten der künftigen Stelleninhaberin/des künftigen Stelleninhabers Perspektive für eine thematische Anbindung an die Universität Tübingen aufzeigen. Ferner wird eine angemessene Beteiligung an den Lehraufgaben und der akademischen Selbstverwaltung des Fachbereichs Mathematik und der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät erwartet.

Voraussetzungen für eine Berufung sind eine herausragende Dissertation einschlägiger Ausrichtung, international beachtete Publikationen und Drittmitteleinwerbungen sowie Erfahrungen in der Lehre. Es gelten die Einstellungsvoraussetzungen nach § 51 LHG.

Die Besetzung der ausgeschriebenen Stelle ist mit Tenure Track für die Berufung auf eine W3-Professur verbunden. Nach vier Jahren findet eine Zwischen-, nach sechs Jahren eine Endevaluation statt. Bei positiver Evaluation erfolgt die Berufung auf eine W3-Stelle ohne erneute Ausschreibung in einem angemessen vereinfachten Berufungsverfahren.

Die konkreten Kriterien, die der Zwischen- und Endevaluation zugrunde gelegt werden, finden sich neben dem allgemeinen Qualitätssicherungskonzept unter folgendem Link: https://uni-tuebingen.de/de/12271. Dort finden Sie auch Aussagen zur Stellenkategorie.

Eine erfolgte Habilitation ist ein Ausschlussgrund für eine erfolgreiche Bewerbung.

Bewerberinnen und Bewerber auf eine Tenure-Track-Professur, die in Tübingen promoviert haben, sollen nach der Promotion die Universität gewechselt haben oder mindestens zwei Jahre außerhalb der Universität Tübingen wissenschaftlich tätig gewesen sein.

Die Universität Tübingen setzt sich für die Ziele der Gleichstellung und Diversität ein und fördert aktiv Chancengleichheit. Zur Erhöhung des Anteils von Frauen in Forschung und Lehre bitten wir qualifizierte Wissenschaftlerinnen nachdrücklich um ihre Bewerbung. Qualifizierte internationale Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind ausdrücklich aufgefordert, sich zu bewerben.

Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt berücksichtigt.

Bitte reichen Sie Ihre Bewerbungsunterlagen (inklusive Lehr- und Forschungskonzept) über das Bewerbungsportal der Universität Tübingen unter https://berufungen.uni-tuebingen.de bis zum 30. April 2026 ein. Rückfragen zur Ausschreibung können Sie an den Dekan Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Tübingen, Professor Dr. Thilo Stehle (careerspam prevention@mnf.uni-tuebingen.de), richten.

Postdoctoral Researcher position in Computational Oncology 
(m/f/d, E13 TV-L, 100%)

Position Details

• Start Date: negotiable, available immediately
• Duration: 3 years (initially)
• Working Hours: Full-time (100%)
• Salary: According to German salary scale TV-L E13

Job Description

The successful candidate will join an interdisciplinary team focused on applying bioinformatics to personalized oncology. The primary objective is to unravel molecular pathways of cancer by analyzing and integrating multi-omics and clinical data. 

Key Responsibilities

• Analyze and interpret multi-omics datasets, including genomic, transcriptomic, and clinical data from over 7,000 cases treated in molecular tumor boards.
• Develop and implement bioinformatics pipelines to identify biomarkers and therapeutic targets.
• Collaborate with clinicians and researchers to translate computational findings into clinical applications.
• Publish research findings in peer-reviewed journals and present at international conferences.
• Mentor junior researchers and contribute to the academic environment of the institute.

Opportunities

• Access to a unique and comprehensive dataset combining genomic and clinical information from a large cohort of cancer patients.
• Potential to establish an independent research group for candidates with a strong publication record and leadership potential.
• Engagement with the University of Tübingen’s vibrant research community and participation in collaborative projects within the Clusters of Excellence ‘Machine Learning for Science’ and ‘Image-Guided and Functionally Instructed Tumor Therapies (iFIT)’.

Requirements

• PhD in Bioinformatics, Computational Biology, or a related field.
• Demonstrated expertise in analyzing high-throughput sequencing data and developing bioinformatics tools.
• Proficiency in programming languages such as Python or R, and experience with relevant bioinformatics software.
• Strong understanding of cancer biology and molecular oncology is advantageous.
• Excellent communication skills and the ability to work collaboratively in a multidisciplinary team
• Previous experience in using machine learning methods will be beneficial 

Application Process

Please submit the following documents as a single PDF file:

• Cover letter detailing research interests and career goals.
• Curriculum vitae, including a list of publications.
• Contact information for at least two academic references.

Applications should be sent via email to Claudia.Walterspam prevention@uni-tuebingen.deno later than 15. March 2026.

Equally qualified applicants with disabilities will be given preference in the hiring process. The University of Tübingen is committed to equal opportunities and diversity. It therefore takes individual situations into account and asks for relevant information.

The University of Tübingen seeks to raise the number of women in research and teaching and therefore urges suitable qualified women academics to apply for this position.

three excellent PhD candidates (m/f/d, E13 TV-L, 65%)

to join our international and dynamic team of engineers, microbiologists, and biotechnologists. Our group pioneers biotechnological platforms that connect microbial processes to future industrial applications while uncovering fundamental principles of microbial interactions, resilience, and adaptation.
We are expanding our bioreactor cultivation program and opening three PhD positions that will shape new cultivation strategies and applications. At the heart of each position lies the ambition to better understand how microbes interact, adapt, and perform in controlled environments. You will use advanced cultivation techniques to address questions related to microbial physiology and community dynamics. At the same time, there is room to develop and refine the experimental platforms themselves, including opportunities to integrate automation, real-time data analysis, and intelligent control strategies to advance how we cultivate microbes.

If you are primarily driven by curiosity about microbial life or equally motivated to develop the tools that allow us to study it, one of these positions will offer a stimulating and supportive environment to grow scientifically and creatively.

Responsibilities

We offer three PhD positions, each exploring a distinct research direction:

• PhD position 1: Connected communities. You will expand our newly developed cultivation platform in which multiple bioreactors exchange media but not biomass. This system allows us to investigate and control microbial interactions across physically separated yet metabolically connected communities.
• PhD position 2: Teach anaerobes to survive a breath of air. You will push oxygen-sensitive microbes to their limits, uncover how they adapt to transient oxygen exposure, and engineer bioreactors that transform this physiological constraint into a process advantage.
• PhD position 3: New biopolymers for a sustainable world. You will develop an integrated bioprocess for producing PHA-cellulose biopolymers in open-culture fermentations, combining anaerobic cellulose conversion with aerobic PHA production to create innovative and sustainable materials.

All PhD candidates will work closely together within our bioreactor team and collaborate with international research partners at the University of Santiago de Compostela (Spain), Delft University of Technology (The Netherlands), and the University of Queensland (Australia). The projects provide hands-on experience with advanced bioreactor systems, microbial ecology, enrichment and selection strategies, and sustainable process engineering.
Qualifications

We seek motivated and curious students with a Master’s degree in Environmental Biotechnology, Biochemical Engineering, or a related field, who are excited about microbial systems. You should enjoy both experimental and conceptual work, be eager to learn, and value teamwork. Experience with bioreactors, analytical instruments, and microbial cultivation is a plus. Good communication skills and fluency in English are essential, as it is the working language of our group.

We offer

You will join a friendly, international, and highly collaborative team working on projects that combine fundamental science with real-world impact. We offer three PhD positions (TV-L E13, 65%) for three years, including health insurance and full university benefits. The preferred start date is June 1, 2026. The University of Tübingen is committed to equal opportunity and diversity; we particularly encourage applications from underrepresented groups in science.

How to apply

Please send your application in one PDF (cover letter, CV, transcripts, diplomas, overview of your skills and techniques, and contact details of two references) to: application-envbiotechspam prevention@ifg.uni-tuebingen.de . In your cover letter, please indicate your preferred research direction. Final project assignments will be made to ensure the strongest overall team composition and the best fit between candidates and projects. Applications will be reviewed until the positions are filled. Applications will be reviewed until the positions are filled.

Contact:

Dr. ir. Gerben R. Stouten
Environmental Biotechnology, Department of Geosciences, University of Tübingen 

Tenure-Track Professur für Evolutionary Modelling (m/w/d)

zum nächstmöglichen Zeitpunkt zu besetzen.

Der/Die zukünftige Stelleninhaber/-in sollte Forschungen im Bereich der statistischen Modellierung menschlicher fossiler, molekularer, kultureller und/oder umweltbezogener Daten durchgeführt haben. Von den Bewerberinnen und Bewerbern wird erwartet, dass sie einen soliden Hintergrund in der Evolutionstheorie und in computergestützten Ansätzen zur biokulturellen Vielfalt und Evolution des Menschen haben. Der erfolgreiche Kandidat/die erfolgreiche Kandidatin wird eine aktive Rolle im Exzellenzcluster „Human Origins“ übernehmen und dabei die bestehenden Stärken ergänzen und erweitern, einschließlich neuer quantitativer Methoden zur Erforschung breiterer evolutionärer Zeitskalen. Idealerweise wird er/sie sich mit den bestehenden Stärken von der Universität Tübingen in den Bereichen Informatik und Maschinelles Lernen verbinden. Potenzielle Forschungsrichtungen umfassen unter anderem phylogenetische, demographische, ökologische und biogeographische Modellierung, idealerweise unter Verwendung innovativer computergestützter Methoden (z.B. agentenbasierte und prädiktive Modellierung, Bioinformatik). Die Relevanz der Forschung für die menschliche Evolution ist erforderlich.

Die Lehrverpflichtung beträgt zunächst vier, nach positiver Zwischenevaluation sechs Semesterwochenstunden. Der Fachbereich Geowissenschaften verlangt Lehrtätigkeit in den Bachelor- und Masterstudiengängen, unter anderem in den Bereichen Computermodellierung und menschliche Evolution. Von der erfolgreichen Bewerberin/dem erfolgreichen Bewerber wird erwartet, dass sie/er mit Kolleginnen und Kollegen aus den Geowissenschaften und verwandten archäologischen Bereichen zusammenarbeitet. 

Voraussetzungen für eine Berufung sind eine herausragende Dissertation einschlägiger Ausrichtung, international beachtete Publikationen und Drittmitteleinwerbungen sowie Erfahrung in der Lehre. Es gelten die Einstellungsvoraussetzungen nach § 51 LHG.

Die Besetzung der ausgeschriebenen Stelle ist mit Tenure Track für die Berufung auf eine W3-Professur verbunden. Nach vier Jahren findet eine Zwischen-, nach sechs Jahren eine Endevaluation statt. Bei positiver Endevaluation erfolgt die Berufung auf eine W3-Stelle ohne erneute Ausschreibung in einem angemessen vereinfachten Berufungsverfahren. 

Eine erfolgte Habilitation ist ein Ausschlussgrund für eine erfolgreiche Bewerbung.

Die konkreten Kriterien, die der Zwischen- und Endevaluation zugrunde gelegt werden, finden sich neben dem allgemeinen Qualitätssicherungskonzept unter folgendem Link: https://uni-tuebingen.de/de/12271

Bewerberinnen und Bewerber auf eine Tenure Track-Professur, die in Tübingen promoviert haben, sollen nach der Promotion die Universität gewechselt haben oder mindestens zwei Jahre außerhalb der Universität Tübingen wissenschaftlich tätig gewesen sein.

Der/Die zukünftige Stelleninhaber/-in wird in einem sehr kollegialen und familienfreundlichen Arbeitsumfeld tätig sein.

Die Universität Tübingen setzt sich für die Ziele der Gleichstellung und Diversität ein und fördert aktiv Chancengleichheit. Zur Erhöhung des Anteils von Frauen in Forschung und Lehre bitten wir qualifizierte Wissenschaftlerinnen nachdrücklich um ihre Bewerbung. Qualifizierte internationale Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind ausdrücklich aufgefordert, sich zu bewerben. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt berücksichtigt.

Bitte reichen Sie Ihre Bewerbungsunterlagen über das Bewerbungsportal der Universität Tübingen unter https://berufungen.uni-tuebingen.de  bis zum 6. April 2026 ein. Rückfragen zur Ausschreibung und Fragen zum Bewerbungsportal können an den Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Tübingen, Prof. Dr. Thilo Stehle careerspam prevention@mnf.uni-tuebingen.de , gerichtet werden.

W1-Professur (ohne Tenure Track) für Primatologie (m/w/d)

zum nächstmöglichen Zeitpunkt zu besetzen.

Der/Die zukünftige Stelleninhaber/-in sollte Forschungsarbeiten im Bereich der Primatologie durchgeführt haben, die sich auf das Verhalten, die Ökologie, die Evolution oder die Genetik von nichtmenschlichen Primaten konzentrieren. Erwartet werden gut dokumentierte Fachkenntnisse in vergleichendem Primatenverhalten, Anatomie oder Genetik, quantitative und analytische Fähigkeiten sowie die Bedeutung der Forschung für die menschliche Evolution. Erwünscht ist die umfangreiche Teilnahme an und/oder Erfahrung in der Leitung von Feldarbeiten sowie ein Schwerpunkt auf Primaten als Modelle für die menschliche Evolution.  Der erfolgreiche Kandidat/die erfolgreiche Kandidatin wird eine aktive Rolle im Exzellenzcluster „Human Origins“ übernehmen und dabei die vorhandenen Stärken ergänzen und ausbauen. Mögliche Forschungsrichtungen sind unter anderem die Evolution und Phylogenie nicht-menschlicher Primaten, Ökologie, Kommunikation, Werkzeuggebrauch, Lebensgeschichte oder Kognition. 

Der Fachbereich Geowissenschaften erwartet eine aktive Beteiligung an der Lehre auf Bachelor- und Masterebene in den Bereichen Naturwissenschaftliche Archäologie und Menschliche Evolution, einschließlich der Durchführung von Einführungs- und Spezialkursen in menschlichem und Primatenverhalten, Evolution und Genetik. Von der erfolgreichen Bewerberin/dem erfolgreichen Bewerber wird erwartet, dass sie/er ihre/seine Forschung mit den bestehenden Stärken des Fachbereichs sowie mit verwandten Einheiten der Universität wie dem Senckenberg Centre for Human Evolution and Paleoenvironments (S-HEP) und dem Institut für Ökologie und Evolution verknüpft. 

Die Lehrverpflichtung beträgt zunächst vier, nach positiver Zwischenevaluation sechs Semesterwochenstunden.

Voraussetzung für eine Berufung sind eine herausragende Dissertation einschlägiger Ausrichtung, international beachtete Publikationen und Drittmitteleinwerbungen sowie Erfahrung in der Lehre. Es gelten die Einstellungsvoraussetzungen nach § 51 LHG.

Die Inhaberin oder der Inhaber der Juniorprofessur soll sich durch die selbständige Wahrnehmung der der Hochschule obliegenden Aufgaben in Forschung und Lehre für die Berufung auf eine Professur an einer Universität oder gleichgestellten Hochschule qualifizieren. 

Eine erfolgte Habilitation ist ein Ausschlussgrund für eine erfolgreiche Bewerbung.

Die konkreten Kriterien, die der Zwischen- und Endevaluation zugrunde gelegt werden, finden sich neben dem allgemeinen Qualitätssicherungskonzept unter folgendem Link: https://uni-tuebingen.de/de/12271 

Die erfolgreiche Bewerberin/der erfolgreiche Bewerber wird in einem sehr kollegialen und familienfreundlichen Arbeitsumfeld tätig sein.

Die Universität Tübingen setzt sich für die Ziele der Gleichstellung und Diversität ein und fördert aktiv Chancengleichheit. Zur Erhöhung des Anteils von Frauen in Forschung und Lehre bitten wir qualifizierte Wissenschaftlerinnen nachdrücklich um ihre Bewerbung. Qualifizierte internationale Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind ausdrücklich aufgefordert, sich zu bewerben. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt berücksichtigt.

Bitte reichen Sie Ihre Bewerbungsunterlagen über das Bewerbungsportal der Universität Tübingen unter https://berufungen.uni-tuebingen.de  bis zum 6. April 2026 ein. Rückfragen zur Ausschreibung und Fragen zum Bewerbungsportal können an den Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Tübingen, Prof. Dr. Thilo Stehle careerspam prevention@mnf.uni-tuebingen.de , gerichtet werden.

PhD position in Multi-Scale Reactive Transport Modeling 
in Deep Hydrothermal Reservoirs (m/f/d, E13 TV-L, 75%)

 within the research project “Long-term Behavior of Coupled Reactive Transport Processes in Deep Hydrothermal Reservoirs (LangRes)”. The project is funded by the German Federal Ministry of Research, Technology, and Space (BMFTR) under the topic focus “Deep geothermal energy” within the program “Geoscience for Sustainability (GEO: N)”. The aim of this project is to improve process-based predictive capabilities for geothermal reservoir utilization by integrating experimental observations and multi-scale modeling approaches. The project is conducted in close collaboration with five partner institutions. The PhD candidate will be supervised by Dr. Tao Yuan and co-supervised by Prof. Olaf A. Cirpka.

Responsibilities:

1. Develop a pore-scale Thermal-Hydraulic-Chemical (THC) model for reactive transport in deep hydrothermal reservoirs,
2. Develop and implement an upscaling workflow to parameterize a Darcy-scale THC model based on pore-scale results,
3. Investigate and quantify the influence of geochemical reactions on flow regimes and thermal transport across pore and Darcy scales,
4. Collaborate with project partners for model validations, applications, and predictive studies,
5. Prepare materials for regular project reporting (e.g., kick-off meetings, consortium meetings, progress reports),
6. Publish high-quality articles in peer-reviewed journals in the field,
7. Present research outcomes at national and international conferences.

Basic Qualifications:

1. A completed M.Sc. degree in Hydrogeology, Geosciences, Environmental Engineering, Fluid Mechanics, Applied Mathematics, or a related field
2. Strong proficiency in English
3. Capability to work independently and collaboratively

Preferred Qualifications:

1. Experience with thermal transport simulation, reactive-transport simulation, groundwater flow simulation, and numerical model development
2. Basic knowledge of numerical methods for solving nonlinear systems of partial differential equations (e.g., finite volume method, finite element method)
3. Experience with open-source CFD software such as OpenFOAM, PFLOTRAN, OpenGeoSys, and geochemistry software such as PHREEQC

This is a three-year fixed-term position with a start date of May 1st, 2026. Employment (TV-L E13, 75%) will be arranged by the administration of the University of Tübingen. The university is committed to equal opportunities and diversity. It therefore takes an individual’s situation into account and asks for relevant information. People with disabilities will be given preferential consideration if they are equally qualified. The University of Tübingen strives to increase the proportion of women in research and strongly encourages qualified women to apply.

Applicants should submit a single PDF file containing (1) a CV, (2) a motivation letter describing your research interests and reasons for applying, (3) copies of transcripts (BSc and MSc degrees), and (4) names and email addresses of two references. Applications should be sent to Dr. Tao Yuan, tao.yuanspam prevention@uni-tuebingen.deby March 25, 2026.  

For further information regarding the position, please contact Dr. Tao Yuan, tao.yuanspam prevention@uni-tuebingen.de , or Prof. Olaf A. Cirpka, olaf.cirpkaspam prevention@uni-tuebingen.de 

Postdoctoral Researcher in machine learning (m/f/d, E13 TV-L, 100%) limited for 2 years

The research group of Dr. Shahram Eivazi at the University of Tübingen is working on the Autonomous Design Systems and Embodied Intelligence, leveraging generative models such as diffusion models and transformer-based architectures to construct high-dimensional design spaces. These models are integrated with Deep Reinforcement Learning (DRL) for fine-tuning or end-to-end learning, enabling adaptive systems that jointly optimize morphology and control for real-world physical interaction.

Requirements

• Ph.D. in Computer Science or a related discipline.
• Strong background in Machine Learning, ideally with experience in generative models, reinforcement learning, or high-dimensional optimization.
• Programming proficiency in languages such as Python.
• Ability to work both independently and in a team

Environment

Tübingen is a leading hub for AI research, hosting communities such as the Tübingen AI Center, Max Planck Institute for Intelligent Systems, and Cyber Valley. Our group operates at two locations: the University of Tübingen and the Festo Lab, providing a unique environment for close collaboration between academia and industry. Details of the research activities as well as publications and background information are available on the group website: https://uni-tuebingen.de/en/216610 

Additional comments

The University seeks to raise the number of women in research and teaching and therefore emphatically calls on qualified women to apply. Disabled candidates will be given preference over other equally qualified applicants. The university is committed to equal opportunities and diversity. It therefore takes individual situations into account and asks for relevant information. The employment contract will be handled by the central administration of the University of Tübingen.

How to apply

Applications should be accompanied by a cover letter, a CV and a list of publications should be added. The position is to be filled immediately. The deadline for the application is 30.04.2026. Please send your application in one PDF file to shahram.eivazispam prevention@uni-tuebingen.de 

PhD Position in Pore-Scale Multi-phase Reactive Transport 
Modeling for Hydrogen Storage (m/w/d, E13 TV-L, 75%)

Responsibilities:

1. Develop a pore-scale model for two-phase flow of hydrogen gas and brine
2. Develop a bioreactive-transport model and couple it with the two-phase flow framework
3. Investigate pore-scale coupled interactions between hydrogen gas, brine, solutes, minerals, and microbes
4. Collaborate with the project partner to develop an upscaling workflow that implements pore-scale results into Darcy-scale models
5. Validate the models using literature data
6. Publish high-quality articles in peer-reviewed journals in the field
7. Present research outcomes at national and international conferences

Basic Qualifications: 

1. A completed M.Sc. degree in Hydrogeology, Geosciences, Fluid Mechanics, Applied Mathematics, or a related field
2. Strong proficiency in English
3. Capability to work independently and collaboratively

Preferred Qualifications:

1. Experience with multi-phase flow simulation, reactive-transport simulation, groundwater flow simulation, and model development
2. Basic knowledge of numerical methods for solving nonlinear systems of partial differential equations (e.g., finite volume method, finite element method)
3. Experience with open-source CFD software such as OpenFOAM, PFLOTRAN, or DuMux, and geochemistry software such as PHREEQC

This is a three-year fixed-term position with a preferred start date of June 2026 or as soon as possiblethereafter. Employment (TV-L E13, 75%) will be arranged by the administration of the University of Tübingen. The university is committed to equal opportunities and diversity. It therefore takes an individual’s situation into account and asks for relevant information. People with disabilities will be given preferential consideration if they are equally qualified. The University of Tübingen strives to increase the proportion of women in research and strongly encourages qualified women to apply.

Applicants should submit a single PDF file containing (1) a CV, (2) a motivation letter describing your research interests and reasons for applying, (3) copies of transcripts (BSc and MSc degrees), and (4) names and email addresses of two references. Applications should be sent to Dr. Tao Yuan, tao.yuanspam prevention@uni-tuebingen.deby March 15, 2026.  

For further information regarding the position, please contact Dr. Tao Yuan, tao.yuanspam prevention@uni-tuebingen.de , or Prof. Olaf A. Cirpka, olaf.cirpkaspam prevention@uni-tuebingen.de 

BTA / CTA bzw. Laboranten/in mit entsprechender Berufserfahrung (m/w/d, E6 TV-L, 100%)

unbefristet zu besetzen.

Das Aufgabengebiet ist im Umfeld der Laborkoordination angesiedelt und umfasst die Logistik von Labormaterialien und Waren als Schnittstelle zwischen verschiedenen Arbeitsgruppen. Dies schließt ein: 

• Das Durchführen von Autoklavierprozessen
• Bereitstellung, Reinigung und Entsorgung von Labormaterialien
• Fachgemäße Beschaffung und Bestellung von Labormaterialien
• Instandhaltung von Laborgeräte
• Koordination von Gerätewartungen und Reparaturen, auch in Absprache mit externen Firmen
• Ausstattung und Instanthaltung der Kursraumgerätschaften
• Medienvorbereitung

Diese Arbeiten betreffen Laboratorien der biologischen Sicherheitsstufe 1 und 2.

Vorausgesetzt werden eine abgeschlossene Ausbildung als Biologisch- oder Chemisch-Technische/r Assistent/in. Alternativ kann, bei entsprechender Berufserfahrung, die Ausbildung als Laborant/in bzw. ein anderer technischer oder wissenschaftlicher Bildungsweg im biologischen oder chemischen Fachgebiet anerkannt werden.
Ebenso erwarten wir eine selbständige und gewissenhafte Arbeitsweise, Kommunikations- und Teamfähigkeit sowie organisatorisches Geschick.

Wir bieten Ihnen eine abwechslungsreiche Tätigkeit in einem sympathischen Team. Darüber hinaus bietet die Universität Tübingen z.B. ein strukturiertes Onboarding-Programm, attraktive Fort- und Weiterbildungsmöglichkeiten, betriebliches Gesundheitsmanagement, betriebliche Altersvorsorge, sowie einen Zuschuss zum Deutschlandjobticket.

Schwerbehinderte werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt. Die Universität setzt sich für die Ziele der Gleichstellung und Diversität ein und fördert aktiv Chancengleichheit. Die Stelle ist grundsätzlich teilbar.

Ihre Bewerbung mit den üblichen Unterlagen (Anschreiben, Lebenslauf, Zeugnisse) richten Sie bitte bis zum 22.03.2026 an Frau Melanie Stark, Institut für Mikrobiologie und Infektionsmedizin, Auf der Morgenstelle 28, 72076 Tübingen, 07071-2976955, melanie.starkspam prevention@uni-tuebingen.de 

Die Einstellung erfolgt durch die Zentrale Verwaltung. 

W3-Professur für Evolution der frühen Homininen (m/w/d)

zum nächstmöglichen Zeitpunkt zu besetzen.

Der/Die zukünftige Stelleninhaber/-in sollte langfristige Forschungsarbeiten zur Evolution und Paläobiologie der frühen Homininen durchgeführt haben, wobei der Schwerpunkt auf Homininen des Plio- und Pleistozäns bis einschließlich des frühen Homo liegt. Erwartet werden gut dokumentierte Fachkenntnisse in der Analyse frühmenschlicher Fossilien, in vergleichender Anatomie und in analytischen Fähigkeiten (einschließlich, aber nicht beschränkt auf phylogenetische Analyse, Morphometrie oder Modellierung mit finiten Elementen). Erwartet wird die umfangreiche Teilnahme an und/oder Erfahrung in der Leitung von Feldarbeiten. Der erfolgreiche Kandidat/die erfolgreiche Kandidatin wird eine aktive Rolle im Exzellenzcluster „Human Origins“ übernehmen und dabei die bestehenden Stärken ergänzen und ausbauen. Mögliche Forschungsrichtungen sind u.a. Phylogenie, Lokomotion, Subsistenz, Gehirnentwicklung oder Lebensgeschichte der frühen Homininen. 

Der Fachbereich Geowissenschaften erwartet eine aktive Beteiligung an der Lehre auf Bachelor- und Master-Ebene in den Bereichen Naturwissenschaftliche Archäologie und Menschliche Evolution, einschließlich der Durchführung von Einführungs- und Spezialkursen in menschlicher Evolution und Paläobiologie. Der/die erfolgreiche Kandidat/in wird in das Senckenberg Centre for Human Evolution and Paleoenvironment (SHEP) integriert und soll mit Kollegen aus den Geowissenschaften und verwandten archäologischen Fachgebieten zusammenarbeiten. 

Einstellungsvoraussetzung ist die Habilitation oder eine gleichwertige Qualifikation sowie nachgewiesene didaktische Eignung. Internationale Forschung und Erfahrung in der Akquisition und Durchführung von nationalen und internationalen Drittmittelprojekten sind ebenfalls erforderlich.

Der/Die zukünftige Stelleninhaber/-in wird in einem sehr kollegialen und familienfreundlichen Arbeitsumfeld tätig sein.

Die Universität Tübingen setzt sich für die Ziele der Gleichstellung und Diversität ein und fördert aktiv Chancengleichheit. Zur Erhöhung des Anteils von Frauen in Forschung und Lehre bitten wir qualifizierte Wissenschaftlerinnen nachdrücklich um ihre Bewerbung. Qualifizierte internationale Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind ausdrücklich aufgefordert, sich zu bewerben. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt berücksichtigt.

Bitte reichen Sie Ihre Bewerbungsunterlagen über das Bewerbungsportal der Universität Tübingen unter https://berufungen.uni-tuebingen.de  bis zum 11.03.2026 ein. Rückfragen zur Ausschreibung und Fragen zum Bewerbungsportal können an den Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Tübingen, Prof. Dr. Thilo Stehle careerspam prevention@mnf.uni-tuebingen.de , gerichtet werden.

Weitere Informationen finden Sie hier.

1. The Dean´s report on recent developments of the Faculty of Science in 2024/2025
2. The introduction of the newly appointed professors and researchers who recently completed their habilitations

3. The PI Innovation Award Ceremony

   Faculty of Science Day 2025

    

Die Arten der Gattung Deinosuchus gehörten zu den größten jemals lebenden Krokodilen. Sie waren weit verbreitet in den Feucht- und Küstengebieten des Westatlantiks und auf beiden Seiten des ausgedehnten Flachmeers, das in der mittleren und späten Kreidezeit den nordamerikanischen Kontinent von Norden nach Süden durchzog. Dieser frühere Meeresarm wird auch als Western Interior Seaway bezeichnet. Die Existenz der Deinosuchus-Krokodile wurde mehr als zehn Millionen Jahre vor dem Erscheinen des bekannten Dinosauriers Tyrannosaurus rex – oder T-rex – nachgewiesen. „Dass die Deinosuchus-Krokodile Dinosaurier erbeuteten, hat man in der Vergangenheit unter anderem aus entsprechenden Bissspuren auf Knochen von frühen Verwandten des T-rex geschlossen“, berichtet Márton Rabi.

Salzwassertoleranz als entscheidender Vorteil

Bisher galten die Deinosuchus-Krokodile als mit den Süßwasser-Alligatoren und den Kaimanen verwandt. Wie sie sich trotz des Hindernisses, das der Western Interior Seaway darstellte, in Nordamerika weit verbreiten konnten, war unklar. Da der kreidezeitliche Meeresarm bereits vor den ersten Deinosuchus-Fossilien existierte, sei es unwahrscheinlich, dass die Populationen später getrennt wurden, berichtet Rabi.

Um die Abstammung von Deinosuchus genauer zu bestimmen, erstellte das Forschungsteam einen umfassenden Familienstammbaum von Krokodilarten. Dafür erhoben die Forscherinnen und Forscher umfangreiche Daten von einer ganzen Reihe von bisher nicht detailliert untersuchten Schädeln und Skeletten ausgestorbener Arten und ließen auch genetische Informationen heute noch lebender Krokodilarten einfließen. „Unsere Analyse ergab sehr deutlich, dass die Deinosuchus-Arten nicht näher mit den Alligatoren und Kaimanen verwandt waren und auch nicht mit irgendeiner heute noch lebenden Krokodilart“, sagt Jules D. Walter, Doktorand und Erstautor der Studie. Die Deinosuchus-Krokodile entstammten einer Seitenlinie, die vom Hauptast des Familienbaums abzweigte, der zu den heute lebenden Arten wie den Echten Krokodilen, Alligatoren, Kaimanen und Gavialen weiterführte.

„Mit der neuen Zuordnung im Familienstammbaum nehmen wir nun an, dass in der Gattung die Salzwassertoleranz der Vorfahren erhalten blieb“, sagt Walter. „Zwar lebten Deinosuchus-Krokodile nicht dauerhaft im Meer, sie könnten aber den Western Interior Seaway überquert und sich ausgebreitet haben.“ Zum Ende der Kreidezeit fiel der Meeresspiegel, der den nordamerikanischen Kontinent überspannende Meeresarm zog sich zurück. Aus dieser Zeit gebe es keine Fossilien von Deinosuchus mehr, möglicherweise seien die Arten damals mit dem Verlust der großen Feuchtgebiete ausgestorben.

In Antarctica, soil development begins immediately after the retreat of the ice and snow. Our previous research has shown that the terrestrial microbiome reacts quickly to environmental changes, and distinct soil structures and aggregates form. We assume that soil formation is initially spatially segmented with microhabitats developing inside and on aggregate surfaces. To better understand the interactions between microorganisms, soil formation, and microhabitats, we aim to analyze aggregate interiors and exteriors separately. We will combine micromorphology, µCT, SEMEDX and NanoSIMS and train machine learning algorithms to examine these spheres in more detail, expanding our knowledge of how initial soil formation and microorganisms are linked together in cold deserts like Antarctica.

Your responsibilities are: 

• perform innovative laboratory experiments using Antarctic soil samples for soil simulation experiments to investigate microbial-driven soil formation,
• develop a workflow to combine micromorphology, µCT, SEMEDX and NanoSIMS measurements and train machine learning algorithms on the data,  
• operate and analyze state-of-the-art measurements of soil aggregates,
• publish research results in international peer-reviewed journals and present at scientific conferences.

We expect:  

• a completed MSc in Soil Science, Geoecology, Agriculture, Earth Sciences, Environmental Sciences, or other closely related disciplines,
• a research interest in extreme environments such as Antarctica and in the application of state-of-the-art laboratory techniques in soil science,
• a strong background in soil science and documented experience of laboratory methods
• basic understanding of microbiology and geo-bio interactions in soils
• ability to work in an interdisciplinary and international teamwork with excellent communication skills in written and spoken English.

The University of Tübingen is committed to equal opportunities and diversity and to increasing the percentage of women in research and teaching and thus encourages women with adequate qualifications to apply. Disabled persons with equal aptitude will be given preferential consideration. The appointment will start on February 1, 2025, and be limited to January 31, 2028 (36 month). Work place is Tübingen. Salary will be according to the German public service (TVL E13, 67 %). Please send a cover letter, curriculum vitae, copies of certificates, list of publications and names of referees. Please submit all documents as a single PDF file to the secretary of the Chair of Soil Science and Geomorphology, Mrs. Margaretha Baur by December 9, 2024. For further information, please contact Prof. Dr. Thomas Scholten. 

Lesen Sie mehr darüber, warum Kinder hervorragende Wissenschaftler sind und wie wichtig es ist, schon junge Menschen für den Schutz unserer Böden zu sensibilisieren.

Dr. Daniel Stehle forscht seit August 2023 an der Universität von Kalifornien in San Diego an der Entwicklung von Biosensoren für die zelluläre Signaltransduktion. Er hat in Tübingen Biochemie studiert und in der Arbeitsgruppe von Professor Robert Feil am Interfakultären Institut für Biochemie mit summa cum laude promoviert. Den ‚Hans Machleidt Biochemie Innovationspreis‘ 2024 erhält er für seine neuartigen Ansätze zur Aufklärung der räumlichen Verortung des cAMP/PKA-Signalwegs bei der Interaktion von Tumor- und Immunzellen.

Der neue Preis soll von 2024 an alle zwei Jahre im Herbst verliehen werden. Die Ausschreibung und Verleihung erfolgt in Kooperation der ‚Prof. Dr. Hans Machleidt und Dr. Sieglinde Göhring-Machleidt-Stiftung‘ mit dem Interfakultären Institut für Biochemie der Universität Tübingen. Primäre Zielgruppe der Auszeichnung sind erfolgreiche und innovative junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Postdoktorat oder in einer fortgeschrittenen Phase der Promotion, die im Fach Biochemie an der Universität Tübingen promovieren oder promoviert haben.

Die ‚Prof. Dr. Hans Machleidt und Dr. Sieglinde Göhring-Machleidt-Stiftung‘ wurde im Jahr 2020 mit dem Ziel gegründet, Hochschulen und Bildungseinrichtungen im Bereich der Naturwissenschaften, musikalische Projekte und Institutionen sowie Hospizeinrichtungen zu fördern. Der Name der Stiftung geht zurück auf das Ehepaar Professor Hans Machleidt (1927-2019) und Dr. Sieglinde Göhring-Machleidt (*1952). Sie waren nicht nur als Ehepaar, sondern auch in ihren wissenschaftlichen und beruflichen Interessen eng verbunden. Beiden war es besonders wichtig, neue wissenschaftliche Forschungsergebnisse in Medizin, Chemie und Biochemie bis zur Anwendung in pharmazeutischen Produkten und im ärztlichen Handeln weiterzuentwickeln.

Nach einem Medizin- und Chemie-Doppelstudium entschied sich Hans Machleidt für eine Schwerpunktsetzung in den Bereichen Biochemie und Pharmazie. Nach Promotion und Habilitation berief ihn die Firma Boehringer Ingelheim zum wissenschaftlichen Leiter ihrer Forschungsabteilung. Gleichzeitig lehrte er an der Universität Tübingen, die ihn auch zum Ehrensenator berief. Ähnlich wie ihr Mann verband seine Frau Sieglinde Göhring-Machleidt ihre Studien in Chemie und Medizin. Auch ihr ging es um eine Verknüpfung von naturwissenschaftlicher Grundlagenforschung und medizinischer Praxis. Davon war ihre langjährige Tätigkeit in der Forschung und als Fachärztin in der onkologischen Fachabteilung eines großen Krankenhauses geprägt. Auf vielen privaten und beruflich bedingten Reisen empfanden Hans Machleidt und Sieglinde Göhring-Machleidt, dass für ein gutes Leben wissenschaftliche Forschung, wohltätiges Handeln und kulturelles Engagement zusammengehören. Deshalb entschieden sie, dass die nach ihnen benannte Stiftung ausgewählte Projekte in der biochemischen Forschung, wichtige Projekte in der Hospizarbeit sowie künstlerische Ensembles im Bereich der klassischen Musik fördern sollte.

Weitere Informationen:

Der ‚Hans Machleidt Biochemie Innovationspreis‘ wird im Rahmen des Hans Machleidt Symposiums am Freitag, 18. Oktober 2024, im Interfakultären Institut für Biochemie (IFIB), Auf der Morgenstelle 34, 72076 Tübingen, Hörsaal 2T26, verliehen. Das auf Englisch gehaltene Symposium beginnt um 10 Uhr, das Programm: https://uni-tuebingen.de/de/271812 

Website der ‚Prof. Dr. Hans Machleidt und Dr. Sieglinde Göhring-Machleidt-Stiftung‘:
https://goehring-machleidt-stiftung.de/stiftung 
 

Das Konzept der Zahl Null hat eine zentrale Bedeutung für die Entwicklung von Zahlensystemen und der Mathematik und wird allgemein als eine der wichtigsten kulturellen Errungenschaften der Menschheit angesehen. „Anders als andere Zahlen wie Eins, Zwei oder Drei, die zählbare Quantitäten repräsentieren, bedeutet Null die Abwesenheit von etwas Zählbarem und gleichzeitig trotzdem einen numerischen Wert“, sagt Co-Korrespondenzautor Professor Florian Mormann von der Klinik für Epileptologie am UKB, der auch ein Mitglied in dem Transdisziplinären Forschungsbereich (TRA) „Life & Health“ der Universität Bonn ist.

Im Gegensatz zu positiven natürlichen Zahlen kam das Konzept der Zahl Null erst in der späteren Menschheitsgeschichte in den letzten zwei Jahrtausenden auf. Dies spiegelt sich auch in der Kindheitsentwicklung wider, da Kinder typischerweise erst im Alter von etwa sechs Jahren das Konzept der Null und damit verbundene Rechenregeln verstehen können.

Neurone signalisieren die Zahl Null 

Wie dieses Konzept durch Nervenzellen im menschlichen Gehirn repräsentiert ist, wurde bislang noch nicht untersucht. Die Bonner Forscherinnen und Forscher gingen jetzt zusammen mit Neurobiologen der Universität Tübingen dieser Frage auf den Grund. Dazu zeigten sie neurochirurgischen Patientinnen und Patienten, denen am UKB zur OP-Vorbereitung haarfeine Mikroelektroden in den Schläfenlappen eingesetzt worden waren, Zahlenwerte von Null bis Neun. Die Zahlenwerte wurden einerseits als arabische Ziffern und andererseits als Punktemengen gezeigt – einschließlich einer leeren Menge. „Währenddessen konnten wir die Aktivität einzelner Nervenzellen messen und fanden tatsächlich Neurone, welche die Null signalisierten“, sagt Esther Kutter, die Erstautorin der Studie ist. „Solche Neuronen reagierten entweder auf die arabische Ziffer Null oder die leere Menge, nicht jedoch auf beides.“

Zahl Null ist für Neurone ein Zahlenwert

In beiden Fällen zeigte sich ein numerischer Abstandseffekt, bei dem Neurone schwächer, aber deutlich auch auf die benachbarte Zahl Eins reagierten. „Also wird auf neuronaler Ebene das Konzept der Null nicht etwa als separate Kategorie „Nichts“ kodiert, sondern als Zahlenwert integriert mit anderen, zählbaren Zahlenwerten am unteren Ende des Zahlenstrahls“, sagt Professor Andreas Nieder vom Institut für Neurobiologie der Universität Tübingen, und Professor Mormann ergänzt: „Trotz dieser Integration wird speziell bei den Punktemengen die leere Menge auf der neuronalen Populationsebene unterschiedlich von anderen Anzahlen kodiert. Dies könnte erklären, warum auch auf Verhaltensebene das Erkennen der leeren Menge mehr Zeit in Anspruch nimmt als für andere kleine Anzahlen.“

Bei den arabischen Ziffern hingegen fand sich dieser Effekt weder auf neuronaler noch auf der Verhaltensebene. Die Forscherinnen und Forscher erkennen daraus die Wichtigkeit symbolischer Repräsentationen, zum Beispiel durch arabische Ziffern, für die Integration der Zahl Null auf dem Zahlenstrahl im menschlichen Gehirn.

Förderung: Die Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG über das Schwerpunktprogramm SPP 2205 gefördert.

Publikation: 
Esther F. Kutter, Gert Dehnen, Valeri Borger, Rainer Surges, Andreas Nieder, Florian Mormann: Single-neuron representation of nonsymbolic and symbolic number zero in the human medial temporal lobe. Current Biology, https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.08.041

Zwar machen viele Mikroben optisch einen eher unspektakulären Eindruck, doch können sie eine riesige Vielfalt an Stoffen herstellen, was sich der Mensch zum Beispiel bei der Herstellung von Bier, Wein und Käse zunutze macht. „Wir hatten zuvor eine Power-to-Protein-Technologie entwickelt: Dabei kommen zwei verschiedene Mikroben nacheinander zum Einsatz: Ein Clostridium-Bakterium reduzierte Kohlendioxid mit Wasserstoff unter Luftabschluss zu Acetat, das die Bäckerhefe, ein Pilz, anschließend unter Luftzufuhr zu Proteinen umsetzte“, erklärt Angenent. Dieses erste System funktionierte allerdings nur, wenn den Mikroben bestimmte Vitamine wie B9 zur Verfügung gestellt wurden. „Vom Protein allein kann sich der Mensch nicht ernähren“, sagt Angenent. „Daher wollten wir Vitamin B9 mitproduzieren.“ Ziel sei es, nicht mehr Vitamine in den Prozess einzuspeisen, als man herausbekommt.

Wir danken Frau Rau herzlich für ihren wertvollen Beitrag zu diesem wichtigen Termin und für ihr Engagement im Namen der Exzellenzstrategie der Universität Tübingen.

The field mission commenced in the second week of May 2024. However, two weeks prior to this, PhD students Rabindra Adhikari from Tübingen University and Amrit Maharjan from Hamburg University traveled to Nepal to evaluate potential research sites in the Langtang area. They also visited the Rolwaling research site in the Gaurishankar Conservation Area (GCA) in Dolakha district to retrieve data from climate data logger sensors installed in 2023. In Langtang, after assessing four potential sites, two were selected following a confirmation visit by the entire team. The research team, divided according to specific research objectives, focused on soil, vegetation, tree cores rings, and root sampling, as well as the installation of temperature and moisture microclimatic data sensors.
The Tübingen University team, consisting of four members, concentrated on sampling soil, vegetation, roots, and setting up microclimatic data sensors. The research area was divided into two altitudinal slopes—North-East (NE) and North-West (NW)—each containing four ecological zones: Lower Krummholz (LC), Upper Krummholz (UC), Lower Dwarf Shrub Heath (LD), and Upper Dwarf Shrub Heath (UD). In total, 32 plots of 20x20 meters were established for soil and vegetation sampling. Despite the challenges posed by the rugged and steep terrain, unpredictable weather, the team's remarkable perseverance led to successful data collection. Lisa-Marie, a B.Sc. student from Tübingen University, reflected on her experience, stating, "It was a great experience working in the Himalayas for my bachelor thesis, a wonderful opportunity to learn from the field. The work was not easy, but the mountains are always motivating."

Rabindra Adhikari, a PhD student under Prof. Thomas Scholten (PI of TREELINE-II), coordinated the field efforts with Tribhuvan University, Nepal and other governmental agencies, including national park offices and conservation area offices. The team received indispensable support from local stakeholders, especially the chief of Langtang national park office in Rasuwa. The generosity and hospitality of the local people significantly contributed to the success and enjoyment of the team's stay in Langtang. The ongoing research findings are expected to enhance our understanding of treeline shift dynamics in the central Himalayas and the unique role played by krummholz structured forest. For more information about the TREELINE research project, please contact Rabindra Adhikari or Prof. Thomas Scholten.

-    Adhikari, R., (2024).
 

Im Anschluss hielt Professor Dr. Christian Groß (Professor für Experimentelle Vielteilchenphysik-Quantenphysik) eine Keynote Lecture zum Thema "Precision many-body physics at the single atom level".

Zum ersten Mal wurde an der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der mit 2500 Euro dotierte Promotionspreis „PI Innovation Award“ vergeben. Dieser zeichnet herausragende innovative Promotionsarbeiten aus, die den Fokus auf einen bestmöglichen Wissenstransfer legen – von der Forschung zur erfolgreichen Anwendung in der Praxis. Das Karlsruher Unternehmen „Physik Instrumente GmbH“ (PI) hat diesen Preis ins Leben gerufen.

Tübingen is a leading place for research in geosciences. We offer an excellent, interdisciplinary and vivid research environment in an international research team (http://www.uni-tuebingen.de/soilscience) and in a vibrant city (https://www.tuebingen.de/en/). The position is embedded into the lively and interactive environment of several coordinated research projects such as the Cluster of Excellence “Machine Learning: New Perspectives for Science”, the Collaborative Research Centre SFB1070 “ResourceCultures” and the research unit FOR5281 “Multitrophic Interactions in a Forest Biodiversity Experiment in China” including interesting career opportunities and an extensive range of training and further education courses.

The University of Tübingen is committed to equal opportunities and diversity and to increasing the percentage of women in research and teaching and thus encourages women with adequate qualifications to apply. Disabled persons with equal aptitude will be given preferential consideration.

Please send a cover letter, curriculum vitae, copies of certificates, list of publications and names of referees together with a 1-page pitch on your planned research project outlining the objectives and how you want to achieve them. Please submit all documents as a single PDF file (not exceeding 10 MB) to the secretary of the Chair of Soil Science and Geomorphology, Mrs. Margaretha Baur, at margaretha.baurspam prevention@uni-tuebingen.de by June 10, 2024. For further information, please contact Prof. Dr. Thomas Scholten at thomas.scholtenspam prevention@uni-tuebingen.de.

Dass sie vor 11,5 Millionen Jahren auch im heutigen Süddeutschland lebten, zeigen Funde aus der Grabungsstätte Hammerschmiede im Allgäu. Ein Forscherteam aus Tübingen und Südafrika hat diese nun erstmals untersucht und die Ergebnisse im Fachjournal PaIZ veröffentlicht. 

Wie Panagiotis Kampouridis, Doktorand der Universität Tübingen und Erstautor der Studie, berichtet, konnten fossile Zähne und Fingerknochen der Gattung Anisodon geborgen werden. Diese außergewöhnlichen Pflanzenfresser lebten in waldreichen Gegenden und gelten als Knöchelgänger – wie heutige Menschenaffen. Ihre gewaltigen Krallen nutzten sie vermutlich um Blätter und Äste von Bäumen zu holen, Rinde abzukratzen oder sogar kleinere Bäume auszureißen. 

Zudem lebte in der Region vor 11,5 Millionen Jahren eine zweite Gruppe von Krallentieren, wie die Funde einer Kniescheibe und eines Schädelfragments zeigen: Bei den Schizotheriinen waren die Arme nur wenig länger als die Beine und sie waren als deutlich bessere Läufer im offenen Gelände unterwegs. 

Da beide Gruppen sich ähnlich ernährten, schlossen sie sich gegenseitig aus bestimmten ökologischen Nischen aus und lebten nur selten im selben Habitat. Die Hammerschmiede belegt, dass beide Tiere in derselben Region lebten. Sie wurden allerdings aus verschiedenen Fundschichten geborgen, die vermutlich unterschiedliche Lebensräume repräsentieren. 

„Unsere Ergebnisse geben einen Einblick in das Verhältnis dieser zwei nahverwandten Gruppen untereinander“, sagt Kampouridis. „Zudem unterstützen die Funde die Hypothese, dass diese zwei Gruppen nur unter bestimmten ökologischen Bedingungen gleichzeitig im selben Ökosystem leben konnten.“

Schon seit 2011 finden unter Leitung von Professorin Madelaine Böhme vom Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment an der Universität Tübingen Grabungen in der Fossilfundstelle Hammerschmiede statt. Es konnten bereits über 150 verschiedene Arten ausgestorbener Wirbeltiere aus Flussablagerungen geborgen werden. 

Publikation: 

Panagiotis Kampouridis, Josephina Hartung, Thomas S. Lechner, Nikolaos Kargopoulos & Madelaine Böhme: “Disparate occurrences of a chalicotheriine and a schizotheriine chalicothere (Mammalia, Chalicotheriidae) at the Late Miocene hominid locality Hammerschmiede (Germany)”. Paläontologische Zeitschrift (PalZ), 30. April 2024; https://doi.org/10.1007/s12542-024-00685-x 

The chapter provides a brief overview of digital soil mapping (DSM) in Iran, which uses machine learning and environmental data to create soil maps for better soil management. The report reviews the background of DSM in Iran, recent developments in machine learning methods and the environmental covariates commonly used in DSM. Despite its short history in Iran, DSM has attracted significant interest in recent years, with several studies conducted in different regions of the country. The report highlights the importance of advanced machine learning methods, such as random forests and artificial neural networks, for accurate prediction and classification of soil properties. It also discusses the importance of environmental covariates such as topography, geology, climate and land use for DSM in Iran. The article concludes that DSM has the potential to play a critical role in soil management and conservation in Iran and that further research is needed to realise this potential.

20 scientists from Japan and Germany met over four days and discussed current issues in applied soil erosion research, ecohydrology and pedometrics. Furthermore, Prof. Dr. Thomas Scholten introduced the aims and possibilities of the Cluster of Excellence in Machine Learning in a keynote talk and affiliated scientists presented their soil-related research work with state-of-the-art techniques using artificial intelligence.

The scientific programme was accompanied by excursions to the biodiversity exploratories Swabian Alb, the Schönbuch Nature Park and the botanical garden of the University of Tübingen, as well as a visit to Hohentübingen Castle with its museum (MUT). The two initiators, Dr. Kazuki Nanko (Forestry and Forest Products Research Institute, Tsukuba) and Dr. Steffen Seitz (Department of Geosciences, Tübingen) drew a very positive conclusion of the joint exchange after the final discussion round and are looking forward to future cooperation formats.

Felix Augustin beschäftigt sich mit der Evolution terrestrischer Wirbeltiere im Erdmittelalter (Mesozoikum): Er untersucht Taxonomie, Paläoökologie und die stammesgeschichtliche Entwicklung (Phylogenie) von Schildkröten, Krokodilen, Dinosauriern, Flugsauriern und Säugetieren. In seinem Dissertationsprojekt nimmt er die Wirbeltierfauna der Oberkreide im rumänischen Hateg-Becken in den Fokus. Schon jetzt hat Augustin als Erstautor 14 Artikel in namhaften Fachzeitschriften publiziert. Darüber hinaus hat er neben einer stetigen Beteiligung an der Lehre auch Forschungserfahrung im Gelände gesammelt. Mit dem Preisgeld will Felix Augustin Reisen nach Rumänien finanzieren, um unbeschriebene Stücke der Sammlungen in Cluj-Napoca und der Universität Bukarest zu untersuchen und seine Ergebnisse auf Fachtagungen vorzustellen. 

Der Bernd Rendel-Preis wird während der Jahrestagung der Deutschen Geologischen Gesellschaft – Geologische Vereinigung e.V. (DGGV) vom 3. bis 7. September 2023 in Berlin verliehen. Die DFG vergibt die Auszeichnung seit 2002 jährlich an noch nicht promovierte Absolventinnen und Absolventen der Geowissenschaften für wissenschaftliche Zwecke wie die Teilnahme an internationalen Kongressen und Tagungen. Die Preisgelder werden vom Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft verwaltet. Die Stiftung wurde in Erinnerung an den jung verstorbenen Geologie-Studenten Bernd Rendel durch seine Familie gegründet.

Pressemitteilung der DFG/HK

Weitere Informationen:

• Webseite von Felix Augustin
• Bernd Rendel-Preis der DFG
   

Die Konstruktion konnte mit maximal sechsstelligen Zahlen in allen Grundrechenarten operieren: Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division. Vor allem aber gelang ihr der automatische Zehnerübertrag, bei dem wahrscheinlich eine kleine Glocke schlug, wenn die letzte Ziffer von 9 auf 0 sprang. Bewegungen von Himmelskörpern konnte Schickard nun einfacher und schneller berechnen als per Kopf und Hand. 

Das zentrale Bauteil der Rechenmaschine war ein Addierwerk mit sechs Zahnrädern, über die jeweils die Ziffern von 0 bis 9 eingestellt und zum Addieren im Uhrzeigersinn gedreht werden konnten, zum Subtrahieren gegen den Uhrzeigersinn. Für die Multiplikation integrierte Schickard ein System, das an die Rechenstäbchen des schottischen Gelehrten John Napier erinnert, und kombinierte sie mit den Rädern des Addierwerks, die den Multiplikator definierten. Die Zahlen mussten nur noch eingestellt und die Ergebnisse abgelesen werden – die eigentliche Rechenoperation aber erledigte die Maschine.

Die Tübinger Rechenmaschine stand in einem engen zeitlichen Zusammenhang mit dem Aufschwung der exakten Wissenschaften zu Beginn des 17. Jahrhunderts. Die Arbeiten der Astronomen Tycho Brahe, Galileo Galilei und Johannes Kepler hatten gezeigt, dass Naturphänomene – wie etwa die Bewegung der Planeten – durch Beobachten, Messen und Berechnen präzise vorhergesagt werden konnten. Auch von Seiten der Politik wurden die Naturwissenschaften ernstgenommen und gefördert, galt es doch vielen Zeitgenossen als ausgemacht, dass aus der Stellung der Himmelskörper auch die Zukunft berechnet werden könne. Mit den zunehmend komplexeren Berechnungen in den noch jungen Naturwissenschaften stiegen die mathematischen Anforderungen. Das Rechnen mit großen Zahlen aber ist fehleranfällig. „Insbesondere beim Addieren größerer Zahlenreihen hätte Schickards Rechenmaschine zu einer Erleichterung führen können, da sie helfen konnte, Rechenfehler zu vermeiden“, erklärt der Tübinger Informatiker Professor Herbert Klaeren.    

„In Schickards Konstruktion sind die Kernelemente der Informatik enthalten“, sagt Professor Oliver Bringmann, Sprecher des Fachbereichs Informatik an der Universität Tübingen. „Sie definiert Rechenvorschriften und wendet sie gleich in einem automatisierten Verfahren an.“ Erst im 18. Jahrhundert sollten Rechenmaschinen mit höherer Leistungsfähigkeit gebaut werden. 

Das Konstruieren und Experimentieren begleitete Schickards Wirken an der Universität Tübingen. Der Theologe wurde 1619 zum Professor für Hebräisch und andere biblische Sprachen berufen. Für seine Studierenden entwickelte er eine Lernhilfe aus aufeinander liegenden, drehbaren Scheiben mit hebräischen Verben und Endungen. So konnten sie sich die komplizierten Konjugationen leichter merken. Selbst Isaac Newton besaß ein Exemplar. Im Jahr 1631 wurde Schickard als Nachfolger des Astronomen und Mathematikers Michael Mästlin auf die Professur für Astronomie, Mathematik und Geodäsie berufen. Durch ein Handplanetarium stellte er die Bewegungen von Sonne, Erde und Mond dar, eine konisch geformte Himmelskarte erleichterte das Auffinden der Sternbilder. Als Schulaufseher inspizierte er Lateinschulen in Württemberg und vermaß auf seinen Reisen das Land. Anschließend zeichnete er aus den Daten viel genauere Karten, als es sie bis dahin gegeben hatte. 

Johannes Kepler, der wie Schickard an der Universität Tübingen studiert hatte, wurde bereits im Jahr 1617 auf den jüngeren, „Mathematik liebenden“ Kollegen aufmerksam. Offensichtlich erkannte Kepler bei dieser Begegnung sofort den gewaltigen Intellekt des jungen Schickard und ermutigte ihn, sich mit den Naturwissenschaften zu beschäftigen. Fortan korrespondierten Kepler und Schickard miteinander und es kam zu weiteren Treffen, nachdem Kepler 1620 nach Württemberg heimkehrte, um seiner Mutter in einem Hexereiprozess beizustehen. Der Astronom schätzte Schickards handwerkliches und künstlerisches Geschick und beauftragte ihn mit Kupferstichen und Holzschnitten für sein epochales Werk „Harmonice mundi“, in dem Kepler die Gesetze der Planetenbewegungen formulierte. Schickard seinerseits wusste um die vielen Stunden, die Kepler mit der Berechnung von Planetenbahnen verbrachte. Diese Aufgabe wollte er seinem Freund offenbar erleichtern.

Präsentation von 20 Euro-Sammlermünze und Sonderbriefmarke

Er gab den Bau einer „Rechen-Uhr“ – so seine eigene Bezeichnung – bei seinem „Mechanicus“ Johann Pfister in Auftrag. Der baute im Jahr 1623 ein Exemplar für Schickard und später ein zweites Exemplar, das für Kepler bestimmt war. Keplers Exemplar wurde noch in Pfisters Werkstatt durch ein Feuer vernichtet. 

Schickards Leben endete tragisch. In der Anfangszeit des Dreißigjährigen Kriegs konnte sich die Stadt Tübingen durch hohe Geldzahlungen vor Zerstörung bewahren. Doch nach der verlorenen Schlacht von Nördlingen im Jahr 1634 quartierten sich kaiserliche Truppen in Tübingen ein und brachten die Pest mit. Zuerst raffte die Seuche Schickards Frau und seine drei Töchter dahin. Schickard selbst erkrankte, konnte sich aber erholen. Im Oktober 1635 erkrankte er erneut und starb, einen Tag vor seinem neunjährigen Sohn. 

Nach dem Pest-Tod von Schickard und seiner Familie ging das Wissen um die Rechenmaschine und Schickards Exemplar in den Wirren des 30-jährigen Kriegs verloren. Historiker erklärten irrtümlicherweise den französischen Philosophen Blaise Pascal, der zwanzig Jahre später eine eigene mechanische Rechenmaschine entwickelte, zu ihrem Erfinder. Schickards Skizzen tauchten jedoch über Umwege wieder auf. Erst nach dem Zweiten Weltkrieg gelang es, die Maschine an der Universität Tübingen zu rekonstruieren und ihre Funktionsfähigkeit nachzuweisen. 1960 wurde sie der Öffentlichkeit präsentiert. Nachbauten befinden sich heute unter anderem in der Computersammlung der Universität Tübingen und im Tübinger Stadtmuseum. 

Die Universität Tübingen wird das 400-Jahr-Jubiläum von Schickards Erfindung am 14. September 2023 mit einem Festakt in der Neuen Aula begehen. Im Rahmen der Veranstaltung präsentiert das Bundesfinanzministerium gemeinsam mit der Universität eine 20-Euro-Sammlermünze und eine 85-Cent-Sonderbriefmarke zu Ehren von Wilhelm Schickard und seiner Erfindung. Im Anschluss veranstaltet der Fachbereich Informatik der Universität Tübingen das Symposium „Von der mechanischen Rechenmaschine zum Quantencomputing“.

Wer die Funktionsweise der Rechenmaschine besser verstehen will, kann sich über diesen Link eine App herunterladen und einfach Rechenaufgaben lösen: https://mathematikalpha.de/schickardsche-rechenmaschine 

Alle Pflanzen brauchen Stickstoff zum Leben. Zwar ist reichlich Stickstoff in der Luft, aber diese Form kann von den Pflanzen meist nicht verwertet werden. In der Regel erfolgt die Aufnahme über die Wurzeln, durch Symbiose mit Pilzen oder Bakterien.

Eine intensivierte Landwirtschaft führt den Pflanzen große Mengen an Stickstoffverbindungen über Dünge- und Futtermittel zu. Dadurch gelangen deutschlandweit jährlich durchschnittlich pro Hektar landwirtschaftlicher Fläche 92 Kilogramm ungenutzter Stickstoff in die Umwelt – bei einer bestehenden gesetzlichen Obergrenze von 80 kg/ha – und reichern sich in Böden und Gewässern an.

Zielgerichtete, effiziente und bedarfsgerechte Ausbringungstechnologien, können zu einer deutlichen Verringerung der Stickstoffeinträge in Grundwasser, Oberflächengewässer, Böden und die Luft führen.

Bei diesem acatech am Dienstag setzen wir uns mit unterschiedlichen Strategien zur Reduktion des Stickstoffgehalts in den Böden auseinander: Wie sehen nachhaltige Bewirtschaftungsstrukturen aus? Wie müssen die Rahmenbedingungen geändert werden? Welchen Beitrag können nachhaltiger Konsum und informierte Kaufentscheidungen leisten?

Die Veranstaltung fand im Rahmen des Flower Power Festival München statt.

Begrüßung:

• Prof. Dr.-Ing. Jan Wörner, Präsident acatech

Podium:

• Prof. Dr. Thomas Scholten, Lehrstuhl für Bodenkunde und Geomorphologie, Eberhard-Karls-Universität Tübingen
• Dr. Anette Freibauer, Institut für Agrarökologie und Biologischen Landbau, Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Freising
• Dr. Eberhard Nacke, Director Corporate Product Strategy, CLAAS KGaA mbH
• Andreas Puchner, Referent für Umwelt- und Naturschutz, Bayerischer Bauernverband

Moderation:

• Dr. Martin Bimmer, acatech Geschäftsstelle

Externer Link:
https://www.hs-rottenburg.net/aktuelles/aktuelle-meldungen/meldungen/aktuell/befahrungsversuch/

The Chair of Soil Science and Geomorphology is offering a three-year PhD position within the DFG- funded (German Research Foundation) project on soil erosion in agricultural landscapes in the context of dynamic changes of land use patterns and structures (DYLAMUST). The candidate (m/w/d) will analyze the dynamic of today’s agricultural landscapes and its interrelation with soil erosion processes. We ask whether, why, and to what extent changing landscape patterns and structures affect the hydrological and sedimentological connectivity of agricultural landscapes. Soil erosion modeling with data driven machine learning and conceptual erosion models is at the center of the project. Such hybrid landscape scale modeling can open the possibility of identifying optimal land use patterns that reduce on-site and off-site damage from soil erosion. In-field measurements are located in Germany. Project work will be performed in close collaboration with another PhD student from the Water and Soil Resource Research Group (Prof. Dr. Peter Fiener, University of Augsburg, Germany).

Your responsibilities are:

• research on the perspectives and application of machine learning for soil erosion modeling,  
• apply novel machine learning methods in close collaboration with the research group
• at the University of Augsburg,  
• documentation and publication of results in international peer reviewed journals,  
• presentation of results at national and international scientific meetings, and
• contribution to the teaching activities of the group to a limited extent.

We expect:

• completed MSc in Soil Science, Geoecology, Geoinformatics, Remote Sensing, Agriculture,
• Geosciences, Environmental Sciences, or other closely related disciplines,
• a research interest in the application of machine learning in soil science,
• expertise in spatial statistical analysis and/or big data modeling and /or soil erosion modeling,
• experience in programming (R and/or Python) and GIS software (QGIS), and
• very good communication skills (oral and written) in English.

We offer:

• an excellent, interdisciplinary and dynamic research environment in an international team
• (http://www.uni-tuebingen.de/soilscience) and a vibrant city (https://www.tuebingen.de/en/), and
• a close collaboration with the Tübingen cluster of excellence ‘Machine Learning: New Perspectives for Science’ (http://www.machinelearningforscience.de) and the Collaborative Research Center ‘ResouceCultures’ (SFB1070) including interesting career opportunities and an extensive range of training and further education courses.

The appointment will be limited to June 2026 (36 month). Workplace is Tübingen. Salary will be according to the German public service (TVL E13, 75 %). In case of equal qualification and experience physically challenged applicants are given preference. The University of Tübingen aims to increase the share of women in research and encourage female scientists to apply. For more information contact Prof. Dr. Thomas Scholten (thomas.scholtenspam prevention@uni-tuebingen.de). Please send your application (one pdf-formatted document) with detailed curriculum vitae, and statement of research interests, certificates/transcripts before 17 April 2023 to Margaretha Baur (margaretha.baurspam prevention@uni-tuebingen.de).

Der volle Artikel kann über folgenden Link abgerufen werden:

https://transforming-economies.de/deutschland-muss-stickstoff-ueberschuesse-in-der-landwirtschaft-dringend-abbauen/

PhD Position (Soil Science/Physical Geography)

(Start date 1^st May 2023, 36 months, 65 %, salary: pay grade E 13 TV-L).

The position of a PhD is embedded in the research project “Local pathways to the Fluvial Anthroposphere at Echaz (Rhine) and Eger (Danube). A comparative analysis from c. AD 1100 to 1800” in the context of the newly established Priority Programme 2361 “On the Way to the Fluvial Anthroposphere”. Floodplains in Central Europe are subject to massive human influences, which had already led to significant ecological changes in the pre-industrial era. The main goal of the doctoral project is the interpretation of geo-biochemical marker analyses from fluvial sediment archives for the comparative reconstruction of different land uses in the floodplains of Echaz and Eger. The study will be conducted within an interdisciplinary team comprising experts from soil science, geomorphology, history and archaeology.

Your tasks will be to conduct fieldwork in the study areas in close cooperation with the Leipzig University and the Helmholtz Centre of Environmental Research (UFZ, Leipzig). Together you will organise and conduct direct push and vibra-coring campaigns in both floodplains as well as sediment/soil sampling and be responsible for geoscientific GIS data management and the geoscientific interpretation of maps and remote sensing data. In particular, you will be responsible for all laboratory analyses (C, N, δ¹⁵C and δ¹³N) in Tübingen and the marker analyses (enzymes, PAH and faecal biomarkers) with the cooperation partners at the Universities Hohenheim and Bayreuth. Together with the entire research group, you will contribute to the project results and publish them in peer-reviewed relevant interdisciplinary journals.

You are qualified in Soil Science, Geoarchaeology, Geosciences, Physical Geography or related sciences with above-average results. You have experience in soil science/physical geography field and laboratory work, and want to deepen and expand this knowledge with archaeopedological components and are interested in cooperation with archaeology and history. The willingness to cooperate with colleagues from other disciplines and institutes is a prerequisite. Furthermore, excellent team work skills, fluency in English and German is an advantage, and a motivation to present results at international conferences are expected. A Class B driving licence is required.

You can expect a very diverse and challenging job. We offer an excellent, interdisciplinary and dynamic research environment in an international team (http://www.uni-tuebingen.de/soilscience) and a vibrant city (https://www.tuebingen.de/en/). You are trained in interdisciplinary methods, conduct joint fieldwork and attend training events.

Tübingen is a beautiful place to live, combining a historic and venerable flair with the liveliness of a young and cosmopolitan student town. Reconciling work and family life is of particular concern to our university, and we offer a working environment that promotes this. The Eberhard Karls University of Tübingen aims to increase the share of women in research and encourage female scientists to apply. Severely disabled applicants will receive preference over equally qualified nondisabled applicants.

Please send your application (one single pdf-formatted document) with detailed curriculum vitae, and statement of research interests, certificates/transcripts by 20 March 2023 to Margaretha Baur (margaretha.baurspam prevention@uni-tuebingen.de). For more information, contact Dr. Peter Kühn (peter.kuehnspam prevention@uni-tuebingen.de).

The project:

The project aims to understand effects of climate change on treeline environments in the Nepal Himalaya, focusing on spatial and temporal differences between krummholz and non-krummholz treelines in response to climate change. Understanding these differences is key to the question to what extent Himalayan treeline shifts can be expected in the 21st century. Results of TREELINE-I indicate that climate warming effects are altered at local scale by non-thermal factors. At the Rolwaling treeline study site (approx. 4000 m), the dense Rhododendron campanulatum krummholz zone retards a treeline shift to higher elevations. Krummholz thickets are highly competitive and act as a barrier, slowing down population processes at the front-edge of the treeline-forming species Betula utilis and Abies spectabilis. Other driving factors of treeline inertia presumably include limited availability of nitrogen and phosphorous, as well as soil moisture deficits in the pre-monsoon season, the latter adversely affecting tree growth in recent decades. TREELINE-II will test the hypothesis that krummholz zones are the crucial structural component of central Himalayan treeline ecotones controlling any treeline shifts, and that climate warming leads to widely disparate spatial and temporal responses of krummholz and non-krummholz treelines.

Responsibilities and specific duties:

Duties include academic services in the project named above. The candidate will be responsible for the Work Package 2 ‘Treeline Soils Analysis’ of TREELINE-II. In this work package, we will assess soil property effects to elucidate the role of krummholz zones in treeline dynamics across central Himalayan treelines and underlying mechanisms and feedbacks that maintain the competitiveness of R. campanulatum, but are unfavourable to most other plants. These are (i) inhibition of growth of other plants beneath R. campanulatum driven by allelopathy, (ii) limited nutrient availability resulting from low CNP contents, low cation exchange capacity and high soil acidity, and (iii) pre-monsoon drought stress at the beginning of the growing season.

Requirements:

The candidate should have experience in field-based methods of soil science and/or geoecology. Earlier experience in soil sampling and lab work is not absolutely required, but would be a plus. Preferably, the candidate has a strong interest in treeline research. Experience of fieldwork in high mountain regions is desired. The willingness to cooperate with colleagues from other disciplines and institutes is a prerequisite. The candidate must have either profound knowledge in English or in German with good knowledge in English. We are looking for motivated PhD students with MSc degree or equivalent.

The PhD position is remunerated at the salary level TV-L 13 and calls for 65 % of standard work hours per week (Full-time positions currently comprise 39 hours per week). The fixed-term nature of this contract is based upon Section 2 of the academic fixed-term labor contract act (Wissenschaftszeitvertragsgesetz, WissZeitVG). The term is fixed for a period of 3 years.

The University of Tübingen aims to increase the share of women in research and encourage female scientists to apply. Severely disabled applicants will receive preference over equally qualified non-disabled applicants. We offer an excellent, interdisciplinary and dynamic research environment in an international team (https://www.uni-tuebingen.de/soilscience) and a vibrant city (https://www.tuebingen.de/en/). For more information contact Prof. Dr. Thomas Scholten (thomas.scholtenspam prevention@uni-tuebingen.de). Please send your application (one single pdf-formatted ocument) with detailed curriculum vitae, and statement of research interests, certificates/transcripts before 12 February 2023 to Margaretha Baur (margaretha.baur@uni-tuebingen.de).

Nachmeldung einer fehlenden Habilitation:
PD Dr. Martin Plümicke (FB Informatik)

Mehr Details dazu und wie diese Erfahrung war, hat Kerstin im folgendem Interview erzählt:
https://ki.imascientist.de/2022/12/01/themenrunde-ki-gewinnerin-kerstin-rau-im-interview/

Die Kinder erschließen sich dabei gemeinsam mit Wissenschaftler*innen der AG Bodenkunde und Geomorphologie das Thema Boden und reflektieren die angewandten Arbeitsschritte im Rahmen eines Citizen-Science-Projektes. Dies bietet ihnen die besondere Gelegenheit, selbst zu echter Forschung beizutragen und das Gelernte direkt anzuwenden. Zugleich wird das forschende Interesse der Kinder gestärkt.

In unserem Projekt wird der sogenannte Tea-Bag-Index erhoben. Dabei handelt es sich um eine einfache und wissenschaftlich anerkannte Methode zur Bestimmung der Abbaurate von organischem Material (in diesem Fall von Tee) im Boden. Der Tea-Bag-Index dient Wissenschaftler*innen dazu, den Einfluss des Klimawandels auf den Boden besser zu verstehen.

Josh erklärt uns in seinem Video, was die Kinder während der Studie alles zum Tea-Bag-Index beitragen und wie viel Arbeit in dieser Forschung steckt:

Im Kleinen Senat der Universität Tübingen gratulierten Prof. Dr. Peter Grathwohl (Prorektor für Forschung und Innovation) sowie Prof. Dr. Thilo Stehle (Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät) dem Preisträger und überreichten ihm das Zertifikat für den 1. Platz. Beim Three Minute Thesis Wettbewerb präsentieren Promovierende der Mitgliedsuniversitäten des Matariki Netzwerks (https://www.matarikinetwork.org/) ihre Forschungsthemen einem fachfremden Publikum in 3-minütigen Videos. 

Moritz Koch überzeugte die Jury mit einem Beitrag zu seinem Promotionsthema “Using metabolic engineering strategies to improve phototrophic cyanobacteria for the production of sustainable, biodegradable bioplastics”. Die Universität Tübingen stellte damit direkt im ersten Jahr ihrer Teilnahme am Wettbewerb den Gewinner. Wir gratulieren!

Alle Beiträge des Matariki Three Minute Thesis Wettbewerbs sind über die Webseite des Netzwerks verfügbar: https://www.matarikinetwork.org/research/3-minute-thesis-competition-3mt/.

Ausführlicher Bericht zum Matariki Wettbewerb: https://uni-tuebingen.de/universitaet/aktuelles-und-publikationen/attempto-online/forschung/newsfullview-attempto-forschung/article/erfolg-fuer-die-universitaet-tuebingen-beim-matariki-three-minute-thesis-wettbewerb/ 

Martina Bross

Welche Positionen wurden hier vertreten, wie wurden die Ereignisse gedeutet und was lässt sich daraus für die Diskussionskultur in diesem Land ableiten? Diese Frage haben Olaf Kühne, Professor für Stadt- und Regionalentwicklung an der Universität Tübingen und sein Team anhand einer Analyse von tausend Kommentaren zu einer ZDF-Sendung über die Flutkatastrophe untersucht. Ihr Ergebnis: Eine sachliche Diskussion fand kaum statt, stattdessen wurde das Thema in hohem Maße moralisch aufgeladen. Statt Sachfragen seien Wertekonflikte ausgetragen worden, so das Forschungsteam. Die Studie wurde in der Open-Access-Fachzeitschrift Sustainability veröffentlicht.

Wenig Vertrauen in die Wissenschaft

So waren viele Debattenbeiträge bestimmt von pauschalen Schuldzuweisungen und drastischer Politikerschelte bis hin zu Verschwörungstheorien, denen zufolge die Flutkatastrophe absichtlich herbeigeführt wurde. „Hinter den Auseinandersetzungen werden zwei gegensätzliche Weltanschauungen jenseits des klassischen Rechts-Links-Schemas erkennbar, die beide utopistisch sind“, sagt Olaf Kühne.

Auf der einen Seite stehe die Utopie einer harmonischen Einheit von Menschen und Natur, geprägt durch Klimaneutralität, regionale Wirtschaft, vegane Ernährung und Wohngemeinschaften Gleichgesinnter. Demgegenüber stehe die ebenso utopische Vorstellung, man könne den bisherigen Wohn- und Lebensstil unverändert beibehalten und die heutigen Verhältnisse konservieren.

Gemeinsame Kriterien für die Unterscheidung zwischen wahren und falschen Aussagen fand das Forschungsteam in diesen Auseinandersetzungen kaum noch. Wissenschaftliche Erkenntnisse seien nur willkommen, wenn sie die eigene Weltanschauung stützen, ansonsten würden sie als bloße Meinungen abqualifiziert, so Kühne. „Mit Blick auf künftige gesellschaftliche Auseinandersetzungen, die im Zuge des Klimawandels und seiner Folgen unvermeidlich sind, stimmen diese Ergebnisse bedenklich.“

1000 Kommentare analysiert

Basis der Studie waren Internetdiskussionen, die der 40-minütige ZDF-Beitrag „Das Hochwasser und seine Folgen im Westen Deutschlands“ auf YouTube ausgelöst hatte. Die Sendung brachte Berichte aus den überfluteten Regionen, Interviews mit Flutopfern, Helfern, Experten und Politikern. Sie schloss mit der Prognose, dass man wegen der Fragilität des Klimasystems auch künftig mit Starkwetterereignissen rechnen müsse. Das Tübinger Forschungsteam analysierte 1000 Zuschauerkommentare, die eine repräsentative Stichprobe aller zu diesem Video veröffentlichten Kommentare bildeten.

Jeder Kommentar wurde daraufhin untersucht, in welchem Maße er als sachlich, feindselig und empathisch eingestuft werden konnte. Für jede dieser drei Kategorien gab es wiederum fünf Stufen: trifft voll zu / überwiegend zu / teilweise zu / überwiegend nicht zu / gar nicht zu. Ein Kommentar konnte also auch „teilweise sachlich“ und „teilweise empathisch“ sein. Jeder der 1000 Kommentare wurde in jeder der drei Kategorien bewertet, so dass sich insgesamt 3000 Einstufungen ergaben.

Im Ergebnis klassifizierte das Team knapp ein Drittel aller analysierten Kommentare (324) als sehr, überwiegend oder teilweise feindselig. Nur etwa die Hälfte aller Kommentare (485) passte in die Stufen voll, überwiegend oder zumindest teilweise sachlich. Ebenfalls knapp die Hälfte (447) zeigte Empathie in starkem Maß, überwiegend oder teilweise, beispielsweise in Form von Mitleidsbekundungen oder Hilfsangeboten.

Inhaltlich hätten viele Kommentare drastische Schuldzuweisungen enthalten, so das Team: an „die Politiker“ („Die eigentliche Katastrophe sind doch unsere Politverbrecher...“), die für Flächenversiegelung und Flussbegradigungen verantwortlich gemacht wurden oder die Betroffenen selbst, die in gefährdeten Gebieten gebaut hätten („Wenn man bis auf wenige Meter an Flüsse Häuser baut, kommen solche schrecklichen Bilder raus“). Kritisiert worden seien fehlende Unwetterwarnungen, angeblich leere Hilfsversprechen („Staatsversagen auf breiter Ebene“), die vermeintliche Instrumentalisierung des Themas für den Wahlkampf und die Ausrichtung der Politik auf den Klimawandel, („Vielleicht doch lieber Hochwasserschutz statt Klimaschutz?“).

Identitäts- und Wertekonflikte statt Sachfragen

Während das Hochwasser in einem Teil der Kommentare als Bestätigung des Klimawandels angeführt wurde („Gretahasser, Klimawandelleugner und Impfgegner! IHR HABT ES SO GEWOLLT! Das sind die Auswirkungen eines Klimasaulebensstils!“), sahen die Leugner des Klimawandels darin eine von der „Klimapropaganda“ genutzte Krise („verlogene Klima-Agenda)“. Einige Diskutanten in diesem Lager argumentierten verschwörungstheoretisch und machten gezielte Wettermanipulationen durch „geimpfte Wolken“ oder hochfrequente Radiowellen für die Überflutungen verantwortlich.

„Wir sehen hier einen irrationalen Schlagabtausch, in dem die Sach- und Verfahrenskonflikte, um die es eigentlich geht, in Identitäts- und Wertekonflikte umgedeutet werden, was wiederum eine Unversöhnlichkeit der Standpunkte zur Folge hat“, fasst Kühne zusammen. „Das ist exemplarisch für viele Internetdebatten, die die politischen Folgen von Klima- und Wetterentwicklungen zum Thema haben. Für die Zukunft gibt dies Anlass zur Besorgnis, denn produktive Konfliktregelungen sind unter solchen Bedingungen nahezu unmöglich.“

Publikation:

Olaf Kühne, Lara Koegst, Marie-Luise Zimmer, Greta Schäffauer: “... Inconceivable, Unrealistic and Inhumane”. Internet Communication on the Flood Disaster in West Germany of July 2021 between Conspiracy Theories and Moralization ‒ A Neopragmatic Explorative Study. Sustainability 2021, 13, 11427. https://doi.org/10.3390/su132011427

Your responsibilities are: 

• Research on the application of machine learning for soil function and soil property mapping 
• Develop novel machine learning methods to extrapolate soil information 
• Documentation and publication of results in international peer reviewed journals 
• Presentation of results at national and international scientific meetings 
• Contribution to the teaching activities of the group to a limited extent 

We expect:  

• Completed PhD in Soil Science, Geoinformatics, Remote Sensing, Agriculture, Geosciences, Environmental Sciences, or other closely related disciplines 
• A research interest in the application of machine learning in soil science 
• Expertise in spatial statistical analysis and big data modeling 
• Experience in remote sensing of soil property 
• Experience in programming (R and/or Python) and GIS software (QGIS) 
• Very good communication skills (oral and written) in English 

We offer: 

• An excellent, interdisciplinary and dynamic research environment in an international team (http://www.uni-tuebingen.de/soilscience) and a vibrant city (https://www.tuebingen.de/en/) 
• Close collaboration with the Tübingen cluster of excellence ‘Machine Learning for Science’ (http://www.machinelearningforscience.de) and the Collaborative Research Center ‘ResouceCultures’ (SFB1070) including interesting career opportunities and an extensive range of training and further education courses 

The appointment will be limited to December 2024 (36 month). Work place is Tübingen. Salary will be according to the German public service (TVL E13, 100 %). In case of equal qualification and experience physically challenged applicants are given preference. The University of Tübingen aims to increase the share of women in research and encourage female scientists to apply. For more information contact Dr. Ruhollah Taghizadeh (ruhollah.taghizadeh-mehrjardi@mnf.uni-tuebingen.de). Please send your application (one pdf-formatted document) with detailed curriculum vitae, and statement of research interests, certificates/transcripts before 22 November 2021 to Margaretha Baur (margaretha.baur@uni-tuebingen.de). 

Die Schnupperwoche findet statt in der Woche von Dienstag, 2. November bis Freitag, 5. November 2021, und richtet sich an Schülerinnen und der Schüler der Oberstufe, die Einblicke in die Fächer Mathematik, Chemie, Physik, Informatik und Kognitionswissenschaft bekommen möchten. Studierende sowie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bieten die Gelegenheit, an Vorlesungen, Laborführungen und Versuchen teilzunehmen sowie zu persönlichen Gesprächen zusammenzukommen.

Die An- und Abreise der Schülerinnen und Schüler erfolgt in eigener Organisation und auf eigene Kosten. Eine Anmeldung ist erforderlich, Anmeldeschluss ist der Mittwoch, 27. Oktober 2021.

Organisiert wird die Schnupperwoche vom Dekanat der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät in Zusammenarbeit mit Vertreterinnen und Vertretern der beteiligten Fächer. Programm und Anmeldeformular sind auf der Homepage der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät zu finden.

Methan entsteht in Mooren durch die Aktivität von Mikroben, die das Gas als Abfallprodukt ihres Stoffwechsels ausscheiden. Trotz der Methanproduktion gelten intakte Moore, deren Torfschicht Jahr für Jahr weiter wächst und dabei große Mengen Kohlenstoff bindet, insgesamt betrachtet als wertvoller Kohlenstoffspeicher und nicht als Treiber der Erderwärmung. „Die Verhältnisse kehren sich jedoch bei einem Moorbrand um“, sagt der Umweltbiotechnologe Tianran Sun. „Der Kohlenstoff wird als Kohlendioxid freigesetzt und gelangt in die Atmosphäre. Vor allem Schwelbrände unter der Oberfläche können in Mooren lange unbemerkt brennen und sind nur schwer zu löschen.“

Zweierlei Effekt der verkohlten Biomasse

In einem Laborversuch mit Proben von Moorböden und dem kontrollierten Zusatz von verkohlter Biomasse prüften die Wissenschaftler die mengenmäßige Umsetzung verschiedener Stoffe und des Gasausstoßes. „Zum einen bleibt der Kohlenstoff in der verkohlten Biomasse fürs Klima unschädlich gebunden“, sagt Sun. „Zum anderen hat die verkohlte Biomasse die Fähigkeit, Elektronen aufzunehmen.“ Dadurch wachsen die Populationen von Bakterien im Moor, die ihre Energie aus Oxidationsprozessen gewinnen können. „Die Methanproduzenten werden zurückgedrängt“, sagt der Wissenschaftler. Die verkohlte Biomasse kann die Elektronen weiter an Bestandteile des Torfbodens abgeben und steht dann zur Aufnahme weiterer Elektronen aus dem Stoffwechsel von Bakterien bereit. „Der Moorboden hat eine große Kapazität zur Aufnahme der Elektronen“, sagt Lars Angenent. So werde der Methanausstoß deutlich verringert.

Angenent will jedoch keine Missverständnisse aufkommen lassen: „Bei unseren neuen Erkenntnissen handelt es sich lediglich um eine kleine gute Nachricht in einer Fülle von vielen schlechten Meldungen. Moorbrände haben verheerende Auswirkungen und setzen immense Mengen Kohlendioxid frei, die unser zu warmes Weltklima weiter stark anheizen.“ So solle der festgestellte verringerte Methanausstoß nach Moorbränden in Modelle des künftigen Klimas eingehen, stelle deren generellen Aussagen jedoch nicht in Frage.

Publikation:

Tianran Sun, Juan J. L. Guzman, James D. Seward, Akio Enders, Joseph B. Yavitt, Johannes Lehmann & Largus T. Angenent: Suppressing peatland methane production by electron snorkeling through pyrogenic carbon in controlled laboratory incubations. Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-021-24350-y

Im SFB1070 RessourcenKulturen der Eberhard Karls Universität Tübingen ist im Rahmen des Teilprojektes B07 Eine Jagd nach Rohstoffen? – Raummodelle in den RessourcenKulturen der nördlichen Peripherie Mesopotamiens zum 01. August 2021 befristet bis zum 30. Juni 2025 folgende Stelle zu besetzen:

Wissenschaftliche Mitarbeiterin / Wissenschaftliche

– Entgeltgruppe 13 TV-L, 65% –

Das Projekt B07 untersucht die Ressourcen Böden, Siedlungen, Wasser und Wege in der nördlichen Rand- bzw. Nachbarregionen Mesopotamiens im nördlichen Irak im Rahmen einer interdisziplinären Kooperation von Bodenwissenschaften und Archäologie. Aus der ersten Förderphase des SFB1070 liegen umfangreiche Untersuchungen von Böden und Siedlungen vor, wobei eine überraschend hohe Anzahl von 529 alten Siedlungen bzw. archäologischen Fundstellen in dem 4400 km² großen Gebiet erstmals erfasst und intensiv betrachtet wurden. Erste Analysen deuten auf die herausragende Rolle der genannten vier Ressourcen und deren Zusammenwirken zu übergreifenden RessourcenKomplexen in der Region hin. Dies äußert sich im Befund des archäologischen Surveys der Untersuchungsregion in auffälliger Weise durch strukturell über die Epochengrenzen hinweg gleichbleibende Siedlungssysteme. Diese geht offenbar einher mit der besseren Qualität der Böden, deren Rolle für die strukturelle Kontinuität der Siedlungssysteme über Epochengrenzen hinweg bislang unklar ist. Um diese Zusammenhänge zu entschlüsseln, sollen die räumlichen Relationen zwischen den genannten Ressourcen analysiert und modelliert werden, wobei modernste Verfahren der Bodenanalytik für große Probenanzahlen (u.a. FTIR-Spektroskopie) und innovative Methoden des Maschinellen Lernens (ML, u.a. Deep Learning) für die Raummodellierung eingesetzt werden. Auf diese Weise sollen die charakteristischen Ressourcen-Konstellationen und deren Kontinuitäten und Diskontinuitäten ablesbar werden. Das Projekt möchte auf diese Weise zur Synthese des Gesamtkonzepts im SFB1070 beitragen und eine long durée-Perspektive in die Betrachtung von RessourcenKulturen einbringen.

Ihre Aufgabe ist äußerst spannend, vielseitig und anspruchsvoll, wobei Sie in allen Bereichen umfangreich durch den SFB1070 und die Arbeitsgruppen Bodenkunde und Geomorphologie sowie das Institut für die Kulturen des Alten Orients unterstützt werden. Die Arbeiten umfassen Geländeaufenthalte im nördlichen Irak mit anschließender Laborarbeitsphase zur Analyse der Bodenproben. Ein zweiter Aufgabenblock widmet sich der Erstellung von Raummodellen, wobei ML-Verfahren und GIS-Techniken angewendet werden. Die Laboranalysen werden durch studentische Hilfskräfte und Laborpersonal unterstützt. Die Modellierungsarbeiten werden von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus dem Exzellenzcluster „Maschinelles Lernen für die Wissenschaft“ an der Universität Tübingen begleitet.

Sie bringen ein wissenschaftliches Hochschulstudium in Bodenkunde, Geoökologie, Geographie, Archäologie, Informatik, Geowissenschaften oder einem verwandten Fach mit überdurchschnittlichem Ergebnis mit und streben eine Promotion an. Sie haben Interesse an der Arbeit mit anderen Kulturen und verfügen über Erfahrung in mindestens einem der genannten Forschungsbereiche. Sie wollen dieses Wissen vertiefen und erweitern und haben Interesse an einer Zusammenarbeit mit der Archäologie.

Informationen zum SFB 1070 RessourcenKulturen finden Sie unter http://www.unituebingen.de/forschung/forschungsschwerpunkte/sonderforschungsbereiche/sfb-1070.html. Schwerbehinderte werden bei gleicher Eignung bevorzugt berücksichtigt. Die Universität Tübingen strebt eine Erhöhung des Anteils von Frauen in Forschung und Lehre an und bittet deshalb entsprechend qualifizierte Wissenschaftlerinnen um ihre Bewerbung. Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Prof. Thomas Scholten (thomas.scholtenspam prevention@unituebingen.de). Ihre Bewerbung mit den üblichen Unterlagen (Anschreiben, Lebenslauf, Zeugnisse) richten Sie bitte in Form eines einzigen pdf-Dokuments per E-Mail bis zum 15.07.2021 an Margaretha Baur (margaretha.baurspam prevention@uni-tuebingen.de). Die Einstellung erfolgt durch die Zentrale Verwaltung.

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This year, the committee has made the 2021 Margaret Oliver Award to Dr. Alexandre Wadoux. Alexandre graduated in Environmental Geography from the University of Angers, France, in 2012. He obtained Master's degrees in soil science at the University of Tübingen, and philosophy of science (Nantes, France) before graduating from Wageningen in 2019 with a PhD thesis entitled Sampling design optimization for geostatistical modelling and prediction under the supervision of Gerard Heuvelink and Dick Brus. These studies were undertaken within a highly competitive Marie Curie Initial Training Network (EU) programme, under which he gained experience as a visiting researcher at Sydney, the British Geological Survey, Delft University of Technology and Bristol University. Since the end of his PhD studies Alexandre has been employed as a Research Associate at the Sydney Institute of Agriculture & School of Life and Environmental Sciences, Australia. 

Read the full article written by Murray Lark and published by Nicolas Saby at pedometrics.org.

Der durch Menschen verursachte Klimawandel schreitet immer schneller voran und führt neben höheren Temperaturen zu veränderten Niederschlägen. Für viele Regionen, die bereits heute sehr trocken sind, wie Wüsten oder Halbwüsten, werden in den Klimaszenarien noch geringere Niederschläge vorausgesagt. Um unter den neuen Vorzeichen zu überleben, müssen Lebewesen sich sehr schnell anpassen.

Auswertung eines Langzeitexperiments

Für die Untersuchung, ob und wie Pflanzen solche Anpassungen bewältigen, machte sich Tielbörgers Arbeitsgruppe ein Langzeitexperiment in Israel zunutze. Dabei manipulierte sie zwölf Jahre lang die Niederschläge von Pflanzengemeinschaften im Feld, indem entweder zusätzlich bewässert oder der Regen mit Hilfe von speziellen Dächern reduziert wurde. „Solche Langzeitexperimente werden nur selten durchgeführt. Daher gibt es kaum Studien, in denen sich die Evolution von Pflanzen unter naturnahen Bedingungen erforschen lässt“, sagt Tielbörger. In einer früheren Studie hatte die Wissenschaftlerin bereits festgestellt, dass die Pflanzengemeinschaften extrem resistent gegenüber Dürre sind, und hatte schon damals vermutet, dass dies zum Teil auf eine schnelle Anpassung der überwiegend sehr kurzlebigen Arten zurückzuführen sein muss.

In seinen Experimenten hat sich das Team um Tielbörger auf das Brillenschötchen (Biscutella didyma) konzentriert, eine Art, die in extremen Wüsten bis hin zu mediterranen Gebieten vorkommt. „Wir haben hier eine große Zahl von Eigenschaften betrachtet, deren genetische Informationen gut erforscht sind und die großen Einfluss auf die Überlebensfähigkeit der Pflanze haben“, sagt Tielbör-ger. Eine Besonderheit des Langzeitexperiments war, dass es an vier Stellen entlang eines sehr steilen Regengradienten stattfand. Dort untersuchte das Forschungsteam, welche Eigenschaften sich entlang des Gradienten verändern.

Dieser Ansatz unterscheidet sich deutlich von den bislang existierenden Quantenrechnern auf Ionenbasis. Diese bestehen aus Ionen, die einen Kristall bilden, und der Austausch von Quanteninformation erfolgt in der Regel über Kristallschwingungen. Gerade in großen Ionenkristallen mit sehr komplizierten Schwingungsmustern ist diese Methode allerdings sehr langsam. Komplexe Rechenoperationen können daher nicht schnell genug durchgeführt werden, so dass die gespeicherte Quanteninfor-mation zerfällt. Die Nutzung von übergroßen Ionen umgeht dieses Problem, und ermöglicht den schnellen Ablauf von Quantenrechnungen selbst in großen Systemen. 

„Quantencomputer auf Ionenbasis gelten unter Fachleuten seit langem als vielversprechend, da sie im Prinzip mit Fehlerraten von weniger als 0,1 Prozent rechnen können“, sagte Professor Igor Lesanovsky vom Institut für theoretische Physik der Universität Tübingen. Ionen lassen sich mithilfe elektrischer Felder einfangen und kontrollieren sowie sehr gut von der Umgebung abschirmen. Allerdings traten in der Vergangenheit Probleme bei der Skalierung eines solchen Rechners auf. Wurde die Zahl der eingesetzten Ionen schrittweise erhöht, um den Quantenrechner größer und leistungsfähiger zu machen, mussten Wissenschaftler feststellen, dass die Rechenoperationen anschließend langsamer abliefen und die Fehlerrate stieg. „Um Quanteninformationen zu übertragen, müssen die Ionen in Schwingungen versetzt werden“, erklärte Lesanovsky: „Erhöht man die Zahl der eingesetzten Ionen, führt das aber dazu, dass die Schwingungsmuster zunehmend komplizierter werden und immer schwieriger zu kontrollieren sind.“ Die Ionen stören sich gewissermaßen gegenseitig beim Rechnen.  

Einem Forscherteam der Universität Stockholm gelang es nun, die beschriebenen Probleme durch den Einsatz von Rydberg-Ionen zu lösen. Professor Lesanovsky begleitete das aktuelle Experiment gemeinsam mit Dr. Weibin Li von der Universität Nottingham durch theoretische Berechnungen und die Untersuchung möglicher Fehlerquellen. Herkömmliche Ionen zeichnen sich dadurch aus, dass die Elektronen im engen Abstand um den Atomkern kreisen. Bei Rydberg-Ionen zirkuliert dagegen ein Elektron in einem weiten Abstand um den Kern. Ionen in Rydberg-Zuständen sind dadurch nicht nur weitaus größer als herkömmliche Atome oder Ionen, sie zeichnen sich auch durch besondere physikalische Eigenschaften aus. 

„Rydberg-Ionen bilden gewissermaßen kleine Antennen und erlauben dadurch, besonders schnelle Quantengatter zu realisieren, die die „Grundbausteine“ eines Quantencomputers darstellen“, erklärt Professor Markus Hennrich von der Universität Stockholm. Da die Wechselwirkung zwischen Rydberg-Ionen nicht auf Kristallschwingungen, sondern auf dem Austausch von Photonen basiert, erwarten die Forscher, dass ein Quantenrechner auf Basis von Rydberg-Ionen auch bei einer großen, dreidimensionalen Ionenstruktur funktioniert, die für die Schaffung eines leistungsstarken und breit einsetzbaren Quantencomputers notwendig wäre. 

Eine wesentliche Größe für jeden Quantencomputer ist die so genannte Kohärenzzeit. Der Begriff bezeichnet den Zeitraum, über welchen sich Quanteninformation stabil speichern und verarbeiten lässt. „Auch bei der derzeit besten Abschirmung ist diese Kohärenzzeit immer begrenzt, da Quantenzustände bereits beim kleinsten Kontakt mit der Umwelt zerstört werden“, erklärte Lesanovsky. Die Wissenschaftler erwarten, dass mit dem von ihnen gewählten experimentellen Ansatz bis zu 100 Millionen Rechenoperationen pro Kohärenzzeit durchgeführt werden können. Quantenprozessoren basierend auf Festkörpern oder supraleitenden Schaltkreisen erlauben im Moment etwa 1.000 Rechenoperationen pro Kohärenzzeit. „Ein Quantenrechner auf der Basis von Rydberg-Ionen hat damit vor allem das Potenzial, deutlich zuverlässiger zu arbeiten als andere Systeme auf Quantenbasis.“

Quantencomputer gelten als eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. Während herkömmliche Computer nach den Gesetzen der klassischen Physik funktionieren, arbeiten Quantencomputer nach den Regeln der Quantenmechanik. Die Fähigkeit von miteinander verschränkten Quanten, Informationen ohne zeitliche Verzögerung auszutauschen, macht sie sehr schnell und leistungsfähig. Quantencomputer könnten in der Zukunft überall dort zum Einsatz kommen, wo gewaltige Datenmengen verarbeitet werden müssen, so zum Beispiel in der Personalisierten Medizin oder bei der Künstlichen Intelligenz. Die Bundesregierung startete Ende Januar 2020 eine strategische Initiative zum Quantencomputing und stellte dafür 300 Millionen Euro bereit. Große Konzerne wie IBM oder Google haben in der Vergangenheit bereits experimentelle Quantencomputer vorgestellt. Fachleute gehen aber davon aus, dass bis zur Schaffung eines alltagstauglichen Quantencomputers noch mindestens zehn Jahre Forschung und Entwicklung notwendig sind. 

Publikation:

Chi Zhang, Fabian Pokorny, Weibin Li, Gerard Higgins, Andreas Pöschl, Igor Lesanovsky, Markus Hennrich, Sub-microsecond entangling gate between trapped ions via Rydberg interaction. Nature 2019, DOI 10.1038/s41586-020-2152-9, https://www.nature.com/articles/s41586-020-2152-9 

Englische Pressemitteilung der Universität Stockholm

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Márton Rabi von der Universität Tübingen und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) hat entdeckt, dass die Körpergröße zweier Säugetierarten sich in gegensätzliche Richtungen entwickelte. Die Studie, die in der Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlicht wurde, ist in Zusammenarbeit mit Simon Ring und Professor Hervé Bocherens vom Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment und der Universität Tübingen sowie mit Dr. Oliver Wings von der MLU entstanden.

„Am Anfang haben wir uns vor allem für die Evolution der Urpferde interessiert, die ungefähr die Größe eines Labradors hatten. Von ihnen gibt es besonders viele unter den Geiseltal-Fossilien“, sagt Rabi. Die Forscher gingen zunächst davon aus, dass es dort mehrere Arten früher Pferde gegeben hat. „Wir stellten jedoch fest, dass es sich im Geiseltal nur um eine einzige Art handelt, deren Körpergröße mit der Zeit deutlich abnahm“, erklärt Rabi. Das Forschungsteam wollte wissen, ob diese Veränderung durch das Klima ausgelöst worden sein könnte, da frühere globale Warmphasen zu einer Reduktion der Körpergröße bei frühen Säugetieren geführt hatten.

Informationen über das lokale Klima im Mittleren Eozän des Geiseltals erhielten die Forscher über Kohlenstoff- und Sauerstoff-Isotopen-Untersuchungen an fossilen Zähnen. „Sie deuten auf ein feuchtes Tropenklima hin. Wir fanden jedoch keine Hinweise auf Klimaänderungen im Geiseltal im untersuchten Zeitraum“, sagt Bocherens. Um ihre Ergebnisse weiter zu erhärten, versuchte das Team herauszubekommen, ob der Schrumpfungsprozess nur bei Pferden auftrat. Zum Vergleich untersuchten sie die Evolution früher Tapire der Gattung Lophiodon. „Wir hatten Anhaltspunkte, die gleichbleibenden Klimadaten in Frage zu stellen; daher erwarteten wir, dass andere Säugetiere die gleichen Trends bei der Entwicklung der Körpergröße zeigen würden wie die Pferde“, erklärt Simon Ring. Doch erstaunlicherweise hätten die Ergebnisse bei den Tapiren, bei denen es sich ebenfalls nur um eine Art handelt, einen gegensätzlichen Trend aufgewiesen. Sie wurden größer, statt zu schrumpfen. Während die Vorfahren der Pferde ihr durchschnittliches Körpergewicht innerhalb von einer Million Jahren von 39 Kilogramm auf rund 26 Kilo verringerten, legten die Tapire im gleichen Zeitraum von durchschnittlich 124 Kilo Körpergewicht auf 223 Kilo zu.

Im Untergrund vieler Regionen Südostasiens sind große Mengen arsenhaltiger Eisenminerale zu finden. Dort im Sediment der Grundwasserleiter leben Gemeinschaften von Mikroorganismen, die die Eisenminerale auflösen können und dabei das problematische Arsen freisetzen. Dazu benötigen sie organisches Material als Nahrung. „Bisher ging man davon aus, dass organisches Material von der Oberfläche, zum Beispiel Pflanzenablagerungen oder Algen aus kleinen Tümpeln und Seen, die Mikroorganismen antreibt, die arsenhaltigen Eisenminerale aufzulösen und so das Arsen freizusetzen“, sagt Andreas Kappler. Doch habe es in vielen Grundwassersystemen Hinweise gegeben, dass das organische Material von der Oberfläche gar nicht bis in die arsenhaltigen Schichten eindringt.

In der neuen Studie untersuchten die Tübinger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gemeinsam mit Kollegen aus Zürich, Karlsruhe und Berlin die Zusammenhänge in einem Dorf mit arsenbelastetem Wasser, in VanPhuc, 15 Kilometer südöstlich von Hanoi in Vietnam. Dort wurde bei Bohrungen frisches Untergrundmaterial aus bis zu mehr als 40 Metern Tiefe gewonnen. Das Forschungsteam prüfte, wie viel organisches Material in den tiefen Gesteinsschichten zu finden war, woher es stammte und ob die vorhandenen Mikroorganismen es als Nahrungs- und Energiequelle verwenden können. In kontrollierten Experimenten, die in den Tübinger Laboren durchgeführt wurden, konnten die ablaufenden Stoffwechselprozesse und die jeweiligen Energiequellen der verschiedenen Bakterien identifiziert werden.

The Geochemical Society and the European Association of Geochemistry are the two largest and most important professional associations in this discipline. They established the honorary title of Geochemistry Fellow in 1996. It is bestowed upon outstanding scientists who have, over some years, made a major contribution to the field of geochemistry. By recognizing the full diversity of the geochemical community and its many varied contributions the associations hope to provide a wide range of examples that young scientists can strive to emulate.

Tina Schäfer
 

Manche Tierarten senden aktiv Signale aus und können aus den Reflexionen naher Objekte ihre Umgebung oder Beutetiere ausmachen. So verwenden beispielsweise Fledermäuse Ultraschall-Laute, um sich per Echoortung zu orientieren. Lichtortung, also das Aussenden von Licht um sichtbare Reflexionen auszulösen, war bislang nur von in der Tiefsee lebenden Laternenfischen bekannt. Diese nutzen chemisch erzeugtes Licht, um in der Dunkelheit besser sehen zu können.

Die Lichtortung tagaktiver Fische wie des Spitzkopf-Schleimfisches ist hingegen kaum erforscht. Der vier Zentimeter lange Fisch lebt in zehn Metern Tiefe im Atlantik und Mittelmeer. Durch Kippen und Drehen seines Auges ist er in der Lage, das einfallende Sonnenlicht mit der Iris umzulenken. Die Tübinger Biologen konnten bereits zeigen, dass er auf diese Weise „Augenblitze“ aussendet, um seine Beute, Kleinkrebse, zu finden. 

Dass er so auch Fressfeinde wie den Drachenkopf ortet, zeigt nun die aktuelle Studie. Der gut getarnte Raubfisch wartet reglos am Boden auf seine Beute. Trifft das umgelenkte Licht auf seine retroflektierenden Augen, erzeugt dies ein Augenleuchten: Wie reflektierende Katzenaugen warnt es den Spitzkopf-Schleimfisch vor der Gefahr. In Experimenten in Korsika, im Labor und auf dem Meeresboden, hinderten die Tübinger Biologen die Fische mit kleinen, schattierenden Hütchen daran, Sonnenlicht seitlich umzulenken. Dies hatte zur Folge, dass die Fische einem (hinter Glas präsentierten) Drachenkopf wesentlich näher kamen als ihre Artgenossen aus der Kontrollgruppe. Wurde stattdessen ein Stein als visuelles Objekt präsentiert, näherten sich alle Fische gleich stark an, ob mit oder ohne Hütchen.

„Das umgelenkte Licht ist zwar schwach“, sagt Professor Nico Michiels. „Visuelle Modellierungen im Computer zeigen aber, dass es in den Augen der Drachenköpfe eine Reflexion erzeugt, die ausreichend stark ist, um vom Spitzkopf-Schleimfisch wahrgenommen zu werden.“ Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Fische diese Änderung der Pupillenhelligkeit über Entfernungen von sieben Zentimetern und mehr erkennen können. Dies reicht aus, um einen bis dahin unentdeckten Drachenkopf rechtzeitig zu umgehen. „Wir vermuten, dass diese Form der aktiven Wahrnehmung bei kleinen Fischen weit verbreitet ist“, so Michiels.

Publikation:

Matteo Santon, Pierre-Paul Bitton, Jasha Dehm, Roland Fritsch, Ulrike K. Harant, Nils Anthes und Nico K. Michiels. Redirection of ambient light improves predator detection in a diurnal fish. Proceedings of the Royal Society B, https://doi.org/10.1098/rspb.2019.2292 

Jedes Jahr ist die Zahl der Bewerberinnen und Bewerber auf einen Studienplatz im Fach Psychologie weitaus höher als die Anzahl an Studienplätzen. Entsprechend hoch ist der Numerus Clausus für Psychologie. Bisher hatten Interessierte mit weniger guten Abiturnoten so fast keine Chance auf einen der begehrten Studienplätze. Das Bundesverfassungsgericht erklärte eine Auswahl nur anhand der Abiturnote im Dezember 2017 für verfassungswidrig und forderte weitere Auswahlkriterien für Bewerber. Deshalb werden die Grundlagen der Studierendenauswahl auch für den Bachelorstudiengang Psychologie auf neue Beine gestellt. 

Es gilt folgender Zeitplan, alle Informationen sind auch auf der zentralen Website www.stav-psych.de zu finden:

• 7. Januar bis 14. Februar 2020, 18.30 Uhr: Anmeldung für das Bewerbungsverfahren unter
  https://cip.dmed.uni-heidelberg.de/stavp-info/stav-psych-koordination-und-organisation/stav-psych-anmeldeportal/
   
• Bis 21. Februar Überweisung der Teilnahmegebühr für den Studieneignungstext STAV-Psych
   
• 16. Mai 2020 Studieneignungstest STAV-Psych an den jeweils teilnehmenden Universitäten. Der Eignungstest besteht aus den Bereichen schlussfolgerndes Denken (verbal, numerisch und figural), Mathematik, Biologie, Englischverständnis und Psychologieverständnis.
   
• Das Online-Assessment OSA-Psych ist verpflichtend und kann bis zum Bewerbungsschluss am 15. Juli 2020 online bearbeitet werden. 

Pressemitteilung der Deutschen Gesellschaft für Psychologie zum Thema: https://www.dgps.de/uploads/media/DGPs-Pressemitteilung_20200108.pdf 

Die bis zu sechs Meter langen Mississippi-Alligatoren und die südamerikanischen Kaimane gelten als typische heutige Vertreter der Gruppe der Alligatoroidea – einer Überfamilie innerhalb der Krokodile. Diese Krokodilverwandten haben ihren Ursprung in der späten Kreidezeit und breiteten sich von Nordamerika nach Europa, Asien und Südamerika aus. „Die genauen Verwandtschaftsverhältnisse der Alligatoroidea untereinander sind aber bislang nicht eindeutig geklärt“, erklärt Tobias Massonne vom Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment an der Universität Tübingen und fährt fort: „Wir konnten nun eine neue fossile Gruppe der Alligatoroidea bestimmen und damit dem ‚Familienpuzzle’ ein weiteres Teil hinzufügen.“

Insgesamt 29 gut erhaltene Schädelfossilien grub das Team unter der Leitung von Prof. Dr. Madelaine Böhme während Grabungskampagnen in den Jahren 2009 und 2012 im „asiatischen Messel“ aus, einer fossilienreichen Fundstelle im nördlichen Vietnam. „Die Kombination verschiedener morphologischer Merkmale, wie beispielsweise ein vergrößerter fünfter Zahn im Oberkiefer der Tiere oder Knochenwülste entlang des Nasenbeins, lässt uns darauf schließen, dass die Fossilien zu einer bislang unbekannten Gruppe aus der Zeit des Eozäns vor 39 bis 35 Millionen Jahren gehören“, so Massonne.

Die neuentdeckte Gruppe Orientalosuchina gelangte laut der Studie bereits in der späten Kreidezeit nach Asien und breitete sich dort aus. „Wir gehen daher von mindestens zwei getrennten Ausbreitungsereignissen der Reptilien von Nordamerika nach Asien aus. Die bereits bekannte und noch heute lebende Linie Alligator sinensis kam erst später, während des Känozoikums (vermutlich vor etwa 20 Millionen Jahren), auf den asiatischen Kontinent“, resümiert Massonne.

Publikation:

Massonne T, Vasilyan D, Rabi M, Böhme M. 2019. A new alligatoroid from the Eocene of Vietnam highlights an extinct Asian clade independent from extant Alligator sinensis. PeerJ 7:e7562 DOI 10.7717/peerj.7562

Fibrosen entstehen durch Erkrankungen, aber auch im Alterungsprozess oder durch eine ungesunde Lebensweise. Dabei lagern sich in den Zellen des Organgewebes Proteine, vor allem Kollagene ab, die zu einer Verhärtung des Gewebes und bis zum Organversagen führen können. Dies kann Lunge, Herz, Niere oder Leber betreffen. Bei Krebspatienten geht der Bildung von Tumoren oft eine Fibrose am betroffenen Organ voraus, besonders bei Leberkarzinomen wie dem hepatozellulären Karzinom (HCC), einer meist tödlich verlaufenden Krebserkrankung.

Alfred Nordheim und sein Team hatten die Entstehung und das Fortschreiten von Leberkrebs an Mäusen untersucht und dabei die beteiligte RNA-Molekülgruppe entdeckt. Diese sogenannten microRNA-Moleküle unterbinden die Bildung von Kollagenen und anderen Proteinen, die mit Fibrose in Zusammenhang gebracht werden. Unter normalen Umständen verhindern sie die Bildung von Fibrosen in der Leber. Im Verlauf der Krebsbildung werden sie jedoch „ausgeschaltet“. So setzt die Fibrosebildung ein und fördert dadurch beispielsweise das Fortschreiten des Leberkarzinoms. Zusätzlich wertete das Team bereits vorhandene Datenbanken aus und stellte fest, dass die Bildung der fraglichen RNA-Moleküle auch bei Brust- und Lungenkrebs beim Menschen unterdrückt ist.  

Wie die Tübinger Doktorandinnen Ivana Winkler und Catrin Bitter in weiteren Forschungen feststellten, kooperieren die Moleküle dabei in einer Art Netzwerk unterschiedlicher microRNAs. Erst das Zusammenwirken verhindert die Bildung von Verhärtungen. Koordiniert wird dies von einem sogenannten Regulatorprotein namens „PPARγ“. An Mäusen überprüfen die Wissenschaftler derzeit, ob diese zentrale Steuerung durch PPARγ neue therapeutische Möglichkeiten eröffnet: Bei gezielter pharmakologischer Aktivierung könnte sich die Entstehung fibrotischen Gewebes bei Patienten reduzieren lassen, so die Hoffnung. 

Das Projekt führte die Arbeitsgruppe Nordheim gemeinsam mit Kollegen aus der Tübinger Bioinformatik sowie vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg, vom Dortmunder Leibniz-Institut für Arbeitsforschung, vom Braunschweiger Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung sowie vom Institut für Pathobiochemie am Universitätsklinikum Aachen durch. Die Arbeiten wurden unter anderem von der Deutschen Krebshilfe (Projekt 109886) und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG; SFB/TR 209 (Projekt-ID 314905040), Teilprojekt B02) finanziert.

Publikation:

Winkler I, Bitter C, Winkler S, Weichenhan D, Thavamani A, Hengstler JG, Borkham-Kamphorst E, Kohlbacher O, Plass C, Geffers R, Weiskirchen R and A Nordheim. Identification of Pparγ-modulated miRNA hubs that target the fibrotic tumor microenvironment. Proceedings of the National Academy of The Sciences of the United States of America 2019, https://www.pnas.org/content/early/2019/12/20/1909145117.

Bei vielzelligen Lebewesen müssen die Zellen untereinander kommunizieren, um die Entwicklung zu koordinieren. Über die Bildung und Wahrnehmung von Signalmolekülen erkennen sie ihre relative Position im Organismus und entscheiden so, welche Zellarten am jeweiligen Ort gebildet werden. „Pflanzen können sich nicht von der Stelle bewegen, doch reagieren sie auf Änderungen in ihrer Umgebung mit bemerkenswerter Flexibilität“, sagt Marja Timmermans. Sie wollte herausfinden, welche Rolle das Meristem an der Sprossspitze dabei spielt.

Anpassung an Umweltbedingungen

Das Meristem an der Sprossspitze berücksichtigt zahlreiche Entwicklungs- und Umweltsignale. Bisher hatte man angenommen, dass es nur entscheidet, ob neue Stammzellen oder Organe gebildet werden sollen. Gemeinsam mit ihrem Team hat Timmermans die molekularen Schaltkreise, die in den Zellen des Meristems wirken, in einem Atlas präzise beschrieben und ihre jeweilige Funktion bestimmt. „Dort in der äußersten Sprossspitze reguliert das Meristem die Einstellungen so, dass die individuelle Pflanze unter den jeweiligen Bedingungen zur optimalen Gestalt heranwächst“, fasst die Wissenschaftlerin die Ergebnisse zusammen. „Wir haben Mechanismen gefunden, die speziell die Stammzellen bei Mais steuern, und entdeckt, dass sie die Architektur der ganzen Pflanze bestimmen.“

Die neuen Ergebnisse lassen sich für Pflanzenzucht und -anbau nutzen. „Die Erträge im Maisanbau konnten im Laufe des letzten Jahrhunderts ständig gesteigert werden. Es wurden jedoch nicht bedeutend mehr Körner pro Pflanze produziert“, sagt Timmermans. „Vielmehr hat man Maishybride gezüchtet, die in dichteren Pflanzungen gedeihen.“ Dabei spiele die Architektur der Maispflanzen über den Winkel der Blattstellung und die Blattform eine entscheidende Rolle, um einen effizienten Lichteinfall und eine hohe Fotosyntheseleistung zu erzielen. „Die genetischen Schaltkreise, die wir identifiziert haben, lassen sich nun für die weitere Optimierung nutzen.“

Publikation:

Steffen Knauer, Marie Javelle, Lin Li, Xianran Li, Xiaoli Ma, Kokulapalan Wimalanathan, Sunita Kumari, Robyn Johnston, Samuel Leiboff, Robert Meeley, Patrick S. Schnable, Doreen Ware, Carolyn Lawrence-Dill, Jianming Yu, Gary J. Muehlbauer, Michael J. Scanlon, and Marja C.P. Timmermans: A high-resolution gene expression atlas links dedicated meristem genes to key architectural traits. Genome Research, 29, 1962. https://dx.doi.org/10.1101/gr.250878.119 
 

Das Team mit Partnern unter anderem vom Institut für Umweltsystemforschung Osnabrück, dem Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei in Berlin und der Weltnaturschutzunion (IUCN) untersuchte die Standorte weltweit geplanter und im Bau befindlicher großer Staudammprojekte. Dabei bezog es die Vorkommen von Süßwasser-Megafauna-Arten und der bedrohten Arten unter ihnen mit ein. So konnten sie künftige Standorte nach ihren potenziellen Auswirkungen auf diese Arten klassifizieren. Zur Süßwasser-Megafauna zählen alle Tierarten, die vorwiegend in Flüssen oder Auen leben und 30 Kilogramm oder mehr schwer sind, etwa Flussdelfine, Krokodile, Riesensalamander und Störe. Die Erkenntnisse weisen auf mögliche Konflikte zwischen Klimaschutz und Artenschutz hin.

Viele Regierungen forcieren den Ausbau der Wasserkraft zur Bekämpfung des Klimawandels, da dies eine Quelle erneuerbarer Energie ist. Der Dammbau ist eine etablierte Technologie zur Erzeugung von Elektrizität. Weltweit sind mehr als 3.700 mittlere und große Wasserkraftwerke im Bau oder in Planung. Global boomt der Staudammbau vor allem in Südamerika, im Amazonas- und La-Plata-Flusseinzugsgebiet, in Süd- und Ostasien, im Ganges-Brahmaputra- und Jangtse-Einzugsgebiet sowie in Afrika. Dies ist auf das noch vorhandene große Wasserkraftpotenzial in den Ländern des Globalen Südens zur Unterstützung von Industrie und Entwicklung zurückzuführen. In Europa ist besonders die Balkanregion vom Ausbau betroffen – zugleich ist dies die artenreichste Region in Europa.

Zwar trägt die Energiegewinnung aus Wasserkraft zur Lebensgrundlage für Millionen Menschen bei, sie birgt gleichzeitig viele negative Folgen für wassergebundene Ökosysteme. Dazu zählen Konflikte der Bevölkerung über die Wassernutzung, aber auch Veränderungen im Sedimenttransport, eine Verschlechterung der Wasserqualität, sowie Veränderungen der Lebensraumbedingungen für Süßwassertiere. Staudämme gefährden die einzigartige Süßwasser-Megafauna: Sie blockieren die Wanderwege für Megafische wie Störe und Riesenwelse, erschweren den Zugang zu Laichgebieten und reduzieren oder verschlechtern die Lebensräume von Süßwassertierarten sowohl flussauf- und abwärts. Dadurch sind die Dämme Mitverursacher für den Rückgang der Süßwasser-Megafauna, darunter bereits massiv bedrohter Arten wie der Indusdelfin, der Chinesische Stör und weitere Störarten.

In der aktuellen Studie diente das Vorkommen von Süßwasser-Megafauna-Arten als Indikator, um den Zustand der Süßwasserbiodiversität zu bewerten. Es wird vermutet, dass der Verlust solcher Arten gleichzeitig auf einen Rückgang kleinerer Arten hinweist. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben geplante Standorte für Staudämme weltweit mit dem Vorkommen von Megafauna-Arten und dem jeweiligen Anteil bedrohter Arten abgeglichen. So konnten sie Staudammprojekte hinsichtlich ihrer möglichen Folgen für die Vielfalt von Süßwasserarten kategorisieren und quantifizieren, in welchen Regionen Ökosysteme und Artenvielfalt besonders gefährdet sein könnten. Die Analysen beziehen dabei das gesamte Einzugsgebiet eines Flusses, also Flusslauf und Nebenflüsse mit ein, da ein Staudamm nicht isoliert betrachtet werden kann. Viele der geplanten Staudämme sollen in Gebieten mit der größten Artenvielfalt an Süßwassertieren gebaut werden, wie etwa an den Flüssen Amazonas, Kongo, Mekong und Ganges.

Mit den Ergebnissen lassen sich jene Staudammprojekte innerhalb eines Flusseinzugsgebiets identifizieren, die ein nachhaltiges Management von Flusseinzugsgebieten erschweren. „Die biologische Vielfalt muss in die Entscheidungsfindung über neue Staudämme einbezogen werden“, so Christiane Zarfl, „damit Klimaschutz nicht auf Kosten von Artenschutz vorangebracht wird.“

Publikation:

Zarfl C., Berlekamp J., He F., Jähnig S.C., Darwall W., Tockner K.: Future large hydropower dams impact global freshwater megafauna. Scientific Reports. DOI 10.1038/s41598-019-54980-8

Werden Arzneipflanzen wild gesammelt, kann das ihren Bestand gefährden. Selbst wenn Pflanzen für die Naturstoffproduktion gezüchtet werden, ergeben sich viele Schwierigkeiten: Das Pflanzenwachstum ist vergleichsweise langsam, die Stoffe werden häufig nur in geringen Mengen produziert und müssen in aufwendigen Verfahren aus der Pflanze extrahiert werden. „Ziel ist daher vielfach, wie auch bei den Astinen, eine kostengünstige biotechnologische Produktion“, sagt Thomas Schafhauser. Astine binden an ein wichtiges menschliches Regulatorprotein, wodurch sie möglicherweise zur Unterdrückung von Immunreaktionen und gegen das Wachstum von Tumoren eingesetzt werden könnten.

„Für die Entwicklung eines biotechnologischen Verfahrens muss man die beteiligten Gene und den Stoffwechselweg kennen, über den ein Naturstoff gebildet wird“, sagt der Wissenschaftler. Astine hätten eine ungewöhnliche komplexe chemische Struktur. „Vergleiche mit teilweise ähnlichen Naturstoffen deuteten auf Bakterien oder Pilze als Produzenten des Astins hin.“ So stießen die Forscher auf den in der Pflanze lebenden Pilz C. asteris. Bei den Experimenten des Forschungsteams ließ sich der Pilz problemlos vermehren und kultivieren. Er stellte zudem anhaltend große Mengen Astin her. „Außerdem wurde das Pilzgenom vollständig sequenziert“, sagt Schafhauser. Im entschlüsselten Genom fand das Team die Gene, die für den Aufbau des Astins zuständig sind. Somit seien wichtige Voraussetzungen gegeben, um biotechnologische Verfahren zur kommerziellen Herstellung von Astin zu entwickeln.

Zusammenarbeit verschiedener Arten

In Experimenten belegten die Forscherinnen und Forscher, dass Individuen der Tataren-Aster (Aster tataricus) ohne den Pilz C. asteris kein Astin produzierten. Durch erneute Infektion mit dem Pilz ließ sich die Funktion wiederherstellen. „Außerdem enthielten diese Pflanzen die Variante Astin A, die der Pilz, wenn er einzeln kultiviert wurde, nicht bilden konnte“, berichtet Linda Jahn. „Wir gehen davon aus, dass Pilz und Pflanze hier im Sinne einer Symbiose zu beiderseitigem Vorteil zusammenarbeiten und die Pflanze ein Signal zur Herstellung des Astins A gibt oder selbst das Astin aus dem Pilz weiter verarbeitet.“

Solche über eine Art hinausgehenden Stoffwechselwege, die die Symbiose zwischen zwei oder mehr biologischen Partnern erfordern, seien bisher weitgehend unerforscht. „Möglicherweise sind sie stark verbreitet, aber darüber wissen wir bisher zu wenig“, sagt die Wissenschaftlerin. Bei der Tataren-Aster sei unklar, inwiefern ihr der komplexe Stoff Astin Vorteile bringt. Er könnte bei der Verteidigung gegen Fressfeinde oder Krankheitserreger eine Rolle spielen.

Sie arbeiteten mit Dr. Sabine Hilt vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei in Berlin sowie Andreas Hoppe von der Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg zusammen. Ihre Ergebnisse machen deutlich, dass auch in einem ohnehin sehr nährstoffreichen Fluss wie der Jagst zusätzlicher Stickstoff eine Massenvermehrung von Algen bewirken kann. Die Untersuchung wurde in der Fachzeitschrift Limnology and Oceanography veröffentlicht.

Algenblüten in Meeren, Seen und Flüssen, die das Wasser in beeindruckenden Farbspielen rot, blau oder grün leuchten lassen können, stellen in mehrfacher Hinsicht eine Bedrohung dar: Teilweise produzieren die massenhaft auftretenden Arten von Algen oder Cyanobakterien Stoffe, die auf andere Lebewesen – auch den Menschen – giftig wirken. Außerdem wird dem Wasser bei der Zersetzung der immensen Biomasse aus der Algenblüte Sauerstoff entzogen, was Flora und Fauna der Gewässer zusätzlich schädigt.

Klimaerwärmung macht Algenblüten wahrscheinlicher

Die Häufigkeit von Algenblüten steigt mit höheren Wassertemperaturen und der höheren Verfügbarkeit von Nährstoffen. Bei diesen Faktoren spielen der Einfluss des Menschen und die Klimaerwärmung eine Rolle. Nach Einschätzung der Wissenschaftlerinnen könnte der pulsartige Eintrag großer Mengen von Nährstoffen in Gewässer künftig häufiger auftreten – auch ohne Unfall. „Extreme Wetterereignisse nehmen zu. So kann etwa ein Starkregen die Böden in kurzer Zeit auswaschen“, erklärt Julia Kleinteich. Wenn landwirtschaftlich genutzte Flächen mit Gülle aus intensiver Viehhaltung gedüngt werden, könnten die umliegenden Gewässer plötzlich mit großen Mengen Stickstoff belastet werden. Daher nutzt die Forscherin die Daten aus dem Jagstunfall wie ein Experiment in natürlicher Umgebung.

Christiane Zarfl und Julia Kleinteich nahmen nach dem Jagstunfall im September 2015 Wasserproben sowohl vor als auch in sowie hinter der Ammoniumnitratfahne, die flussabwärts gespült wurde. Dabei diente die Konzentration des Chlorophylls, des grünen Farbstoffs, der die Algen zur Fotosynthese befähigt, als Indikator für ihre Biomasse. „Das Wasser war grasgrün“, erinnert sich Kleinteich. „Die Algenblüte hat sich mit dem Düngemittel flussabwärts verlagert, bis die Ammoniumnitratfahne an der Mündung der Jagst durch den Neckar stark verdünnt wurde.“

Starke Vermehrung

Die Forscherinnen untersuchten in den Proben die Menge wie auch die Zusammensetzung des Mikroplanktons. Dazu zählen Bakterien, einzellige Algen und andere Kleinstlebewesen. Sie setzten dabei Methoden der genetischen Hochdurchsatzsequenzierung ein, um die Arten und relative Individuenzahlen zu bestimmen. Gesteuert werden die Vermehrung und das Wachstum der Organismen durch ein Zusammenspiel vieler Faktoren, eine Hauptrolle spielt dabei die Verfügbarkeit von Nährstoffen. „Der massive Eintrag von Ammoniumnitrat in die Jagst hatte zur Folge, dass sich die Artengemeinschaft, wie sie sich normalerweise im Sommer herausbildet, stark verschoben hat“, fasst Kleinteich zusammen. „Wenige Arten vermehrten sich stark und dominierten die Gemeinschaft.“ Insgesamt habe der Dünger die Menge des pflanzlichen Planktons deutlich gesteigert. „Die Jagst war von vornherein ein sehr nährstoffreiches Gewässer. Wir hatten nicht erwartet, dass zusätzliche Nährstoffe aus den Düngemitteln das Algenwachstum so stark fördern“, sagt die Wissenschaftlerin.

Bisher wurde die Massenvermehrung von Algen im Süßwasser in vielen Fällen durch das verfügbare Phosphat begrenzt. Seit den 1970er Jahren seien Kläranlagen im großen Maßstab gebaut worden, die Nährstoffe und insbesondere das Phosphat zurückhalten können, berichtet Kleinteich. Vor allem beim Phosphor habe man punktuelle Einträge durch verbesserte Kläranlagen deutlich verringern können. Dadurch verschiebe sich aber nun das Verhältnis in der Umwelt zu anderen Nährstoffen, insbesondere dem Stickstoff. „Der Jagstunfall, bei dem nur zusätzlicher Stickstoff, nicht aber Phosphor ins Wasser gelangte, macht deutlich, dass möglicherweise auch der Stickstoffeintrag begrenzt werden muss, um problematische Algenblüten zu vermeiden“, sagt Kleinteich.

Aufgrund der erfolgreichen Studienergebnisse beteiligt sich das Land Baden-Württemberg auch an einem Folgeprojekt an der Jagst. Der Fluss wurde 2019 weiter beprobt, um die natürliche Nährstoffdynamik und Biodiversität genauer zu untersuchen. Ziel ist unter anderem, die langfristigen Folgen der Schadstoffkatastrophe besser zu verstehen.

Informationen zum Renaturierungsprogramm der Jagst:

https://um.baden-wuerttemberg.de/de/umwelt-natur/schutz-natuerlicher-lebensgrundlagen/wasser/jagst/

Publikation:

Julia Kleinteich, Sabine Hilt, Andreas Hoppe, Christiane Zarfl: Structural changes of the microplankton community following a pulse of inorganic nitrogen in a eutrophic river. Limnology and Oceanography, https://doi.org/10.1002/lno.11352
 

Die Pläne der Bundesregierung für die Energiewende in Deutschland sehen vor, dass die Erneuerbaren Energien bis zum Jahr 2050 einen Anteil von mindestens 80 Prozent des Bruttostromverbrauchs decken sollen. Eine wesentliche Säule ist hierbei die Offshore-Windenergie. Offshore weht der Wind konstanter und kräftiger. Doch die für Windenergie nutzbare Fläche in der Deutschen Bucht ist begrenzt, daher werden die Windparks meist in Gruppen, sogenannten Windparkclustern, gebaut. Solche Cluster können aus mehreren hundert Windturbinen bestehen. Im Windschatten hinter den Anlagen entstehen sogenannte Nachlaufströmungen mit geringeren Windgeschwindigkeiten und stärkeren Turbulenzen, während stromaufwärts der Wind durch Vorstaueffekte reduziert wird. Das bedeutet, dass die Anlagen, auf die der Nachlauf trifft, weniger Energie konvertieren und stärker belastet werden. Unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen können sich Nachläufe über Entfernungen von mehr als 50 Kilometern erstrecken. 

Im Forschungsprojekt X-Wakes werden diese Nachläufe und andere kumulative Effekte, wie den „Global Blockage Effekt“, genauer analysiert. Das Projekt untersucht, wie sich die Windparkcluster gegenseitig beeinflussen und welche Auswirkungen ein großflächiger Ausbau der Offshore-Windparks auf die zukünftigen Windverhältnisse haben wird. Mit den Messergebnissen des Projekts werden Computermodelle weiterentwickelt, um mit diesen die Erträge der Windparks für künftige Ausbauszenarien unter realistischen Bedingungen vorhersagen zu können.

Stationäre Messungen und Forschungsflüge

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in X-Wakes arbeiten dabei mit einer Kombination aus sich ergänzenden Methoden. Stationäre Messungen an verschiedenen Standorten in der Deutschen Bucht, z.B. auf Windenergieanlagen, Konverterstationen und den FINO Plattformen, liefern kontinuierlich meteorologische Daten. Mit Hilfe von satellitenbasierten Fernerkundungsdaten wird die Ausdehnung der Nachläufe auch großflächig analysiert. Außerdem liefern Messkampagnen mit einem Forschungsflugzeug in geringer Flughöhe hochaufgelöste meteorologische Daten. 

Neben der Universität Tübingen sind sechs weitere Forschungspartner im Verbundprojekt beteiligt: das Fraunhofer Institut für Windenergiesysteme (IWES), die Technische Universität Braunschweig, das Karlsruhe Institut für Technologie (KIT), die Universität Oldenburg mit dem Zentrum für Windenergieforschung (ForWind), das Helmholtz-Zentrum Geesthacht sowie die UL International GmbH.

Unterstützt wird das Projektkonsortium durch die assoziierten Partner innogy SE, Vattenfall, RWE Renewables, Nordsee One GmbH und Tennet TSO, die Windparkdaten und den Zugang zu ihrer Offshore-Infrastruktur zur Verfügung stellen. Des Weiteren stehen den Projektpartnern der Deutsche Wetterdienst (DWD) und das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) beratend zur Seite.

        Jens Bange/Pressemitteilung des Fraunhofer Instituts für Windenergiesysteme

Für mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung stellt Reis das wichtigste Grundnahrungsmittel dar. Global gesehen liefert er die meisten Kalorien pro Kopf und Tag. Schon lange wird befürchtet, dass der Klimawandel mit steigenden Temperaturen und erhöhtem Kohlendioxidgehalt der Luft sowie Wasserknappheit die Ernteerträge um bis zu 15 Prozent mindern könnte. In der neuen Studie berücksichtigten die Forscherinnen und Forscher neben den Klimadaten die steigende Schadstoffbelastung der Böden und errechneten weit dramatischere Ernteeinbußen – und das bei einer rasant wachsenden Weltbevölkerung, deren Ernährung sichergestellt werden sollte.

Wechselwirkungen verstärken die Probleme

In Asien, wo 97 Prozent der weltweiten Reisernte produziert werden, kommt das giftige Halbmetall Arsen vielfach natürlicherweise im Grundwasser vor. Durch die Bewässerung der Reisfelder reichert sich Arsen immer stärker im Boden an. „Wir haben festgestellt, dass das Arsen aus dem Boden bei höheren Temperaturen und höherem Kohlendioxidgehalt der Luft verstärkt von den Reispflanzen aufgenommen wird“, sagt Eva Marie Muehe. Das Arsen schädige die Bildung der Reiskörner und verringere somit den durch die Bedingungen der Klimaerwärmung bereits verminderten Ertrag weiter.

Mit Hilfe von Gewächshausstudien konnten die Wissenschaftler basierend auf bisherigen Simulationsmodellen zeigen, dass die Klimaerwärmung allein bei der kalifornischen Reisvariante M206 einen Ertragsverlust von 16 Prozent verursacht. „Wenn wir die erhöhte Verfügbarkeit von Arsen im Boden mit einbeziehen, kommen wir auf einen Ertragsverlust von insgesamt 42 Prozent“, sagt Muehe. Dies bedeute, dass Prognosen zum künftigen Reisertrag deutlich zu hoch seien. Der künftig produzierte Reis werde zudem mehr des für den Menschen giftigen Arsens enthalten. Die ständige Aufnahme größerer Mengen Arsen kann zu Hautverletzungen, Krebs, einer Verschlimmerung von Lungenerkrankungen und sogar zum Tod führen.

Die Wissenschaftlerin will in Zusammenarbeit mit anderen Forschungsteams die Modelle zur künftigen Reisproduktion unter Berücksichtigung der Effekte von Schadstoffen wie Arsen weiter verbessern. „Die neuen Studienergebnisse haben eine immense Bedeutung für die Einschätzung der Ernährungssicherheit großer Teile der Weltbevölkerung“, sagt Eva Marie Muehe.

Publikation:

E. M. Muehe, T. Wang, C. F. Kerl, B. Planer-Friedrich, S. Fendorf: Rice production threatened by coupled stresses of climate and soil arsenic. Nature Communications, doi.org/10.1038/s41467-019-12946-4

Geborgen wurde die Figur durch den Amateurarchäologen Adolf Regen. Insgesamt hatte er an die Wissenschaftler ca. 2000 Funde übergeben, von denen ein Teil aus dem Magdalénien stammt, einer Kulturstufe zum Ende der Altsteinzeit (ca. 18.000-12.000 v. Chr.) und vom Ende der letzten Eiszeit. Die Figur ist knapp sechs Zentimeter groß und besteht aus einem Quarzitgeröll, das so auf der Fundstelle nicht vorkommt. Der Form nach entspricht sie den so genannten Frauenfiguren vom Typ Gönnersdorf, die nach einer Fundstelle am Mittelrhein benannt wurden und stark stilisiert sind: Von der natürlichen Form des Gerölls inspiriert, machen hier nur wenige eingravierte Linien aus einem typisch geformten Stein ein Kunstwerk. Die Darstellung reicht von anatomisch annähernd vollständigen Darstellungen bis hin zu Figuren, die nur aus Rumpf und Gesäß bestehen. 

So zeigt der Fund aus Waldstetten nur einen Oberkörper ohne Kopf, einen dominanten Mittelteil mit Gesäß und einen verkürzten Unterkörper im Profil. Mit einer umlaufenden Gravierung im oberen Bereich folgt er zudem einer Tradition der zweigeschlechtlichen Darstellung, die aus der europäischen Eiszeitkunst bekannt ist ‒ die Figur kann gleichzeitig als männliches Geschlechtsteil interpretiert werden. 

„Diese Art der Abstrahierung zeichnet die Kunst am Ende der Eiszeit aus. Unser Typ Frauenfigur hat wenig mit den üppigen so genannten Venusfiguren aus der früheren Epoche des Gravettien gemein“, sagte Archäologe Harald Floss. Frauenfiguren des Typs Gönnersdorf folgten in ihrer geografischen Verbreitung der des Magdalénien und fänden sich von den Pyrenäen bis nach Osteuropa. In Süddeutschland kenne man sie zum Beispiel vom Petersfels bei Engen im Hegau. „Die Figur von Waldstetten ist als ein solches Kunstwerk einzuordnen. Dafür sprechen die absolut typische Form, die Lage in einer Konzentration von magdalénienzeitlichen Funden und mehrere umlaufende Gravierungen, die von Menschen angebracht wurden.“ 

Harald Floss leitet ein archäologisches Großprojekt zur Erforschung des Freilandpaläolithikums in Baden-Württemberg, das vom Landesamt für Denkmalpflege, der baden-württembergischen Förderstiftung Archäologie und dem Archäologischen Landesmuseum Baden-Württemberg gefördert wird. Eine Schwerpunktregion ist der Ostalbkreis, der in der Altsteinzeitforschung bislang wenig im Mittelpunkt stand. Durch eine Kooperation mit dem „Arbeitskreis Eiszeit in Schwäbisch Gmünd“ waren Floss und sein Team auf die Fundstelle in Waldstetten aufmerksam geworden. Die Frauenfigur ist erst der zweite Fund eines Eiszeitkunstwerkes im Ostalbkreis, nach der Skulptur einer Dasselfliegenlarve aus Gagat von der Kleinen Scheuer im Rosenstein (Stadt Heubach). Die Waldstettener Funde werden derzeit von den Doktoranden Simon Fröhle und Stefan Wettengl an der Universität Tübingen untersucht. Eine Intensivierung der Forschungen in der Region ist geplant. 

Publikation:

Regen, A., Naak, W., Wettengl, S., Fröhle, S., Floss, H. 2019: Eine Frauenfigur vom Typ Gönnersdorf aus der Magdalénien-Freilandfundstelle Waldstetten-Schlatt, Ostalbkreis, Baden-Württemberg. In: H. Floss (Hrsg.), Das Magdalénien im Südwesten Deutschlands, im Elsass und in der Schweiz. Eine Internationale Fachtagung zum 100-jährigen Grabungsjubiläum in der Kleinen Scheuer im Rosenstein. Tübingen Publications in Prehistory, Kerns-Verlag, Tübingen, S. 267-276.
 

Soziale Ungleichheit gab es in der Vorgeschichte Süddeutschlands bereits vor 4.000 Jahren, und das sogar innerhalb eines Haushalts. Das ergab eine neue Studie, die im Fachjournal Science veröffentlicht wurde. Archäologische und archäogenetische Auswertungen von bronzezeitlichen Gräberfeldern im Lechtal bei Augsburg zeigen, dass Familien biologisch miteinander verwandter Personen mit höherem Status zusammenlebten mit nichtverwandten Frauen, die aus der Ferne kamen und den Grabbeigaben nach zu schließen ebenfalls einen hohen Status innehatten. Zusätzlich fand sich eine größere Anzahl von Einheimischen, aber offensichtlich armen Individuen in den Gräberfeldern. Die Forscher schließen daraus, dass es in den Haushalten dieser Zeit und Region bereits soziale Ungleichheit gab. Ob es sich bei den ärmeren Individuen um Gesinde oder Sklaven handelt, lässt sich nur spekulieren.

Das archäologisch-naturwissenschaftliche Projekt an der Heidelberger Akademie der Wissenschaften wurde von Philipp Stockhammer von der LMU in München zusammen mit Johannes Krause und Alissa Mittnik vom Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte in Jena und der Universität Tübingen geleitet. Die Ausgrabungen südlich von Augsburg ermöglichen es den Archäologen, auf bislang ungeahnte Weise tief in die Bronzezeit hinein zu zoomen und zu untersuchen, wie sich der Umbruch von der Steinzeit zur Bronzezeit auf die Zusammensetzung der damaligen Haushalte auswirkte. „Reichtum korrelierte entweder mit biologischer Verwandtschaft oder Herkunft aus der Ferne. Die Kernfamilie vererbte ihren Besitz und Status weiter. Aber in jedem Bauernhof haben wir auch arm ausgestattete Personen lokaler Herkunft gefunden", sagt Philipp Stockhammer, Professor für Prähistorische Archäologie an der LMU und einer der Leiter der Studie. Dieser Befund spricht für eine komplexe Sozialstruktur von Haushalten, wie sie aus dem klassischen Griechenland und Rom bekannt ist. So waren zu römischer Zeit auch die Sklaven Teil der Familie, hatten aber einen anderen sozialen Status. Die Menschen im Lechtal lebten jedoch mehr als 1.500 Jahre früher. „Das zeigt erstmals, wie weit die Geschichte sozialer Ungleichheit in Familienstrukturen zurückreicht", so Stockhammer weiter. 

Die Bronzezeit umfasst in Mitteleuropa den Zeitraum von 2.200 bis 800 vor Christus. Damals erwarben die Menschen die Fähigkeit, Bronze zu gießen. Dieses Wissen führte zu einer frühen Globalisierung, da die Rohstoffe durch Europa transportiert werden mussten. In einer früheren Studie hatte das Team gezeigt, dass die Mehrheit der Frauen im Lechtal vor 4.000 Jahren aus der Fremde kam und ihnen beim Transfer von Wissen eventuell eine entscheidende Rolle zukam. Überregionale Netzwerke wurden offenbar durch Heiraten und institutionalisierte Formen von Mobilität gepflegt.

Mammuts waren während der letzten Eiszeit, vor etwa 100.000 bis 15.000 Jahren, auf der Nordhalbkugel von Spanien bis Alaska weit verbreitet. Aufgrund der Klimaerwärmung, die vor 15.000 Jahren begann, verkleinerte sich ihr Lebensraum auf Nordsibirien und Alaska. Auf der Wrangelinsel wurden einige Mammuts durch den steigenden Meeresspiegel vom Festland abgeschnitten. Diese Population überlebte um mehrere tausend Jahre länger als ihre Verwandten auf dem Kontinent.

Das Forschungsteam aus Deutschland, Finnland und Russland untersuchte die Isotopenzusammensetzung von Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel und Strontium von mehr als 170 Mammutknochen und -zähnen aus Nordsibirien, Alaska, dem Yukon und der Wrangelinsel. Die Funde waren zwischen 40.000 und 4.000 Jahre alt. Ziel war es, mögliche Veränderungen der Ernährung und des Lebensraums der Mammuts zu dokumentieren, um Störungen in der Umwelt belegen zu können. Danach änderten sich die Kollagen-Kohlenstoff- und Stickstoffisotopenzusammensetzungen der Mammuts von der Wrangelinsel während der Klimaerwärmung vor rund 10.000 Jahren nicht. Die Werte blieben stabil, bis die Mammuts verschwanden – anscheinend mitten aus unverändert günstigen Lebensbedingungen.

Dieses Ergebnis steht im Gegensatz zu den Erkenntnissen über Wollhaarmammuts aus der ukrainisch-russischen Ebene, die vor 15.000 Jahren ausstarben, und zu den Mammuts der Insel Saint-Paul in Alaska, die vor 5.600 Jahren verschwanden. In beiden Fällen zeigten die letzten Vertreter dieser Populationen deutliche Veränderungen in ihrer Isotopenzusammensetzung. Dies weist auf eine Veränderung ihrer Umwelt kurz vor dem lokalen Aussterben hin.

Frühere DNA-Studien weisen darauf hin, dass der Fettstoffwechsel der Mammuts auf der Wrangelinsel durch Mutationen beeinträchtigt wurde. Bocherens und sein Team fanden einen bemerkenswerten Unterschied zwischen den Wrangelinsel-Mammuts und ihren sibirischen Vorgängern: Bestimmte Kohlenstoffisotopenwerte offenbarten Unterschiede in den Fetten und Kohlenhydraten, von denen sich die Mammuts ernährten. „Wir nehmen an, dass die sibirischen Mammuts eher von ihren Fettreserven zehrten, um die extrem harten Eiszeitwinter zu überstehen. Die Mammuts von der Wrangelinsel lebten hingegen unter milderen Bedingungen, sie brauchten keine Fettreserven“, sagt die Teamleiterin Dr. Laura Arppe vom Finnischen Museum für Naturgeschichte an der Universität Helsinki. Zudem wiesen die Knochen Schwefel- und Strontiumwerte auf, die darauf hindeuteten, dass das Grundgestein zum Ende der Mammutpopulation stärker verwitterte. Dies könnte sich auf die Qualität des Trinkwassers ausgewirkt haben.

Warum also verschwanden die letzten Wollhaarmammuts so plötzlich? Die Forscher vermuten, dass sie durch kurzfristige Ereignisse ausgestorben sind. Zum Beispiel könnten extreme Wetterereignisse wie Regenfälle auf Schnee dazu geführt haben, dass der Boden von einer dicken Eisschicht bedeckt wurde, sodass die Tiere nicht genügend Nahrung fanden. Solche Szenarien hätten einen dramatischen Populationsrückgang zur Folge, der schließlich bis zum Aussterben geführt haben könnte. „Es ist vorstellbar, dass die Population, die vielleicht durch genetische Mutationen und schlechte Trinkwasserqualität geschwächt war, durch Einwirkung von extremen Wetterbedingungen ausgestorben ist“, sagt Bocherens. Ein weiterer möglicher Faktor könnte die Ausbreitung der Menschen gewesen sein. Die frühesten archäologischen Zeugnisse von Menschen auf der Wrangelinsel sind nur wenige hundert Jahre jünger als der jüngste Mammutknochen. Die Chance, Spuren der Jagd durch Menschen auf die Mammuts zu finden, ist sehr gering. Die Möglichkeit, dass auch Menschen zum Aussterben der Mammuts beigetragen haben, kann dennoch nicht ausgeschlossen werden.

Diese Studie zeigt, warum isolierte kleine Populationen großer Säugetiere besonders gefährdet sind, durch extreme Umwelteinflüsse oder menschliches Verhalten auszusterben. Die Erhaltung von großen, nicht voneinander isolierten Populationen kann helfen, das Aussterben von Tierarten zu verhindern. Dies ist eine wichtige Erkenntnis im Hinblick auf den Artenschutz.

Publikation:

Arppe, L., Karhu, J.A., Vartanyan, S., Etu-Sihvola, H., Drucker, D.G., Bocherens, H., 2019. Thriving or surviving? The isotopic record of the Wrangel Island woolly mammoth population. Quaternary Science Reviews 222, 105884. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2019.105884

Zahlreiche große Pflanzenfresser wie Mammute, Riesenhirsche und Wollnashörner überlebten die letzte Eiszeit nicht. „Von diesen sogenannten Megaherbivoren blieben im darauffolgenden erdgeschichtlichen Zeitabschnitt, dem Holozän, nur noch drei Arten übrig in Europa – Wisente, Elche und Auerochsen“, erläutert Prof. Dr. Hervé Bocherens vom Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment an der Universität Tübingen und fährt fort: „Bis in die heutige Zeit haben aber nur Wisent und Elch überlebt.“

Die Gründe für das Aussterben der Auerochsen und das Fortbestehen von Wisent und Elch hat Bocherens mit seinem Kollege Rafał Kowalczyk von der Polish Academy of Sciences und einem internationalen Team nun in einer großangelegten Studie untersucht.

„Seit dem Beginn des Holozäns vor etwa 11.700 Jahren waren diese Tiere großen Umweltveränderungen unterworfen – einerseits der Vegetationswechsel von offenen Steppenlandschaften zu Wäldern, anderseits die Ausbreitung des Menschen“, so Bocherens.

Die Forschenden bestimmten im Knochen-Kollagen von 295 Fossilien aus 14 europäischen Ländern das Kohlenstoff-Stickstoff-Isotopenverhältnis. Die Ergebnisse zeigen, dass alle drei Pflanzenfresser gezwungen waren ihr Nahrungsgewohnheiten zu wechseln. Am flexibelsten dabei war laut der Studie das Wisent, gefolgt von den Elchen. Der Auerochse mit seiner spezialisierten Nahrung tat sich dagegen mit dem Wechsel schwer.

Bocherens und Co vermuten, dass die Tiere in den Wäldern nicht genug zu fressen fanden und diese gleichzeitig wegen der Ausbreitung des Menschen und einem höheren Bejagungsdruck auch nicht verlassen konnten. „Dies führte dann letztlich zum Aussterben der Auerochsen im frühen 17. Jahrhundert“, schließt der Tübinger Wissenschaftler. 

Pressemitteilung der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung

Publikation

Hofman-Kamińska E., Bocherens H., Drucker G.D., Fyfe R.M. Gumiński W., Makowiecki D., Pacher M., Piličiauskienė G., Samojlik T., Woodbridge J., Kowalczyk R. 2019. Adapt or die - response of large herbivores to environmental changes in Europe during the Holocene. Global Change Biology DOI: 10.1111/gcb.14733 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.14733 

Modelle sagen Rückgang der genetischen Vielfalt voraus

Wie sie herausfanden, werden zwar einige Individuen der Ackerschmalwand auch bei starker Trockenheit und Hitze überleben können. Die meisten werden aber die für 2050 prognostizierte Trockenheit auf der iberischen Halbinsel, in Frankreich, Italien und Südosteuropa nicht überstehen. Die genetische Vielfalt der wenigen überlebenden Arabidopsis-Individuen wird dann in diesen Gegenden deutlich geringer sein als heute.

„Unserer Berechnungen zeigen, dass die heutige genetische Vielfalt der Ackerschmalwand bis zum Jahr 2050 schwinden wird. Es werden sich vor allem die Mutationen durchsetzen, die die Pflanzen widerstandsfähiger gegenüber den künftigen Klimaextremen in Süd- und Südosteuropa machen“, so Moises-Exposito-Alonso, der Erstautor der Studie. „Erstaunt hat uns, wie sehr sich die Individuen einer bestimmten Pflanzenart innerhalb des europäischen Raums unterscheiden, so dass einige unter den künftigen Klimabedingungen überleben werden, andere aber nicht“, so Detlef Weigel, Direktor am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, wo die Studie koordiniert wurde.

Die Höhle Yai Ruak, die auf der Malaiischen Halbinsel in der Provinz Krabi liegt, wurde 2017 von einem thailändischen Paläontologenteam der Chulalongkorn University und dem Department of Mineral Resources (Bangkok) mit Unterstützung der Bevölkerung vor Ort ausgegraben. Aus den Höhlensedimenten bargen die Ausgräberinnen und Ausgräber einige weitgehend vollständige Unterkieferknochen, einzelne Zähne und Knochen. Die Fossilien konnte das Forschungsteam dem Malaiischen Stachelschwein, dem Java-Nashorn, dem Sambarhirsch und ausgestorbenen Verwandten der Tüpfelhyäne zuordnen. „Für diese Art der Tüpfelhyäne ist das der am weitesten südlich gefundene Nachweis in Südostasien“, sagt Hervé Bocherens. Dies stütze die Hypothese, dass sich im Pleistozän die Säugetiere weiter nach Süden ausbreiten konnten. Die heutigen Inseln Sumatra, Borneo und Java auf der Sundaplatte waren in der Eiszeit aufgrund des deutlich niedrigeren Meeresspiegels über Landbrücken zugänglich. Menschliche Fossilien seien in den Höhlensedimenten aus der Eiszeit nicht gefunden worden, wahrscheinlich habe es jedoch zu dieser Zeit anatomisch moderne Menschen in dem Gebiet gegeben, sagen die Wissenschaftler.

Um Birkenpech herzustellen, experimentierten Forscher bisher mit Gruben, Lehmaufbauten, Aschehügeln, metallenen oder Keramikgefäßen. „Nur so kann man erreichen, dass die Birkenrinde unter Sauerstoffabschluss erhitzt wird“, sagt Patrick Schmidt. Dabei war jedoch unklar, welche Hilfsmittel die Neandertaler bereits zur Verfügung hatten und wie sie das nötige Wissen erworben und weitergegeben haben könnten. 

Eigentlich dürfte Selen im Erdmantel nicht zu finden sein. „Es wird von Eisen angezogen. Daher ging es in der Frühgeschichte unseres Planeten in den eisenreichen Kern der Erde ein“, erklärt María Isabel Varas-Reus. Dem Erdmantel sei es dadurch entzogen worden. „Die vorherigen Selensignaturen wurden dort vollständig gelöscht.“ Das Selen, das heute im Erdmantel zu finden ist, müsse daher nach der Entstehung des Erdkerns hinzugekommen sein. „Sozusagen im letzten Moment der Erdentstehung, nachdem sich auch unser Mond gebildet hatte“, ergänzt die Wissenschaftlerin. Eine genaue Zeitangabe sei schwierig, dies könne zwischen 4,5 und 3,9 Milliarden Jahren vor heute gewesen sein.

Aufwendiges Messverfahren

Das Forschungsteam nahm an verschiedenen Stellen Proben von Erdmantelgestein, das durch plattentektonische Prozesse an die Oberfläche gelangte und dort hinsichtlich seiner Selenisotopie seit der Erdentwicklung unverändert geblieben war. Darin bestimmten sie die Isotopensignaturen des Selens. Als Isotope werden Atome des gleichen chemischen Elements mit unterschiedlichem Gewicht bezeichnet. „Selenisotopenmessungen bei hohen Konzentrationen sind schon länger möglich, etwa bei Proben aus Flüssen“, sagt Varas-Reus. „Im Gestein ist jedoch die Selenkonzentration sehr gering. Es muss bei hohen Temperaturen herausgelöst werden, und Selen ist flüchtig. Das macht die Messungen schwierig.“ Erst seit kurzem ist mit einem neuartigen Verfahren die Messung der Selenisotope aus Gestein möglich geworden. Stephan König hat das aufwendige Aufbereitungsverfahren gemeinsam mit seiner Forschergruppe im Rahmen seines ERC Grants, dem vom Europäischen Forschungsrat geförderten Projekt O2RIGIN, entwickelt.

Dass Meteoriten dem Erdmantel Stoffe hinzugefügt haben, wurde schon seit langer Zeit vermutet. „Man hat aber eher auf Meteoriten aus dem inneren Sonnensystem gesetzt“, berichtet Varas-Reus. „Daher waren wir sehr überrascht, dass die Selenisotopensignaturen aus dem Erdmantelgestein sehr präzise mit einem bestimmten Steinmeteoritentyp aus dem äußeren Sonnensystem übereinstimmten.“ Dies seien kohlige Chondriten, die aus dem Sonnensystem jenseits des Asteroidengürtels, aus dem Bereich der Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun, stammen. Die Selenisotopensignaturen verschiedener Meteorite hatte der Geologe Dr. Jabrane Labidi, ein früherer O2RIGIN Mitarbeiter in einer früheren Studie erhoben.

Was die kohligen Chondriten beim Einschlag auf der frühen Erde außer Selen sonst noch mitbrachten, konnte das Forschungsteam auch quantifizieren: „Nach unseren Berechnungen stammen rund 60 Prozent des heute auf der Erde vorhandenen Wassers aus dieser Quelle. Nur so konnten sich Ozeane bilden“, sagt Varas-Reus. Weitere flüchtige Stoffe aus den Meteoriten trugen zur Entstehung der schützenden Erdatmosphäre bei. „So wurden die Voraussetzungen geschaffen, dass sich auf der Erde das Leben in seiner heutigen Form entwickeln konnte.“

Publikation:

María Isabel Varas-Reus, Stephan König, Aierken Yierpan, Jean-Pierre Lorand and Ronny Schoenberg: Selenium isotopes as tracers of a late volatile contribution to Earth from the outer Solar System. Nature Geoscience, https://dx.doi.org/10.1038/s41561-019-0414-7 

„Bisher ging man davon aus, dass in klassischen marinen Küstensedimenten Lachgas hauptsächlich als Zwischenprodukt bei der Umsetzung von Nitrat durch Bakterien entsteht“, sagt Andreas Kappler. Doch habe man damit nicht den ganzen Umfang der Gasbildung erklären können. Ungeklärte Lachgasquellen hätten sich auch bei verschiedenen Studien an natürlichen Systemen wie den Böden von Reisfeldern und an Flusssedimenten ergeben. In der neuen Studie nahm das Forschungsteam Sedimentproben von der dänischen Ostseeküste und stellte im Labor in einem künstlichen Mikrokosmos die draußen herrschenden Bedingungen nach. In der kontrollierten Umgebung ließen sich die ablaufenden Einzelprozesse identifizieren und mengenmäßig erfassen.

Nur die Ausgangssubstanzen stammen von Mikroorganismen

Dabei zeigte sich, dass für einen erheblichen Teil der Lachgaserzeugung die chemische Denitrifika-tion (Chemodenitrifikation) verantwortlich ist. Als Denitrifikation wird ansonsten die mikrobielle Um-wandlung des im Nitrat gebundenen Stickstoffs zu molekularem Stickstoff und Stickoxiden wie dem Lachgas bezeichnet. „Zwar werden die Ausgangssubstanzen der Chemodenitrifikation, zweiwertiges Eisen und Nitrit, ebenfalls durch mikrobielle Prozesse im Sediment gebildet“, erklärt Caroline Schmidt. Doch die Umsetzung zu Lachgas geschehe ohne Beteiligung von Mikroorganismen. Die chemische Reaktion laufe spontan ab. „Dabei wird extrem schnell Lachgas gebildet und freigesetzt“, sagt die Forscherin. Der Umfang der Lachgasbildung durch diese Reaktion könne die bisher rätsel-hafte Herkunft des klimaschädlichen Gases erklären.

„Wir müssen alle durch Menschen verursachten und natürlichen Quellen der Bildung von Treib-hausgasen verstehen, um die künftige Klimaentwicklung abschätzen zu können“, betont Kappler. Schmidt ergänzt: „Die Studie verdeutlicht, wie Prozesse auf kleinster Skala – Interaktionen zwischen Mikroorganismen und der Sedimentchemie – massive Auswirkungen auf globale Umwelt-phänomene wie die Treibhausgasemission haben können.“

Publikation:

Otte JM, Blackwell N, Ruser R, Kappler A, Kleindienst S, Schmidt C. 2019. Cause and effects of N2O formation by nitrite-induced (chemo)denitrification in coastal marine sediment. Scientific Reports, 31. Juli 2019, https://dx.doi.org/10.1038/s41598-019-47172-x 

Die Kooperation ermöglicht eine enge Zusammenarbeit beider Partner und verknüpft Grundlagenforschung mit Erfahrungen und Fragestellungen aus der Praxis. Gerhard Neumann hat an der TU Graz promoviert und forschte anschließend an der TU Darmstadt zu lernenden und autonomen Systemen. 2016 wurde Neumann Professor für Computational Learning an der Universität Lincoln in Großbritannien und Mitglied des Lincoln Center for Autonomous Systems. Im Frühjahr 2019 wechselte er zu Bosch. 

Sein Interesse gilt vor allem der Weiterentwicklung selbst-lernender Systeme. Wie können diese nicht nur einfache Arbeitsschritte, sondern auch vielseitigere Aufgabestellungen erlernen und anwenden, zum Beispiel bei der Handhabung von Objekten oder beim Ernten von Früchten? Hierfür kombiniert er verschiedene Ansätze: Grundlagen des maschinellen Lernens wie beispielsweise Lernen durch „Trial and Error“ (Reinforcement Learning Algorithmen) und durch Imitation des Menschen, Erkenntnisse aus der Roboterwahrnehmung (Robot Vision) wie auch aus der Modellierung von Bewegungsabläufen. 

Die Industry on Campus-Professur von Gerhard Neumann ist bereits die zweite Kooperation dieser Art zwischen Bosch und der Universität Tübingen. Seit 2018 leitet der Physiker Dr. Björn Andres ebenfalls eine Arbeitsgruppe an der Universität Tübingen. Andres forscht im Bereich des Maschinellen Lernens für Computer Vision unter anderem an Verfahren für die robuste Erkennung und Verfolgung von Personen und Fahrzeugen im Straßenverkehr.

Im Rahmen der Industry on Campus-Professur bringen Unternehmen ihre Praxiserfahrungen aus Entwicklung und Anwendung von Technologien an der Universität Tübingen ein. Davon sollen Studierende wie auch der Forschungsstandort profitieren: Gemeinsame, intensive Forschungsaktivitäten sollen Entwicklungen schneller zur Marktreife bringen und Impulse für weiterführende Forschung geben. „Wir freuen uns über diese weitere Kooperation mit der Robert Bosch GmbH“, sagt der Rektor der Universität Tübingen, Professor Bernd Engler. „Industry on Campus-Formate ermöglichen eine gegenseitige Befruchtung von Wissenschaft und Praxis und fördern die anwendungsinspirierte Grundlagenforschung. Dies entspricht dem Anspruch der Universität, und auch dem Grundgedanken des Forschungsverbunds Cyber Valley zur künstlichen Intelligenz.“

„Das Kernelement von Industry on Campus ist der Austausch zwischen Top-Experten aus Wissenschaft und Industrie. Diese Gruppen leisten einen wichtigen Beitrag dazu, die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen Bosch und der Universität Tübingen weiter auszubauen“, sagt Dr. Michael Bolle, Geschäftsführer und CDO/CTO von Bosch.

Bosch und die Universität Tübingen gehören zu den Gründungsmitgliedern des Cyber Valley. Die Initiative ist eines der größten KI-Projekte Europas und verbindet Akteure aus Politik, Wirtschaft und Wissenschaft in der Region Stuttgart und Tübingen. Bosch unterstützt das Cyber Valley unter anderem mit einer eigenen Stiftungsprofessur zu Maschinellem Lernen. An der Universität Tübingen werden fünf neue Professuren etabliert, rund 30 Arbeitsgruppen forschen rund um das Thema Maschinelles Lernen, Computer Vision und Robotik.

https://cyber-valley.de/

Groß leitet zurzeit eine Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Quantentoptik (MPQ) in Garching bei München und wird im September in Tübingen eine Heisenberg-Professur für Experimentelle Vielteilchen-Quantenphysik antreten. Der Alfried Krupp-Förderpreis, der jährlich von der Alfried Krupp von Bohlen und Halbach-Stiftung vergeben wird, soll herausragenden jungen Naturwissenschaftlerinnen und Naturwissenschaftlern eine unabhängige Forschung ermöglichen. Die Auszeichnung wird im November dieses Jahres in der Villa Hügel in Essen verliehen. 

Dr. Christian Groß (geb. 1980) hat Physik an der Universität Mainz studiert und promovierte 2010 an der Universität Heidelberg im Bereich Quantenmetrologie. Seit 2011 ist er am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching beschäftigt. Der Schwerpunkt seiner Forschung liegt auf der experimentellen Untersuchung sogenannter ultrakalter Quantengase, insbesondere mit Blick auf die Vielteilchen-Physik. Eine Herausforderung ist hier das Zusammenspiel vieler Quantenteilchen: Die quantenmechanische Beschreibung einiger weniger Teilchen ist heute sehr gut verstanden, allerdings lässt sich dieses Verständnis nicht immer auf Systeme vieler stark wechselwirkender Teilchen übertragen. So stellt das detaillierte Verständnis sowie die Kontrolle vieler Quantenteilchen eine der großen Fragen der modernen Physik dar. 

Ultrakalte Quantengase bieten hier eine einzigartige Plattform, um solche komplexen Systeme mikroskopisch zu designen und auf dem Level einzelner Atome zu untersuchen. Die heutige Grundlagenforschung in diesem Bereich hat großes Potential als Basis künftiger Technologien, die auf Vielteilchen-Quanteneffekten beruhen.

In Tübingen wird Groß seine Forschung zu Wechselwirkungen zwischen ultrakalten Atomen fortsetzen. Durch Kontrolle dieser Wechselwirkungen über Reichweiten von mehreren Mikrometern können räumlich getrennte Atome oder Moleküle miteinander in Kontakt gebracht werden. Dies wäre ein vielversprechender Ansatz für die Entwicklung besonders effizienter Informationsverarbeitung in sogenannten Quantencomputern. 

Der Experimentalphysiker erhielt für seine Arbeiten bereits den Dissertationspreis der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (2011). Er konnte Förderung durch einen „Starting Grant“ des Europäischen Forschungsrates einwerben und wurde mit dem Heinz Maier-Leibnitz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) ausgezeichnet ‒ beide Formate unterstützen herausragende Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler bei Forschungsvorhaben. An der Universität Tübingen wird er auf eine Heisenberg-Professur der DFG berufen, mit der besonders ausgewiesene Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Option für eine Professur auf Lebenszeit erhalten.

Pressemitteilung der Alfried Krupp von Bohlen und Halbach-Stiftung: 
https://www.krupp-stiftung.de/presse/christian-gross-erhaelt-alfried-krupp-foerderpreis-fuer-junge-hochschullehrer-2019/ 

Der menschliche Schädel Apidima 1 wurde bereits in den 1970er Jahren in Südgriechenland zusammen mit einem weiteren Exemplar, Apidima 2, bei Untersuchungen des Museums für Anthropologie der Universität Athen entdeckt. Das Forscherteam untersuchte die Schädel nun mit modernsten Methoden, unter anderem rekonstruierte es virtuell die beschädigten Partien. Es führte Vergleichsanalysen mit verschiedenen menschlichen Fossilien durch und bestimmte anhand einer hochgenauen radiometrischen Datierungsmethode das Alter. „Apidima 2 ist ungefähr 170.000 Jahre alt. Den Schädel konnten wir Neandertalern zuordnen“, sagt Katerina Harvati. „Überraschenderweise ist Apidima 1 noch älter, etwa 210.000 Jahre, weist aber keine Neandertalermerkmale auf.“ Vielmehr habe die Untersuchung eine Mischung aus Merkmalen des modernen Menschen und solchen älterer Arten gezeigt, was auf einen frühen Homo sapiens hindeute.

Komplexe Abstammungsgeschichte

„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass im Mittelpleistozän im heutigen Süden Griechenlands mindestens zwei Menschengruppen lebten: Erst eine frühe Population des Homo sapiens und später eine Gruppe Neandertaler“, sagt die Wissenschaftlerin. Dies stütze die Hypothese, dass sich die frühen modernen Menschen vielfach und in verschiedenen Wellen außerhalb von Afrika ausbreiteten. Nach der Datierung des Adipima-1-Schädels, könnte diese erste Ansiedelung moderner Menschen nun früher und schon bis nach Europa stattgefunden haben: Der Schädel ist über 150.000 Jahre älter als bislang bekannte Homo sapiens Funde in Europa. 

„Wir gehen davon aus, dass die frühe Population anatomisch moderner Menschen ‒ repräsentiert durch Schädel Apidima 1 ‒ wie im Nahen Osten von Neandertalern abgelöst wurde“, zeichnet Harvati ein mögliches Szenario. Deren Anwesenheit in Südgriechenland ist gut dokumentiert, auch durch den Apidima-2-Schädel. „Die Neandertaler mussten wiederum im Spätpaläolithikum, vor etwa 40.000 Jahren, weichen, als sich neu angekommene anatomisch moderne Menschen in der Region und in ganz Europa niederließen. Auch dies ist unter anderem durch Funde bearbeiteter Steinwerkzeuge dokumentiert.“ Ungefähr zu dieser Zeit starben die Neandertaler aus. „Unsere Erkenntnisse unterstreichen die Bedeutung Südosteuropas für die menschliche Evolution“, zieht Harvati Bilanz. 

Die Ausgrabungen in der Apidima-Höhle wurden in den 1970er und -80er Jahren vom Museum für Anthropologie der Medizinischen Schule an der Universität Athen durchgeführt. Wichtige Fundstücke sind heute im Museum zu sehen, das 1886 gegründet wurde und zu den Ältesten seiner Art gehört. Es spielte nicht nur in der Forschung – vor allem bei den Ausgrabungen in Apidima – eine wichtige Rolle, sondern auch bei der Wissensvermittlung an die Öffentlichkeit.

Die Wissenschaftler planen nun weitere Untersuchungen der Funde aus Apidima, die nach den neuen Erkenntnissen eine noch wichtigere Rolle für die menschliche Evolution spielte als bereits angenommen. „Das Museum für Anthropologie beherbergt diese wichtigen Funde unserer Apidima-Ausgrabungen. Diese Publikation ist die erste einer Reihe detaillierter Untersuchungen, die wir gemeinsam mit dem Team von Katerina Harvati durchführen wollen“, sagt Museumsdirektorin Professorin Mirsini Kouloukoussa. Vassilis G. Gorgoulis, Leiter der Abteilung Histologie und Embryologie an der Universität Athen fügt hinzu: „Dies ist ein weiteres Beispiel für die Spitzenforschung der Universität Athen. Wir freuen uns sehr, dass die erfolgreiche Zusammenarbeit unserer Institutionen nun zur internationalen Anerkennung dieser Funde führt.

Publikation:

Katerina Harvati, Carolin Röding, Abel M. Bosman, Fotios A. Karakostis, Rainer Grün, Chris Stringer, Panagiotis Karkanas, Nicholas C. Thompson, Vassilis Koutoulidis, Lia A. Moulopoulos, Vassilis G. Gorgoulis & Mirsini Kouloukoussa: Apidima Cave fossils provide earliest evidence of Homo sapiens in Eurasia. Nature, DOI 10.1038/s41586-019-1376-z, https://www.nature.com/articles/s41586-019-1376-z 

Diese Studie wurde durch den Europäischen Forschungsrat gefördert (ERC Consolidator Grant „Human Evolution at the Crossroads“, eingeworben von Professor Harvati) sowie durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG (Forschergruppe “Words, Bones, Genes, Tools Tracking Linguistic, Cultural and Biological Trajectories of the Human Past”). 

Der Europäische Forschungsrat, 2007 von der EU ins Leben gerufen, fördert europäische exzellente und kreative Spitzenprojekte aus allen Mitgliedsstaaten für eine Förderung ausgewählt. Der ERC schreibt vier Förderformate aus: Starting Grant, Consolidator Grant, Advanced Grant and Synergy Grant. Mit seinem Proof of Concept-Format unterstützt der ERC Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dabei, die Lücke zwischen bahnbrechender Grundlagenforschung und einer Vermarktung zu schließen. https://erc.europa.eu 

Zwei kleine Narben und eine größere Fraktur verlaufen über den 33.000 Jahre alten Frühmenschen-Schädel, der in der rumänischen Cioclovina-Höhle gefunden wurde. „Bislang ist man davon ausgegangen, dass diese Risse nach dem Tod, als Folge von Verwitterungsprozessen, entstanden sind“, erklärt Prof. Dr. Katerina Harvati vom Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment an der Universität Tübingen und fährt fort: „Wir haben das männliche Fossil nun mit modernen forensischen Methoden untersucht und können eine Entstehung dieser Frakturen nach dem Ableben ausschließen.“

Vielmehr schlussfolgern Harvati und ihr/e Kollege/in Dr. Elena F. Kranioti von der Universität Kreta und Prof. Dr. Dan Grigorescu von der Universität Bukarest, dass der fossile Vertreter der frühesten modernen Menschen in Europa Opfer einer Gewalttat wurde. „Sowohl unsere forensische Knochentrauma-Analyse als auch experimentelle Modelle zeigen, dass die Frakturen von zwei Vorfällen stumpfer Gewalt herrühren – der zweite eindeutig mit einem keulenartigen Objekt!“ Das Ausmaß der Verletzungen sowie die fehlenden Anzeichen einer Heilung weisen auf einen Schlag mit Todesfolge hin.

Das Team rund um die Tübinger Wissenschaftlerin kann sogar nähere Auskünfte über den Täter oder die Täterin und den Tathergang geben: Das Muster der Fraktur deutet darauf hin, dass sich Opfer und Angreifer oder Angreiferin frontal gegenüberstanden und der Schlag mit der linken Hand ausgeführt wurde. „Eventuell wurde das Opfer auch in einer knienden Position von einer Art Knüppel getroffen“, erläutert die Forensische Anthropologin Kranioti und ergänzt: „Wir gehen hier von einem persönlichen Konflikt aus, der mit Gewalt und wahrscheinlich sogar mit dem Tod endete.“
Das Altpaläolithikum ist für technologische Innovationen, kulturelle Komplexität und gesteigertes symbolisches Verhalten bekannt. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass das Verhalten der frühesten modernen Europäer/innen aber auch gewalttätige Konflikte und sogar Morde beinhaltete“, schließt Harvati.

Publikation:

Kranioti EF, Grigorescu D, Harvati K (2019) State of the art forensic techniques reveal evidence of interpersonal violence ca. 30,000 years ago. PLOS ONE 14(7): e0216718. doi.org/10.1371/journal.pone.0216718

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Prof. Dr. Katerina Harvati
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„Das grundlegende Problem ist, dass Komplexe aus Proteinen und RNAs sehr instabil und somit sehr schwierig aufzureinigen sind“, sagt Professor Ralf-Peter Jansen vom Interfakultären Institut für Biochemie, der Leiter der Studie. „Dies haben wir umgangen, indem wir mit RNA-BioID in lebenden Zellen alle Proteine markiert haben, die sich zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Nähe der gewünschten RNA befunden haben. Anschließend kann man die Zellen zerstören und die markierten Proteine lassen sich sehr einfach isolieren und identifizieren.” 

In Zusammenarbeit mit der Gruppe von Professor Boris Macek vom Proteomzentrum der Universität Tübingen gelang es, die Gesamtheit aller Proteine zu bestimmen, die mit der beta-Aktin mRNA interagieren (ihr sogenanntes “Interaktom”). Diese spezielle mRNA ist weiterverbreitet und kodiert für ein Protein des Zellskeletts mit essentiellen Funktionen in Neuronen und bei der Beweglichkeit von Zellen des Immunsystems. Unter den über Hundert neu identifizierten Proteinen befinden sich neben neuen RNA-bindenden Proteinen z.B. auch molekulare Motoren, die für die korrekte Verteilung dieser mRNA in den Zellen wichtig sind. „Derzeit versuchen wir, die interessantesten Kandidaten unter den gefundenen Proteinen herauszufiltern und zu bestimmen, welchen Aspekt der beta-Aktin mRNA Funktion sie kontrollieren”, sagt Joyita Mukherjee, die Hauptautorin der Studie. „Dabei arbeiten wir eng mit Professor Carolina Eliscovich vom Albert-Einstein College of Medicine in New York zusammen, die eine Expertin in der hochauflösenden Mikroskopie von RNA-Proteinkomplexen ist.“

In Zukunft soll die Methode auf andere Zellen wie Neurone und vor allem andere RNAs übertragen werden, um vergleichende RNA-Interaktome zu erstellen und so die bei allen RNAs wichtigen Schlüsselproteine zu ermitteln. Die Forscher erhoffen sich dabei auch neue Erkenntnisse zur Behandlung neurologischer Erkrankungen.

Orit Hermesh-Raue

Publikation: 

Joyita Mukherjee, Orit Hermesh, Carolina Eliscovich, Nicolas Nalpas, Mirita Franz-Wachtel, Boris Maček, and Ralf-Peter Jansen: β-Actin mRNA interactome mapping by proximity biotinylation. PNAS, 2019. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1820737116

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Prof. Dr. Ralf-Peter Jansen
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In the award ceremony, the Geobiology Society highlighted professor Kappler’s work on identifying the role of mineral-precipitating bacteria in the formation of rock depositions on early Earth, several billion years ago. In his groundbreaking work, Prof. Kappler has used modern phototrophic iron-oxidizing and iron-mineral-precipitating bacteria to demonstrate their role in the formation of the world’s largest iron ore deposits, i.e. Banded Iron Formations, that can be found all over the world. Additionally, the award committee has recognized the interdisciplinary work by Prof. Kappler studying microbial electron transfer processes in the environment, nitrate-, Cadmium- and Arsenic-contaminated soils and groundwater aquifers, as well as the functioning of drinking water filters and amendment of soils by biochar for climate migitation.

Prof. Kappler’s work is exemplified by more than 250 publications in international peer-reviewed journals.

Dr. Casey Bryce

Die Wüste Gobi in der südlichen Mongolei ist ein bekannter Fundort für Dinosaurier-Fossilien. „Zu diesen kreidezeitlichen Fossilien gehört auch Tarbosaurus bataar, ein Vertreter der Tyrannosauriden und Verwandter des berühmten Tyrannosaurus rex“, erklärt Prof. Dr. Hervé Bocherens vom Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment an der Universität Tübingen. Die fossilen Zähne dieses – zwischen zehn und zwölf Meter langen – Dinosauriers hat das Wissenschaftlerteam rund um Bocherens untersucht, um anhand von Sauerstoff- und Kohlenstoffisotopen im Zahnschmelz Rückschlüsse auf die Freßgewohnheiten und die damaligen Umweltverhältnisse schließen zu können.

„Es ist schon erstaunlich welche Informationen dieser etwa 70 Millionen Jahre alte Zahnschmelz bereit hält“, freut sich Bocherens und fährt fort: „Unsere Auswertungen zeigen, dass der Lebensraum der fleischfressenden Reptilien etwa 10 Grad Celsius wärmer, als heutzutage war und die Niederschlagsmengen stark saisonal schwankten. Wir gehen davon aus, dass die Saurier in geschlossenen Wäldern lebten – in einem monsungeprägten Klima mit kalten, trockenen Wintern und heißen, niederschlagsreichen Sommern.“

Und auch die Ernährung der Tarbosaurier konnten die Forschenden anhand der Zähne von fünf unterschiedlich alten Individuen rekonstruieren. Bei der Wahl ihrer Beutetiere waren die Fleischfresser demnach nicht wählerisch: Sowohl die als „Entenschnabelsaurier“ bekannten Hadrosauridae, als auch verschiedenen Arten der pflanzenfressenden Sauropoden standen auf ihrem Speiseplan. „Unsere Isotopie bestätigt damit die Fossilfunde und zeigt, dass Tarbosaurus an der Spitze der Nahrungspyramide stand“, fasst Bocherens zusammen.

Pressemitteilung der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung

Publikation

Krzysztof Owocki, Barbara Kremer, Martin Cotte, Hervé Bocherens, Diet preferences and climate inferred from oxygen and carbon isotopes of tooth enamel of Tarbosaurus bataar (Nemegt Formation, Upper Cretaceous, Mongolia), Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2019, https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2019.05.012

Kontakt

Prof. Dr. Hervé Bocherens
Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment (HEP)
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Sie stellten bei dem Mittel, das in der Region gegen Stechmücken eingesetzt wird, keine negativen Auswirkungen auf die Kaulquappen des Grasfrosches fest. Die Forscher halten die Insektizide aus Stämmen von Bacillus thuringiensis deshalb weiterhin für eine sinnvolle Alternative zu künstlichen Mitteln. Ihre Studie wurde in der Fachzeitschrift Ecotoxicology and Environmental Safety veröffentlicht.

Künstliche Insektizide, die weltweit in großen Mengen ausgebracht werden, sind häufig nicht auf einzelne Schädlingsarten abgestimmt und beeinträchtigen so andere Wildtiere. Zudem fördert ihr Einsatz die Ausbildung von Resistenzen bei den Schädlingen, die bekämpft werden sollen. „Am Oberrhein werden seit Jahrzehnten natürliche Gifte gegen die Larven von Stechmücken eingesetzt“, sagt Rita Triebskorn. In den Feuchtgebieten entwickeln sich zur gleichen Zeit mit den Mücken, häufig im März, die Kaulquappen des Grasfrosches aus dem abgelegten Laich. „Es lässt sich daher nicht vermeiden, dass auch die Frösche mit den Insektengiften in Kontakt kommen.“

Laborversuche mit stark erhöhter Dosis

Das Forschungsteam setzte Kaulquappen des Grasfrosches im Labor üblichen Mengen des Insektizids aus dem Bakterienstamm Bacillus thurigiensis israelensis aus, wie sie auch im Freiland eingesetzt werden, sowie der zehnfachen und hundertfachen Menge. Die Kaulquappen wurden auf Biomarker untersucht, die Stress, negative Effekte auf das Nervensystem oder den Stoffwechsel anzeigen. Außerdem prüften die Wissenschaftler, ob das Darmgewebe Veränderungen aufwies. „Wir konnten keine negativen Einflüsse des Bakterienwirkstoffs auf Gesundheit oder Entwicklung der Kaulquappen feststellen“, fasst Triebskorn die Ergebnisse zusammen. Es sei wichtig, eventuelle Nebeneffekte der Insektenbekämpfung vor allem auch bei Amphibien zu überprüfen. Durch ihren Lebenslauf ‒ vom Larvenstadium im Wasser bis zum Erwachsenenleben an Land ‒ seien sie Stresseinflüssen in vielen Lebensräumen ausgesetzt. „Nach unseren Ergebnissen halten wir die am Oberrhein eingesetzten natürlichen Insektenbekämpfungsmittel für sicher“, sagt die Wissenschaftlerin. 

Publikation:

Mona Schweizer, Lukas Miksch, Heinz-R. Köhler, Rita Triebskorn: Does Bti (Bacillus thuringiensis var. israelensis) affect Rana temporaria tadpoles? Ecotoxicology and Environmental Safety, https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2019.05.080 

Kontakt: 

Prof. Dr. Rita Triebskorn
Universität Tübingen 
Institut für Evolution und Ökologie – Physiologische Ökologie der Tiere
Telefon +49 7071 29-78892
rita.triebskornspam prevention@uni-tuebingen.de  

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Janna Eberhardt
Forschungsredakteurin
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Dayan forscht an der Schnittstelle von Neurowissenschaft, Medizin und Maschinellem Lernen. Zu seinen Forschungsinteressen gehört die Frage, wie das Gehirn Entscheidungen trifft. Anhand theoretischer Modelle untersuchte er verschiedene Lernformen, darunter das verstärkende Lernen, bei dem das Gehirn frühere positive und negative Erfahrungen zusammenführt und berücksichtigt. Er analysierte unter anderem, wie sogenannte Neuromodulatoren ‒ Botenstoffe wie Dopamin, Serotonin und Acetylcholin ‒ die Entscheidungsprozesse beeinflussen.

Darüber hinaus untersucht er, wie eine gestörte Entscheidungsfindung zu Krankheiten wie Depression, Sucht, Angst- oder Persönlichkeitsstörungen führen kann. Damit verbindet er den psychologischen und den neuronalen Blick auf solche Erkrankungen und erhofft sich Erkenntnisse über deren Ursachen und eine mögliche Behandlung. 

Dayan hat Statistik- und Programmiermethoden entwickelt, mit denen sich Entscheidungsprozesse des Gehirns im Computer simulieren lassen. Damit hat er wichtige Grundlagen für die Entwicklung künstlicher neuronaler Netze geschaffen. Sein Wissen und seine Erfahrung wird der 53-Jährige auch in die Tübinger Forschung zu Künstlicher Intelligenz und Maschinellem Lernen einbringen. 

„Peter Dayans Felder fügen sich perfekt in die Tübinger Forschungslandschaft ein“, sagte der Rektor der Universität Tübingen, Professor Bernd Engler. „Er verbindet mehrere, bereits vorhandene Forschungsschwerpunkte des Standorts: die Neurowissenschaften, die klinische Forschung und die Forschung zu Maschinellem Lernen. Seine Professur in der Informatik vertieft die Zusammenarbeit der Universität mit dem Max-Planck-Campus und weiteren außeruniversitären Forschungseinrichtungen.“ 

„Ich fühle mich sehr geehrt, diese Professur zu erhalten. Die vielseitigen Leistungen Alexander von Humboldts können nur beeindrucken. Es ist mir eine besondere Freude, einen Beitrag zu seinem 250. Geburtstag zu leisten“, sagt Dayan. „Ich freue mich sehr über die Möglichkeit, mich so intensiv sowohl mit normalem als auch dysfunktionalem Lernverhalten und der Entscheidungsfindung befassen zu können. Darüber hinaus in einer so reichen intellektuellen Umgebungen wie die der Universität Tübingen und des Max-Planck-Instituts für biologische Kybernetik."

Die Humboldt-Professur ist eine Brücke nach Deutschland für internationale Spitzenforscherinnen und -forscher. Die Auszeichnung erhalten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die im Ausland bereits in ihrem Fachgebiet etabliert sind und sich bereit erklären, für mindestens fünf Jahre in Deutschland zu forschen. Universitäten nominieren die Preisträger, die dann von der Alexander von Humboldt-Stiftung ausgewählt werden. An der Universität Tübingen ist Dayan der vierte Humboldt-Professor. Weitere Preisträger sind der Linguist Professor Rolf Harald Baayen, die Pflanzengenetikerin Professorin Marja Timmermans und der Geo- und Umweltforscher Professor Lars T. Angenent. 

Im Frühjahr 2019 ernannte die Stiftung vier Preisträger, weitere Preisträger werden Ende des Jahres ausgewählt. Die offizielle Auszeichnung aller Preisträger 2019 findet im Mai 2020 statt. 

Über Peter Dayan: 

Peter Dayan (geb. 1965) hat an der Universität Cambridge Mathematik studiert und promovierte an der Universität Edinburgh im Fach Informatik. Nach Forschungsaufenthalten am Salk Institut und an der Universität Toronto forschte er ab 1995 am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston. 1998 trat er eine Professur am University College London an, wo er die Gatsby Computational Neuroscience Einheit mit aufbaute, eine der renommiertesten theoretischen neurowissenschaftlichen Institutionen. Dort war er von 2002 bis 2017 Direktor und zugleich stellvertretender Direktor des Max Planck/UCL Centers for Computational Psychiatry and Ageing Research. Seit 2018 ist Peter Dayan Mitglied der Royal Society. Er erhielt 2012 den „Rumelhart Prize“ für Kognitionswissenschaften und 2017 den „Brain Prize“, die wichtigste europäische Auszeichnung für Neurowissenschaftler.

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Ein Forschungsteam der Universitäten Tübingen und Göttingen sowie des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung hat die Wirkungsweise einer neuen Klasse von Antibiotika untersucht, die gegen multiresistente Krankheitserreger hochwirksam ist. Wie Dr. Nadine Schilling vom Institut für Organische Chemie der Universität Tübingen erklärte, beeinträchtigen die sogenannten Fibupeptide die Energieversorgung der Bakterienzelle, was zu deren Tod führt. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich im Wissenschaftsjournal Angewandte Chemie veröffentlicht.

Tübinger Wissenschaftler hatten 2016 in einer weithin beachteten Studie ein erstes Fibupeptid entdeckt, das von unserem Mikrobiom selbst gebildet wird. Die Wissenschaftler nannten den Stoff Lugdunin, nach seinem Produzenten, dem Bakterium Staphylococcus lugdunensis, das die menschliche Nasenschleimhaut besiedelt. Lugdunin hat eine ungewöhnliche chemische Struktur und ist damit möglicherweise ein Prototyp für eine völlig neue Klasse von Antibiotika. Es wirkt unter anderem gegen die für Menschen besonders gefährlichen Methicillin-resistenten Bakterien der Art Staphylococcus aureus (MRSA). Besonders gefürchtet ist MRSA in Kliniken, da er häufig immungeschwächte Patienten befällt. Nach einer im November 2018 im Fachmagazin The Lancet Infectious Diseases veröffentlichten Studie gab es in der EU allein im Jahr 2015 rund 670.000 Infektionen durch multiresistente Erreger, an deren Folgen 33.000 Patienten starben.

Die Forscherinnen und Forscher haben nun verschiedene Lugdunin-Substanzen mittels chemischer Synthese produziert und die für die Wirkung von Lugdunin notwendigen chemischen Strukturelemente bestimmt. Damit wurden Hinweise auf den Wirkmechanismus des Antibiotikums erlangt. „Jede Bakterienzelle braucht zum Leben eine sogenannte Transmembranspannung“, erklärt Schilling. „Das heißt, für den Krankheitserreger ist es entscheidend, dass sich die Konzentrationen elektrisch geladener Teilchen im Inneren der Zelle und im umgebenden Milieu unterscheiden.“ Fibupeptide wie Lugdunin sind dazu in der Lage, positiv geladene Wasserstoffionen durch die Membran zu transportieren und den Ladungsunterschied aufzuheben. „Dadurch kommt es zu einer Art Energiestillstand“, sagt die Forscherin. Die Bakterienzelle stirbt.

Test mit dem strukturellen Spiegelbild

Die Entwicklung von Antibiotikaresistenzen macht die Behandlung von bakteriellen Infektionen zunehmend schwieriger. Viele der zurzeit verwendeten neuen Antibiotika unterscheiden sich nur geringfügig von solchen, gegen die schon mehrere Resistenzen bekannt sind. Womöglich ist es nur eine Frage kurzer Zeit, bis auch jene neuen Medikamente unwirksam werden. „Daher ist das Interesse an neuen antibiotischen Strukturen wie dem Lugdunin und deren Wirkungsweise enorm“, betont Stephanie Grond, Professorin für Organische Chemie und Naturstoffforschung an der Universität Tübingen. Lugdunin habe eine einzigartige chemische Struktur, erklärt Grond. Es bestehe aus einem Ring von Aminosäurebausteinen (eine Peptidstruktur), in den eine charakteristische ringförmige Schwefel-Stickstoffverbindung, Thiazolidin genannt, wie eine Schmuck-Schnalle (lateinisch fibula) eingebaut ist. Daher erhielt die neue Stoffklasse den Namen Fibupeptide. Der besondere Thiazolidinring gehört zu den Bausteinen im Lugdunin, die für die antibakterielle Wirkung unverzichtbar sind.

Um die für die antibiotische Wirkung notwendigen Strukturen des Lugdunins zu identifizieren, hat das Forschungsteam eine Vielzahl von Abkömmlingen hergestellt. Nach und nach wurden Teile der chemischen Struktur verändert und jeweils die antibiotische Aktivität bestimmt. „Viele bisher bekannte Peptidantibiotika wirken in der Regel sehr spezifisch“, erklärt Nadine Schilling. Beispielsweise könnten sie sich durch ihre räumliche Struktur an ein Enzym binden, notwendige Prozesse blockieren und so die Entstehung neuer Bakterienzellen verhindern. Das ist anders beim Lugdunin, wie vor allem der Test mit seinem strukturellen Spiegelbild ergab.

„Einen Stoff und sein strukturelles Spiegelbild kann man sich vorstellen wie eine rechte und eine linke Hand, die nicht deckungsgleich sind. Die linke Hand passt nicht in einen rechten Handschuh, daher wirken die spiegelverwandten Stoffe räumlich nicht gleich“, erklärt die Forscherin. „Beim gespiegelten Lugdunin, das mittels chemischer Synthese produziert wurde, blieb jedoch dessen antibiotische Wirkung erhalten. Wir konnten also ausschließen, dass sie auf einer räumlichen Interaktion beruht.“ Für die Resistenzentwicklung ist das Fehlen einer solchen räumlichen Interaktion vorteilhaft, und Resistenzen gegenüber Lugdunin konnten in Laborversuchen bisher nicht erzeugt werden.

Um zu klären, ob sich die Fibupeptide zukünftig als Wirkstoffkandidaten für die therapeutische Anwendung eignen, werden in Zukunft umfangreiche präklinische und klinische Studien erforderlich sein. Ob Lugdunin und verwandte Stoffe in Zukunft wirksam und sicher zur Behandlung von Infektionen mit multiresistenten Keimen eingesetzt werden können, wollen die beteiligten Forscherinnen und Forscher unter anderem im Rahmen des seit Anfang 2019 laufenden Tübinger Exzellenzclusters „Kontrolle von Mikroorganismen zur Bekämpfung von Infektionen“ herausfinden.

Publikation:

Nadine A. Schilling, Anne Berscheid, Johannes Schumacher, Julian S. Saur, Martin C. Konnerth, Sebastian N. Wirtz, José M. Beltrán-Beleña, Alexander Zipperer, Bernhard Krismer, Andreas Peschel, Hubert Kalbacher, Heike Brötz-Oesterhelt, Claudia Steinem, Stephanie Grond: Synthetic Lugdunin Analogues Reveal Essential Structural Motifs for Antimicrobial Action and Proton Translocation Capability. Angewandte Chemie (2019). dx.doi.org/10.1002/anie.201901589 

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Dr. Nadine Schilling
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Prof. Dr. Stephanie Grond
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Die Stiftung zeichnet seit 2017 jährlich innovative Forschungsprojekte an der Universität Tübingen aus, die sich drängenden Zukunftsfragen widmen. Der mit 300.000 Euro dotierte Preis wurde am Freitag im Rahmen des „Tübinger Fensters für Forschung (TÜFFF)“ der Universität überreicht.

Bei der Molekularen Solarthermie fungiert als Energiespeicher ein Stoff (Molekül A), der durch Sonnenlicht in eine energiereichere Form (Molekül B) umgewandelt wird. Ein Katalysator setzt die in Molekül B gespeicherte Energie wieder frei und macht sie als Wärme nutzbar. Weil es dafür Molekülpaare mit speziellen Eigenschaften brauche ‒ zum Beispiel eine hohe Energiespeicherdichte ‒ seien MOST-Systeme noch nicht auf dem Markt etabliert, sagt Holger Bettinger. Seine Arbeitsgruppe stieß auf ein Molekülpaar, das sehr gut geeignet scheint. In einem nächsten Schritt will das Team für eine bessere Absorption des Sonnenlichts sorgen und entsprechende Katalysatoren optimieren. „Wir wollen Langlebigkeit und Effizienz des Systems erforschen und so ein anwendbares MOST-System entwickeln“, erklärt der Chemiker. „Dies ist unser Beitrag zu einer CO2-neutralen und ressourcenschonenden Energieversorgung.“

„Das Projekt ist aus Sicht der Stiftung von hoher gesellschaftlicher Relevanz. Die Steigerung des Einsatzes von erneuerbaren Energien ist ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz“, begründeten die Vorstandsmitglieder Dr. Alexandra Zoller und Dr. Georg von Schönau die Auszeichnung.

Im Rahmen der Preisverleihung übergab Vorstandsvorsitzender Thomas Schwind zudem den Schlüssel für das neue „Dr. Eberle Zentrum für digitale Kompetenzen“ an die Universität. Das Lehr- und Lernzentrum wird ab 2019 Studierende sowie Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler im Einsatz digitaler Medien für Forschung und Studium ausbilden. Es wird von der Stiftung für zunächst fünf Jahre mit jährlich 200.000 Euro gefördert. 

Die Dr. K. H. Eberle Stiftung mit Sitz im baden-württembergischen Lörrach wurde aus dem Vermögen des Unternehmers Dr. Karl Helmut Eberle gegründet und engagiert sich in der Forschungs- und Innovationsförderung in Tübingen und anderen Hochschulen. Eberle, der im November 2015 im Alter von 88 Jahren starb, hatte an der Universität Tübingen Medizin studiert und war danach erfolgreich in der Immobilienbranche tätig. dreberlestiftung.de

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Im Sonderforschungsbereich „Andere Ästhetik“ (SFB 1391) untersuchen Fächer aus den Kultur- und Geisteswissenschaften Akte und Artefakte einer vormodernen, „anderen“ Ästhetik und setzen sich mit Kunstbegriffen, Kunstkonzepten und zugehörigen Praktiken auseinander, die zeitlich in Epochen vor der Begriffsprägung der Ästhetik im 18. Jahrhundert fallen. Sprecherin ist Professorin Annette Gerok-Reiter (Germanistische Mediävistik – Deutsches Seminar), an zwei der insgesamt 18 Forschungsprojekte ist die Universität Stuttgart beteiligt. 

Im SFB/Transregio „Zelluläre Mechanismen der Antibiotikawirkung und -produktion“ (ANTIBIOTIC CellMAP) untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der Biologie, Chemie und Pharmazie die biochemischen Produktions- und Wirkungsmechanismen von Antibiotika. Sprecherin ist Professorin Heike Brötz-Oesterhelt (Interfakultäres Institut für Mikrobiologie und Infektionsmedizin). Partner im Transregio-Verbund ist die Universität Bonn.

„Andere Ästhetik“ (SFB 1391)

Ästhetische Fragen erleben derzeit eine überraschende Konjunktur. Öffentliche, zum Teil heftig geführte Debatten zur Relevanz des Ästhetischen und zur Funktion der Künste lassen aufhorchen. Auch in der Forschung werden diese Fragen mit neuer Intensität diskutiert, sowohl in den Geisteswissenschaften als auch in den Gesellschafts- und Naturwissenschaften. Dabei bleibt man jedoch oft Autonomiekonzepten des 18. und beginnenden 19. Jh.s verhaftet: Kunst wird als autonom betrachtet, ein Kunstwerk folgte nur eigenen Gesetzen. Gerade damit aber droht die Frage wieder aus dem Blick zu geraten, welche Funktion die Künste in sozialer wie anthropologischer Hinsicht haben. 

Hier setzt der neue Sonderforschungsbereich an: Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen ästhetische Praktiken, Manifestationen und Konzepte in den Blick rücken, die nicht von autonomieästhetischen Positionen ausgehen. Eine solche Andere Ästhetik lässt sich – so die These – in hervorragender Weise in der Vormoderne finden, also vor dem Zeitalter der philosophischen Ästhetik. 

Der Tübinger SFB setzt in diesem Sinne bei der Aktualität der Vormoderne an. Sein wissenschaftliches Programm stützt sich auf ein breites Fächerspektrum, das neben den Literatur-, Kunst- und Musikwissenschaften, der klassischen Archäologie und der Rhetorik auch Fächer wie Linguistik, Theologie, Geschichte und Maschinelle Sprachverarbeitung umfasst. Der SFB verbindet so die moderne Debatte um die sozio-anthropologischen Funktionen des Ästhetischen mit einer neuen Grundlagendiskussion über das Verständnis ästhetischer Prozesse. Im Mittelpunkt wird das Modell einer Ästhetik stehen, die die Relation zwischen der Eigenlogik der Künste (autologische Dimension) und ihre sozialen Praxis (heterologische Dimension) ins Zentrum stellt. Von hier aus lässt sich der Beitrag vormoderner ästhetischer Akte und Artefakte für die Ästhetikforschung neu bewerten. Ziel des Forschungsverbundes ist es, auf dieser Basis die gegenwärtigen Debatten um die Relevanz des Ästhetischen historisch zu fundieren und damit auch und gerade aktuelle Fragen von Kunst und Gesellschaft gewinnbringend weiterzuentwickeln.

Kontakt:

Prof. Dr. Annette Gerok-Reiter
Universität Tübingen
Deutsches Seminar
+49-(0)7071-29-72403
a.gerok-reiterspam prevention@uni-tuebingen.de

„Zelluläre Mechanismen der Antibiotikawirkung und -produktion“ (ANTIBIOTIC CellMAP) 

Antibiotika haben – mehr als andere Therapeutika – die Lebenserwartung der Menschen verbessert. Nun entwickeln immer mehr Krankheitserreger Mehrfachresistenzen gegen die einstigen Wundermittel. Neue antibiotische Wirkstoffe werden dringend benötigt, und zurzeit sind nur wenige in der Entwicklung. In den vergangenen Jahrzehnten wurde viele Stoffe mit Hochdurchsatzscreenings auf antibakterielle Wirkung getestet ‒ mit einer enttäuschend niedrigen Erfolgsrate für die Entwicklung neuer Medikamente. Es bestehen immer noch Wissenslücken, sowohl in der Wirkungsweise von Antibiotika wie auch in der Biologie der Bakterienzellen, die den Antibiotika ausgesetzt sind. Im neuen SFB wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler daher tief in die Grundlagenforschung einsteigen. Sie wollen die vielfältigen Wirkungen von Antibiotika auf Krankheitserreger besser verstehen und auch erforschen, welchem Stress Bakterienzellen unterliegen während sie selbst Antibiotika herstellen.

Selbst bei bewährten Antibiotika, die schon seit Jahrzehnten in der Therapie eingesetzt werden, gibt es Forschungsbedarf. Man versteht häufig nicht genau, welche Wirkkaskade ein Antibiotikum in den behandelten Bakterien auslöst und welches spezielle Ereignis den Zelltod bewirkt. Viele erfolgreiche Antibiotika greifen an mehreren Stellen in den Stoffwechsel ein. Diese antibiotische Aktivität in den Zielzellen untersuchen die Wissenschaftler im Projektbereich A des neuen SFB. Ziel ist es hier, aus den molekularen Mechanismen gut wirksamer Antibiotika zu lernen, um in Zukunft neue Wirkstoffe besser auswählen und entwickeln zu können.

Etwa zwei Drittel der erfolgreich in der Antibiotikatherapie eingesetzten Wirkstoffklassen sind Naturstoffe oder chemische Abkömmlinge von solchen. Die meisten dieser Naturstoffe werden von Bakterien hergestellt, die die gleichen Maschinerien in ihren Zellen nutzen wie die „Zielbakterien“, gegen die Antibiotika eingesetzt werden. Im Projektbereich B des SFB wenden sich die Wissenschaftler daher der Antibiotikaherstellung in den produzierenden Zellen zu und wollen klären, wie diese Bakterien die Herstellung ihrer tödlichen Produkte bewältigen und welche Anpassungen im Stoffwechsel mit der Produktion einhergehen müssen.

Eine Besonderheit dieses Forschungsverbundes ist es, dass Auswirkungen auf die „Zielzellen“ und die „produzierenden Zellen“ so eng miteinander verzahnt untersucht werden. Wenn wir mehr über die Physiologie der Produzentenzellen lernen, werden wir sie zukünftig dazu bringen können, im Labor auch solche Stoffe zu produzieren, die sie heute dort nicht bilden, versprechen sich die Forscher. Denn Experten schätzen, dass das Potential, Antibiotika zu bilden, in der Natur viel größer ist, als wir bisher im Labor nachstellen können.

Kontakt:

Prof. Dr. Heike Brötz-Oesterhelt
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Zwei Tübinger Sonderforschungsbereiche verlängert

Die DFG hat hat außerdem insgesamt 27 Sonderforschungsbereiche verlängert, darunter einen an der Universität Tübinger sowie einen SFB Transregio mit Tübinger Beteiligung: 

1. SFB 923 „Bedrohte Ordnungen“ 
   Sprecher: Prof. Dr. Mischa Meier – Seminar für Alte Geschichte
   Zweite Verlängerung; Laufzeit: seit 1. Juli 2011
   Zur Homepage des SFB 923
2. SFB/TRR 156 „Die Haut als Sensor und Initiator von lokaler und systemischer Immunität“
   In Kooperation mit den Universitäten Heidelberg und Mainz
   Sprecher: Prof. Dr. Alexander Enk, Universität Heidelberg,
   Tübinger Sprecher: Prof. Dr. Martin Röcken – Universitäts-Hautklinik
   1. Verlängerung; Laufzeit: seit 1. Juli 2015 
   Zur Homepage des SFB Transregio 156

Das Projekt wurde durchgeführt von Anna Ayvazyan und Professorin Madelaine Böhme vom Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment (HEP) an der Universität Tübingen in Kooperation mit Dr. Davit Vasilyan vom Jurassica Museum in Porrentruy (Schweiz). Die Ergebnisse wurden im Journal PLOS ONE publiziert.

Kratzbarben (Gattung Capoeta) sind eine ökologisch besondere Karpfenfischgruppe. In ihrer Ernährung sind sie auf Algen spezialisiert, die sie von Steinen abkratzen. Sie leben in Flüssen trockener Landschaften. In West-Asien kommen heute mehr als 30 Arten der Kratzbarben vor. Warum es so viele Arten gibt, war bisher schwer erklärbar – die Identifizierung fossiler Karpfenarten war vor der 3D-Technologie nicht möglich. 

Die 3D-Modelle wurden mit Hilfe von Computertomographie erstellt und dienten als Grundlage für Untersuchungen von Struktur und Form der Karpfenzähne. Die 3D-Technologie liefert hochauflösende Bilder von räumlichen Details der Zahnstrukturen lebender Arten. „Diese Methode ermöglicht deshalb zum ersten Mal die Identifikation fossiler Arten“, sagt die Erstautorin der Studie, Doktorandin Anna Ayvazyan. „Wir konnten erst jetzt die erstaunliche Arten-Diversität feststellen, die bereits vor vier Millionen Jahren bestand.“

Wie die Artenvielfalt der Fische im Kaukasus entstand

Auf Grundlage der genauen Artenbestimmung können nun erstmals evolutionäre Modelle für Fischfaunen des Nahen Ostens und des Kaukasus erstellt werden. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Evolution der Kratzbarben ein Ergebnis komplexer Wechselwirkungen zwischen geologischen, biologischen und umweltbasierten Prozessen ist. Diese Faktoren steuern in einer Region Artbildungsprozesse und die geographische Verbreitung von Arten über mehrere Millionen Jahre.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nehmen an, dass sich in West-Asien vor fünf Millionen Jahren in einem riesigen Seesystem ein Artenschwarm von Kratzbarben entwickelte. Durch die Kollision der Afro-Arabischen Kontinentalplatte mit Eurasien begann sich damals das heutige Armenische Hochland um einige Kilometer zu heben. Es umfasst heute Ost-Anatolien, Nordwest-Iran, Armenien, Süd-Georgien und West-Aserbaidschan und ist zwischen 1.500 und 5000 Meter hoch. Diese Gebirgsbildungsprozesse zerteilten das Mega-Seesystem, die einzelnen Kratzbarben-Arten überlebten in getrennten Gebieten der im Hochland entspringenden westasiatischen Flüsse Euphrat, Tigris, Kura und Arax. Die geologischen Prozesse führten zur weiteren Ausdifferenzierung und Entstehung neuer Arten von Kratzbarben. 

Weltweit ist die Biodiversität durch den Menschen bedroht. Der kürzlich erschienene Bericht des UN-Biodiversitätsrates listet jede dritte Art der über 15.000 bekannten Süßwasserfische als gefährdet, insbesondere durch Umweltverschmutzung, Klimawandel, Überfischung und Staudammprojekte. Das trifft vor allem für Karpfenfische zu, die weltweit artenreichste Familie der Süßwasserfische. Sie kommen nur in stark eingegrenzten Gebieten vor (Endemismus), ihre Verbreitung hängt von Verbindungen zwischen Wasserbecken ab. Um ihrem Artensterben entgegen zu wirken, ist es wichtig zu verstehen, welche evolutiven Mechanismen diese Biodiversität erst entstehen ließen.

Publikation: 

A. Ayvazyan, D. Vasilyan, M. Böhme: Possible species-flock scenario for the evolution of the cyprinid genus Capoeta (Cypriniformes: Cyprinidae) within late Neogene lake systems of the Armenian Highland. PLOS ONE, 8. Mai 2019 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0215543 

Kontakt: 

Anna Ayvazyan
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Terrestrische Paläoklimatologie
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Die Forscher trainierten zunächst ein künstliches neuronales Netz, ein sogenanntes ‚deep learning’-Netzwerk, Objekte wie Tennisbälle, Halsschmuck, Spinnen oder Hunde auf Fotos zu erkennen. „Das Netzwerkmodell beruhte auf einem System, das in seiner Architektur dem frühen Entwicklungszustand der menschlichen Sehhirnrinde nachempfunden ist“, erklärt Andreas Nieder. „Dort hatte man entdeckt, wie Nervenzellen in verschiedenen Hierarchieebenen beim Sehen zusammenarbeiten.“ Das künstliche Netz trainierte die Objekterkennung anhand von 1,2 Millionen Bildern, die in tausend Kategorien klassifiziert wurden. Nach dem Training konnte das Netzwerk Tausende von neuen Bildern mit hoher Trefferquote richtig klassifizieren. 

Rückgriff auf bestehende neuronale Netzwerke

Gegliedert ist das Netzwerk in zwei Teile: Der eine extrahiert aus den Bildern die Merkmale des gezeigten Objekts und verwandelt diese in eine abstrakte Repräsentation; der zweite Teil ordnet die Objekte anhand der Repräsentation mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit einer Kategorie zu. „Die beiden Netzwerkteile haben wir voneinander getrennt und präsentierten nun dem ersten Teil statt Fotos von Objekten einfache Punktmuster mit ein bis 30 Punkten“, sagt Nieder. In folgenden Durchläufen wurden die Muster mit unterschiedlicher Punktform und -dichte in Variationen wiederholt. Die Forscher analysierten nun, ob die künstlichen Neurone des Netzwerks unabhängig von sonstigen Merkmalen auf die jeweils gleiche Anzahl der dargestellten Punkte reagierten. „Fast zehn Prozent der künstlichen Neurone hatten sich auf jeweils eine bestimmte Anzahl spezialisiert, obwohl das Netzwerk nie auf die Unterscheidung von Anzahlen trainiert wurde. Das Netzwerk hatte sozusagen spontan einen Zahlensinn entwickelt“, beschreibt der Wissenschaftler das Ergebnis.

Wissenschaftler hätten bereits zuvor vermutet, dass sich die Zählfähigkeit aus dem Sehsystem ent-wickelt. Grundsätzlich sei das Sehsystem mit der Erkennung sichtbarer Objekte beschäftigt. Die neue Studie zeige nun auf, wie sich aus einem künstlichen Sehsystem, das nur auf die Erkennung sichtbarer Objekte trainiert war, spontan Neurone des Zahlensinns entwickeln können. Diese ähnel-ten zudem in ihrem Funktionsverhalten echten Zahlenneuronen bei Tier und Mensch. „Der Zahlen-sinn scheint also nicht von einem bestimmten spezialisierten Hirnbereich abzuhängen, sondern greift auf neuronale Netzwerke zurück, die sich durch das Sehen gebildet haben. Dadurch lässt sich nun erklären, warum auch schon Neugeborene oder untrainierte Wildtiere einen Zahlensinn besitzen“, sagt Nieder.

Publikation:

Khaled Nasr, Pooja Viswanathan, Andreas Nieder: Number detectors spontaneously emerge in a deep neural network designed for visual object recognition. Science Advances 2019; 5:eaav7903, 8. Mai 2019

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Prof. Dr. Andreas Nieder
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Janna Eberhardt
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Das Team bezog zwölf Millionen Flusskilometer weltweit in die Studie ein. Untersucht wurde vor allem jeweils die Vernetzung des Flusses mit seinem Überschwemmungsgebiet und dem Grundwasser sowie der Stoffaustausch mit den verbundenen Biotopen – die Forscher fassen diese Eigenschaften als Konnektivität des Flusses zusammen. Diese kann als Maß gelten für den Zustand eines Flusses, der mit ihm verbundenen Ökosysteme und deren Artenvielfalt. Die Quantifizierung und Kartierung sollen außerdem als Grundlage für den Erhalt der letzten naturbelassenen Flüsse dienen und eine Priorisierung von Renaturierungsmaßnahmen unterstützen. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Ökosysteme mit großer Artenvielfalt

Frei fließende Flüsse lassen global die Ökosysteme mit der größten Artenvielfalt und Dynamik entstehen, vergleichbar tropischen Regenwäldern und Korallenriffen. Zugleich bieten Flüsse zum Beispiel für die Süßwassernutzung, Bewässerung in der Landwirtschaft, durch Fischfang und Energiegewinnung aus Wasserkraft wichtige Lebensgrundlagen für viele Millionen von Menschen. So zählte das Wissenschaftlerteam in der neuen Studie allein rund 2,8 Millionen Dämme, hinter denen Reservoire von mindestens tausend Quadratmetern Wasserfläche entstanden sind, auf den zwölf Millionen untersuchten Flusskilometern. „Das führt zur Fragmentierung des Flusslaufs und hat teilweise schwerwiegende Auswirkungen auf das ganze Flusssystem“, sagt Christiane Zarfl. Durch die Weiterentwicklung der Infrastruktur für eine steigende Zahl von Menschen seien Flüsse und ihre Ökosysteme weltweit zunehmend bedroht.

Konnektivität als Maß

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickelten in ihrer Studie eine neue Methode, um den Zustand eines Flusses zu beurteilen. Zentrales Maß ist dabei die Konnektivität eines Flusses mit Bewertungen zum freien Wasserfluss, zu den Bewegungsmöglichkeiten von Organismen sowie zum Transport von Sedimenten, organischen Stoffen, Nährstoffen und Energie. In die umfassende Untersuchung gingen vier Dimensionen ein: in Fließrichtung, flussauf- und abwärts im Flussbett; über die Flussufer hinaus, zwischen dem Hauptbett des Flusses und der Aue; in vertikaler Richtung zwischen dem Grundwasser, dem Fluss und der Atmosphäre sowie in zeitlicher Abhängigkeit bedingt durch die Jahreszeiten. Darüber beurteilte das Wissenschaftlerteam, welche Flüsse noch als frei fließend betrachtet werden können. „Heute sind sie weitgehend auf abgelegene Regionen wie die Arktis, das Amazonasbecken und das Kongobecken beschränkt“, sagt Christiane Zarfl. „In dicht bevölkerten Erdregionen wie Nordamerika, Europa und Südasien sind nur noch wenige sehr lange Flüsse frei fließend, allen voran der Irrawaddy und der Saluen.“

2015 verabschiedeten zahlreiche Nationen beim UNO-Nachhaltigkeitsgipfel in New York Nachhaltigkeitsziele, die auch den Schutz beziehungsweise die Wiederherstellung wassergebundener Ökosysteme vorsehen. Dennoch seien zurzeit mehr als 3.700 neue und große Dämme zur Wasserkraftnutzung in Planung, sagt die Wissenschaftlerin, zum Beispiel in den Balkanstaaten, im Amazonasgebiet, vor allem aber in Asien, in China und im Himalaja. Außerdem seien etwa in Indien, China und Brasilien große Bewässerungsvorhaben geplant oder bereits im Bau, die das Ausbaggern von Flüssen, ihre Kanalisierung oder den Bau von Talsperren oder Dämmen erfordern. „Wir haben nun erstmals ein umfassendes Informationssystem mit hoher Auflösung zu den Flüssen der Erde angelegt. Es soll auch dazu dienen, die Zusammenhänge und Abhängigkeiten der Ökosysteme und die Folgen künftiger Eingriffe deutlich zu machen“, erklärt Christiane Zarfl. Übergeordnetes Ziel sei die Erhaltung der letzten frei fließenden Flüsse der Erde.

Publikation:

G. Grill, B. Lehner, M. Thieme, B. Geenen, D. Tickner, F. Antonelli, S. Babu, P. Borrelli, L. Cheng, H. Crochetiere, H. Ehalt Macedo, R. Filgueiras, M. Goichot, J. Higgins, Z. Hogan, B. Lip, M. McClain, J-H. Meng, M. Mulligan, C. Nilsson, J.D. Olden, J. Opperman, P. Petry, C. Reidy Liermann, L. Saenz, S. Salinas-Rodríguez, P. Schelle, R.J.P. Schmitt, J. Snider, F. Tan, K. Tockner, P.H. Valdujo, A. van Soesbergen, C. Zarfl: Mapping the world’s free-flowing rivers. Nature, 9. Mai 2019, https://doi.org/10.1038/s41586-019-1111-9.

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In der neuen Studie stellten die Wissenschaftler ihren Probanden eine Lernaufgabe, in der diese sich in sieben Wiederholungen eine Wortliste einprägen sollten. Während sie diese Aufgabe ausführten, wurde ihre Gehirnaktivität in einem Magnetresonanztomografen (MRT) aufgezeichnet. Zwölf Stunden später wiederholten die Probanden die gleiche Aufgabe mit der bereits gelernten und einer neuen Wortliste. Die Hälfte der Personen hatte in dieser Zeit geschlafen, die andere Hälfte war wach geblieben. Wiederholtes Üben führte schon innerhalb einer Stunde dazu, dass das Gelernte mithilfe des hinteren Parietallappens, einer Region der Großhirnrinde, abgerufen wurde. Entsprechend verringerte sich die Beteiligung des Hippocampus. 

Schnelle Bildung von Gedächtnisspuren

„Dieses Muster weist auf eine schnelle Bildung von Gedächtnisspuren in der Großhirnrinde hin“, sagt Monika Schönauer. „Außerdem zeigt der Parietallappen auch nach zwölf Stunden eine stärkere Aktivität bei gelernten Wörtern im Vergleich zu neuen Wörtern, was für eine Langzeitstabilität dieser Spuren spricht.“ Allerdings blieb der Hippocampus nur dann unbeteiligt, wenn die Probanden nach der ersten Sitzung mehrere Stunden lang schliefen. Blieben sie wach, wurde er auch bei bereits bekannten Wörtern wieder benötigt, ebenso wie bei neuen Wörtern. „Damit zeigen wir, dass im Schlaf Gedächtnisprozesse ablaufen, die über das reine Wiederholen hinausgehen. Lernwiederholungen können langfristige Gedächtnisspuren anlegen. Ob die Inhalte unabhängig vom Hippocampus dauerhaft gespeichert werden können, hängt jedoch entscheidend von einer Schlafphase ab“, sagt Lea Himmer.

Der Schlaf wirkte sich im Experiment also vor allem auf den Hippocampus aus. „Wie Hippocampus und Großhirnrinde genau zusammenspielen, bleibt noch offen“, stellt Steffen Gais, der Leiter der Arbeitsgruppe, fest. „Diese Interaktion zu verstehen, ist ein wichtiger Schritt zur Weiterentwicklung der gängigen Theorien zur Gedächtnisbildung.“ Das Wissen, unter welchen Bedingungen Gedächtnisinhalte direkt in der Großhirnrinde gespeichert werden und welche Rolle der Hippocampus dabei spielt, sei auch zum grundlegenden Verständnis von Lern- und Gedächtnisstörungen von Bedeutung. 

Publikation:

L. Himmer, M. Schönauer, D. P. J. Heib, M. Schabus, S. Gais (2019): Rehearsal initiates systems memory consolidation, sleep makes it last. Science Advances, https://dx.doi.org/10.1126/sciadv.aav1695 

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Bisher hatte man kaum Ansatzpunkte, um Erdbewegungen genauer zu erfassen. Nun ist es Professor David Whipp von der Universität Helsinki und Professor Todd Ehlers von der Universität Tübingen gelungen, Daten zum Alter und der Herkunft von Flusssedimenten zu bestimmen und daraus den Umfang der Erdrutsche in der jeweiligen Region zu rekonstruieren. Außerdem konnten sie feststellen, dass die Sedimente, die aus Erdrutschungen in Bergflüsse gelangen, in der Regel nur wenige Jahre bis Jahrzehnte liegen bleiben, bis sie flussabwärts weggespült werden. Ihre Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.

Während Flüsse und Gletscher über einen langen Zeitraum stetig das Gestein auswaschen, gehören Erdrutsche zu den regellosen, stochastischen Prozessen, die aber stark zur Erosion und Sedimentation in einer Region beitragen können. „In steilen Bergregionen wie dem Himalaja könnten sogar mehr als die Hälfte des Gerölls in den Flüssen aus Erdrutschen stammen“, beschreibt Todd Ehlers, der Ko-Autor der Studie, eins der Forschungsergebnisse. „Unser Ansatz basiert ganz einfach darauf, aus einer Handvoll Sand aus dem Fluss über chemische und physikalische Messungen das Alter und die Herkunft der Sedimente festzustellen“, erklärt er. 

Gestein, das ursprünglich aus dem Erdinnern stammt, kühlt über die Jahrtausende auf dem Weg an die Erdoberfläche immer weiter ab. Unterhalb fester Temperaturgrenzen schließt das Gestein die Isotopenverhältnisse bestimmter Elemente, also der Verteilung von Atomkernen mit unterschiedlicher Masse, ein. Diese verändern sich nicht mehr. Über die Messung der Isotopenverhältnisse in Verbindung mit umfangreichen bestehenden Erfahrungswerten zur Verteilung der Elemente im Gestein können die Wissenschaftler mithilfe von Computersimulationen Aufschluss über das Alter und die Herkunft der Flusssedimente gewinnen. Daraus wiederum können sie die Erdbewegungen in der Region stromaufwärts von der Stelle der Probennahme auch quantitativ rekonstruieren. In früheren Studien sei es nicht möglich gewesen zu bestimmen, wie oft Erdrutsche auftreten und welchen Anteil sie an der Erosion im Vergleich mit anderen Erosionsprozessen wie Flüssen oder Gletschern haben. „Wir konnten in unserer Studie diese Grenzen überwinden“, sagt Ehlers.

Starker Monsunregen wäscht die Landschaft rein

Durch Messdaten, die aus Proben von der gleichen Entnahmestelle stammen, aber in zeitlichem Abstand gewonnen wurden, konnten die Forscher auch die Verweildauer der Sedimente im Fluss errechnen. „Das Sediment in diesen steilen Gegenden wird überraschend schnell stromabwärts transportiert“, sagt David Whipp, der Hauptautor der Studie. „Während Sedimente in vielen Flusssystemen für Zehntausende von Jahren abgelagert werden, legen unsere Ergebnisse nahe, dass das Geröll in den steilen Bergen des Himalajas nicht länger als zehn Jahre im Flusssystem bleibt.“ Diese Befunde lassen die immensen Kräfte des Wassers erkennen, das in den Bergen des Himalajas in der jährlichen Monsunzeit riesige Sedimentmassen flussabwärts transportiert.

Publikation:

D. M. Whipp, T. A. Ehlers: Quantifying landslide frequency and sediment residence time in the Nepal Himalaya. Science Advances, Online-Veröffentlichung 24. April 2019, https://dx.doi.org/10.1126/sciadv.aav3482 

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Das Team hatte Computersimulationen durchgespielt, um die Muster grundlegender Evolutionsprozesse zu untersuchen. Dazu gehören die allmähliche Verbreitung genetischer Veränderungen  und die menschliche Neigung, sich bei der Partnerwahl eher mit ähnlichen  Partnern fortzupflanzen. Zudem tendieren Menschen dazu, ihren Lebensraum zu erweitern und dabei in das Territorium benachbarter Gruppen vorzudringen. Auch wiederholte Simulationen dieser Parameter zeigten, dass schon solch grundlegende evolutionäre Gesetzmäßigkeiten zu Wanderbewegungen führen könnten, sagt Paul Bons.

Darüber hinaus errechnete das Team den statistisch gesehen wahrscheinlichsten Ausgangspunkt einer Wanderbewegung: In der größten zusammenhängenden besiedelten Fläche. „Dies war während der Eiszeit im Mittelpleistozän (vor mehr als 126 000 Jahren) der afrikanische Kontinent“, sagt Bons. Andere Kontinente hätten kleinere und weniger kompakte Flächen aufgewiesen, die beispielsweise durch Berge und Küstenlinien unterbrochen wurden. „Demzufolge war Afrika der wahrscheinlichste Ausgangspunkt für unsere Spezies, und deshalb gehen die Wanderrouten dieser Zeit überwiegend von Zentralafrika aus.“

Äußere Faktoren, wie beispielsweise Veränderungen des Klimas, wurden in der Studie bewusst außen vor gelassen, um zu zeigen, dass diese nicht zwingend die Verbreitung des modernen Menschen erklären ‒ auch wenn sie den Verlauf möglicherweise beeinflusst haben. „Migration tritt immer wieder auf, ohne notwendigerweise von Umweltfaktoren abhängig zu sein“, erklärt Bons. „Jeder großen Wanderbewegung gehen viele kleine voraus ‒ und dies konnte dazu führen, dass sich eine Menschenart weltweit verbreitete.“

Publikation:

Bons, P.D., Bauer, C.C., Bocherens, H., de Riese, T., Drucker, D.G., Francken, M., Menéndez, L., Uhl, A., van Milligen, B.P., Wißing, C. (2019) Out of Africa by spontaneous migration waves. PLOS ONE.  http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0201998

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Von der Werbung im Internet bis zur personalisierten Medizin: Autonom lernende Maschinen machen nicht nur Schlagzeilen, sie prägen auch längst unseren Alltag. Ihr Einsatz lässt auf wichtige Fortschritte beispielsweise in Fahrzeugsicherheit oder Krebstherapie hoffen und verschafft Wissenschaftlern neue Einblicke in die Geheimnisse des Lebens und des Kosmos. Das maschinelle Lernen beschäftigt sich mit Algorithmen, die aus Daten „Erfahrungen“ sammeln und so Muster und Gesetzmäßigkeiten identifizieren. Es ist somit Haupttreiber der aktuellen Fortschritte im Bereich der künstlichen Intelligenz.

Der forschungsorientierte Studiengang ist eng an die Forschung vor Ort angebunden und bietet Studierenden die Möglichkeit, sich auf konkrete Anwendungsbereiche in der Informatik und Teilbereichen wie Computer Vision, Bioinformatik, Neurowissenschaften, Medizininformatik, Kognitionswissenschaften, Linguistik oder Robotik zu spezialisieren. „Im maschinellen Lernen entwickeln sich die Dinge gerade sehr schnell. Ein heute vielversprechender Ansatz kann morgen schon passé sein“, erklärt die Informatikerin Ulrike von Luxburg. „Daher gestalten wir den Studiengang so flexibel wie möglich. Es gibt nur wenige Pflichtveranstaltungen, Studierende können ihre Schwerpunkte frei setzen.“ Zudem können sie auch überfachliche Qualifikationen erwerben, etwa durch Vorlesungen in Jura, Philosophie oder Ethik.

Als eine der Sprecherinnen des neuen Exzellenzclusters „Maschinelles Lernen: Neue Perspektiven für die Wissenschaft“ hat Luxburg gemeinsam mit ihren Kollegen Matthias Hein, Philipp Hennig und Kay Nieselt die Initiative ergriffen, für das boomende Fach das Lehrangebot in Form eines Masterstudiengangs zu bündeln. „Die Universität Tübingen hat sich Forschung mit gesellschaftlicher Verantwortung und Relevanz zur Maxime gemacht. Wir wollen Fachleute ausbilden, die nicht nur die Chancen der neuen Technologien, sondern auch ihre Risiken verstehen, bedenken, und minimieren können“, sagt Philipp Hennig. „Intelligente Maschinen werden die Welt verändern. Diesen Prozess dürfen wir nicht anderen überlassen. Unsere Studierenden sollen den Anspruch haben, ihn selber zum Guten mit zu gestalten.“ 

Voraussetzung für Studierende sei ein gutes mathematisches Grundlagenwissen, erklärt Kay Nieselt, Studiendekanin im Fachbereich Informatik, wo der Studiengang angesiedelt sein wird. „Es ist nicht wesentlich, ob jemand einen Bachelor in Informatik, Mathematik oder Physik mitbringt. Hauptsache, die Grundlagen sind da: Programmieren, Algorithmen, Datenstrukturen und sehr viel Mathematik.“ Da alle Lehrveranstaltungen des internationalen Studienganges ausschließlich auf Englisch angeboten würden, seien entsprechende Sprachkenntnisse ebenfalls eine Zugangsvoraussetzung. 

Tübingen gehört zu Deutschlands führenden Forschungsstandorten für maschinelles Lernen. Etwa 40 Prozent der deutschen Fachveröffentlichungen in diesem Bereich kommen aus der schwäbischen Universitätsstadt. Die Universität Tübingen ist Teil des Forschungsverbunds Cyber Valley Initiative und Standort des Kompetenzzentrums für Maschinelles Lernen, das vom Bundesforschungsministerium gefördert wird. 

Bewerbungen zum Start im Wintersemester 2019/20 sind bis 30. April 2019 möglich, alle Informationen zum Studiengang „Maschinelles Lernen“ unter https://uni-tuebingen.de/fakultaeten/mathematisch-naturwissenschaftliche-fakultaet/fachbereiche/informatik/studium/studiengaenge/machine-learning/

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Pyrit, besser als Katzengold bekannt, ist das häufigste Eisen-Schwefel-Erz unserer Erde. Pro Jahr werden schätzungsweise fünf Millionen Tonnen Pyrit hauptsächlich in marinen Sedimenten gebildet. Über geologische Zeiträume und komplexe biogeochemische Mechanismen führte dies zu einer Stabilisierung des heutigen Sauerstoffgehalts in der Luft. Gleichzeitig ist bekannt, dass Pyrit bereits auf der Ur-Erde in marinen Hydrothermalquellen gebildet wurde, die derzeit als die wahrscheinlichste Wiege des Lebens angenommen werden. Hier wird die Pyritbildung als der entscheidende energieliefernde Prozess für einen autokatalytischen Stoffwechsel diskutiert, aus dem später Leben hervorging. Bisher war die Pyritbildung als ein rein (geo-)chemischer Prozess bekannt. Doch jetzt hat das Forscherteam entdeckt, dass auch Bakterien aus der Umwandlung von Eisensulfid und Schwefelwasserstoff zu Pyrit Energie zum Leben gewinnen können. Dies haben Professor Michael Pester vom Leibniz-Institut DSMZ zusammen mit Joana Thiel sowie Professor Bernhard Schink von der Universität Konstanz und Dr. James M. Byrne sowie Professor Andreas Kappler von der Universität Tübingen unter Laborbedingungen genauer untersucht.

Die Wissenschaftler reicherten unter Sauerstoffausschluss Umweltmikroorganismen aus verschiedenen Sedimenten und Kläranlagen an, wobei sie die chemischen Verbindungen Eisensulfid, Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid als einzige Substrate anboten. Mithilfe modernster Messmethoden konnten die Wissenschaftler feststellen, dass daraus Pyrit sowie Methan gebildet wurden. Dies geschah allerdings nicht über Nacht, sondern über sehr lange Zeiträume von mehreren Monaten bis zu einem halben Jahr, was auf die magere Energieausbeute aus diesem Prozess schließen lässt. Dabei waren die Prozesse der Pyrit- und Methanbildung eng miteinander verwoben und voneinander abhängig. Interessanterweise zeigten die Anreicherungen aus Kläranlagen die höchsten Aktivitäten und können jetzt als Modellsystem für die Entschlüsselung dieses wahrscheinlich sehr alten Stoffwechsels herangezogen werden, der auch heute noch Mikroorganismen, die tief in marinen Sedimenten begraben sind, vor dem Hungertod rettet.

Publikation:

Thiel J., Byrne J. M., Kappler A., Schink B., Pester M. (2019) Pyrite formation from FeS and H2S is mediated through microbial redox activity. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., in press. 
https://doi.org/10.1073/pnas.1814412116

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Während der letzten Eiszeit, im Spätpleistozän, teilten sich in Europa mindesten zwei Menschentypen den Lebensraum, der Neandertaler und der moderne Mensch Homo Sapiens. Die Neandertaler lebten über einen Zeitraum von mehreren tausend Jahren zeitgleich mit den ersten modernen Menschen, bevor sie vor etwa 40.000 Jahren ausstarben. Als mögliche Gründe für ihr Verschwinden nahm man bislang unter anderem an, dass sie weniger flexibel in der Wahl ihrer Nahrung waren und vermutlich weniger mobil als moderne Menschen, sich also in einem kleineren Radius bewegten.

In der aktuellen Studie verglichen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler stabile Isotopenwerte von menschlichen und tierischen Knochenresten aus den Höhlen von Troisième caverne of Goyet, Spy und Scladina in Belgien sowie die Fundstätte Lommersum in Nordrhein-Westfalen.

Isotopen sind Varianten eines Atoms mit unterschiedlichem Gewicht, ihre Anreicherung im Knochenkollagen reflektiert die Ernährung, gemäß des Ausspruchs „Man ist was man isst“. Das Verhältnis von Stickstoffisotopen zeigt beispielsweise, ob sich jemand pflanzlich oder mit Fleisch ernährte. Außerdem lässt sich durch die sogenannte „Isotopensignatur“ die regionale Herkunft eines Nahrungsmittels nachvollziehen.

Goyet ist die einzige Grabungsstelle Europas, an der sowohl Skelettreste von letzten Neandertalern als auch von sehr frühen modernen Menschen gefunden wurden. „Wir konnten hier die Ökologie beider Menschenformen detailliert rekonstruieren und vergleichen“, sagt Christoph Wißing. Zudem untersuchte er fossile Reste der jüngsten datierten Neandertaler aus der naheliegenden Grabungsstelle Spy; die deutsche Grabungsstelle Lommersum lieferte Hinweise zum damaligen Ökosystem.

Die Ergebnisse zeigen, dass sich das Ernährungsspektrum von Neandertalern und modernen Menschen weniger unterschied als gedacht: Beide jagten bevorzugt große Pflanzenfresser wie Mammuts und Nashörner, aber auch Rentiere. Besonders das Mammut war als Beutetier sehr wichtig. „Es war zu dieser Zeit scheinbar ‚Ernährungstrend‘, sich auf die riesigen, an Kälte angepassten Großsäuger zu spezialisieren“, sagt Wißing. „Andere Fundstellen in Europa deuten auf ähnliche Ergebnisse hin.“ 

Zudem weisen die Analysen auf ein relativ intaktes Ökosystem während der Zeit der letzten Neandertaler hin. Massive Veränderungen, sogenannter ökologischer Stress, können erst festgestellt werden, als der moderne Mensch die europäische Bühne betritt. Von da an lasse sich erhöhter Druck besonders auf Mammutpopulationen nachweisen. „Diese Herdentiere mit relativ langsamen Reproduktionszyklen wurden vermehrt gejagt, wohl auch von den in größerer Zahl auftretenden, modernen Menschen. Der Einfluss des modernen Menschen auf das Ökosystem war bereits mit dem frühen Auftreten in Europa intensiver als der des Neandertalers.“

Auch stellte das Team prägnante Unterschiede im Mobilitätsverhalten der Menschengruppen fest, die an den verschiedenen Fundstellen gelebt hatten: So jagten die Neandertaler von Spy als „Einheimische“ ihrer Beutetiere im Umkreis. Die Goyet-Neandertaler hatten nur wenig Beutetiere aus dem direkten Umfeld auf dem Speiseplan und waren offensichtlich „Ortsfremde“. An ihren Skeletten finden sich zudem Belege für intensiven Kannibalismus, die noch Rätsel aufgeben. Ein Großteil der menschlichen Knochen ist mit Schnittspuren und Markern versehen, die auf eine Entfleischung deuten; einige wurden als Werkzeuge genutzt. Im Gegensatz dazu sind die Knochen der Spy-Neandertaler unfragmentiert erhalten. „Die Opfer des Kannibalismus kamen nicht aus dem lokalen Ökosystem“, erklärt Wißing. „Es ist unklar, wer sich hier kannibalistisch ernährte, aus welcher Gegend die Neandertaler von Goyet ursprünglich kamen und ob sie in Goyet starben oder nur ihre Knochen dorthin transportiert wurden.“

Eine These bestätigte sich jedoch in der aktuellen Studie: Scheinbar bewegten sich Neandertaler aus beiden Orten eher homogen in Gruppen, während die modernen Menschen individuell mobiler waren. Die Wissenschaftler vermuten, dass sie eventuell auch über die Region hinweg vernetzt waren. „Dies führte zu einer intensiveren Ressourcennutzung und den genannten Eingriffen in Ökosysteme, aber auch zu einem effizienteren Austausch von Ideen und Menschen“, sagt Wißing. „Vielleicht verschaffte dieses andere Konzept der Landschaftsnutzung bzw. der Verbund durch große soziale und kulturelle Netzwerke dem modernen Menschen den entscheidenden Vorteil.“

Publikation:

Christoph Wißing, Hélène Rougier, Chris Baumann, Alexander Comeyne, Isabelle Crevecoeur, Dorothée G. Drucker, Sabine Gaudzinski-Windheuser, Mietje Germonpré, Asier Gómez-Olivencia, Johannes Krause, Tim Matthies, Yuichi I. Naito, Cosimo Posth, Patrick Semal, Martin Street, Hervé Bocherens. Stable isotopes reveal patterns of diet and mobility in the last Neandertals and first modern humans in Europe. Scientific Reports, www.nature.com/articles/s41598-019-41033-3

Animationen:

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Animationen: Pictures & 3D: Eric Dewamme, Copyright: RBINS / DIGIT-3 Belspo, Licence: CC BY NC ND 

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Wirkstoffe für den pharmazeutischen oder landwirtschaftlichen Gebrauch haben ihren Ursprung oft in Naturstoffen. Diese können aus komplexen chemischen Strukturen bestehen, aber auch verhältnismäßig einfach aufgebaut sein. Oft liegt die Genialität solcher Wirkstoffe in ihrer Einfachheit: Sogenannte „Antimetabolite“ (von Metabolimus=Stoffwechsel) treten in Wechselwirkung mit lebenswichtigen Prozessen in der Zelle, indem sie Stoffwechselprodukte nachahmen. Das Ergebnis ist eine Störung des betroffenen biologischen Prozesses, was zur Wachstumshemmung oder gar zum Tod der betroffenen Zelle führen kann.

Das Tübinger Forschungsteam aus der Chemie und Mikrobiologie stieß nun auf einen sehr ungewöhnlichen Antimetaboliten mit bestechend einfacher chemischer Struktur: Ein Zuckermolekül mit dem wissenschaftlichen Namen „7-desoxy-Sedoheptulose (7dSh)“. Anders als gewöhnliche Kohlenhydrate, die in der Regel als Energiequelle für Wachstum dienen, hemmt diese Substanz das Wachstum verschiedener Pflanzen und Mikroorganismen, wie zum Beispiel Bakterien und Hefen. Der Zucker blockiert dabei ein Enzym des sogenannten Shikimatwegs, eines Stoffwechselweges, der nur in Mikroorganismen und Pflanzen vorkommt. Aus diesem Grund stufen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den Wirkstoff als unbedenklich für Menschen und Tiere ein und wiesen dies auch bereits in ersten Untersuchungen nach.

Der seltene Desoxy-Zucker wurde aus Kulturen des Süßwasser-Cyanobakteriums Synechococcus elongatus isoliert, das in der Lage ist, das Wachstum verwandter Bakterienstämme zu hemmen. Auf der Suche nach der Ursache für diese Wachstumshemmung gelang es den Forschern, die Struktur des Naturstoffes zu entschlüsseln. Dank einer neu entwickelten Methode zur Herstellung von 7dSh, einer sogenannten chemoenzymatischen Synthese, konnten umfangreiche Studien zur Aufklärung des molekularen Wirkprinzips durchgeführt werden.

Im Detail lieferte eine moderne Technik, die sogenannte gekoppelte hochauflösende Massenspekt-rometrie, genaue Einblicke in die Wirkweise des entdeckten Hemmstoffes (Inhibitors): 7dSh blockiert die DHQS (Dehydrochinatsynthase), ein Enzym des Shikimatwegs. Einer der bislang bekanntesten Inhibitoren dieses Stoffwechselwegs ist das umstrittene Unkrautvernichtungsmittel Glyphosat. „Anders als bei Glyphosat handelt es sich bei dem neu entdeckten Desoxy-Zucker um ein reines Naturprodukt. Wir erwarten für 7dSh eine gute Abbaubarkeit und eine geringe Ökotoxizität“, sagt Dr. Klaus Brilisauer. 7dSh hemme das Pflanzenwachstum vielversprechend. „Wir sehen hier eine hervorragende Chance, es als natürliches Herbizid einzusetzen.“

Langfristiges Ziel sei, umstrittene Herbizide und damit auch deren gesundheitlich bedenklichen Abbauprodukte langfristig ersetzen zu können, so die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Die Wirksamkeit im Feld, Abbaubarkeit im Boden und Unbedenklichkeit gegenüber Nutztieren und Mensch müssten für 7dSh jedoch in umfassenden Langzeitstudien weiter erforscht werden.

Publikation:

Klaus Brilisauer, Johanna Rapp, Pascal Rath, Anna Schöllhorn, Lisa Bleul, Elisabeth Weiß, Mark Stahl, Stephanie Grond, Karl Forchhammer. Cyanobacterial antimetabolite 7-deoxy-sedoheptulose blocks the shikimate pathway to inhibit the growth of prototrophic organisms. Published in Nature Communications (February 1st, 2019). DOI: 10.1038/s41467-019-08476-8

Kontakt:

Dr. rer nat. Klaus Brilisauer
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Institut für Organische Chemie
Interfakultäres Institut für Mikrobiologie und Infektionsmedizin
+49 7071 29-74642
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Prof. Dr. Karl Forchhammer (Interfakultäres Institut für Mikrobiologie und Infektionsmedizin)
Prof. Dr. Stephanie Grond (Institut für Organische Chemie)

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Andrew C. Sorensen absolvierte 2004 seinen Bachelor in Geologie und Geschichte am Cornell College in Mt. Vernon, Iowa, USA. Nach sechs Jahren praktischer Tätigkeit als Feldarchäologe und Geomorphologe an der University of Iowa wechselte er für ein Masterstudium in Paläolithischer Archäologie an die Faculty of Archaeology der Universität Leiden, das er 2012 beendete. 2018 wurde er dort promoviert und forscht seither als Postdoc im Rahmen der „Human Origins Group“.

Feuer ist bis heute eine bedrohliche und gleichzeitig faszinierend Urgewalt. Seine Kontrolle und erst recht die gezielte Herstellung waren wichtige Schritte auf dem Weg der menschlichen Entwicklung, heute gründet ein Großteil unserer Lebenswelt auf der Beherrschung von Energiequellen. Doch die Ursprünge dieses menschlichen Verhaltens liegen weitgehend im Dunkeln. Sorensen hat sich der Frage gewidmet, wann Menschen anfingen Feuer herzustellen. Sichere Hinweise gibt es in Europa nur für anatomisch moderne Menschen; häufig wird bezweifelt, dass auch Neandertaler in der Lage waren, Feuer herzustellen.

Sorensen hat diese Frage aus verschiedenen Perspektiven beleuchtet. Er untersuchte kritisch die Annahme, Neandertaler hätten nur das Feuer von Blitzeinschlägen genutzt und auch dies nur selten, weil in der Eiszeit Gewitter weniger häufig vorkamen. Zudem entwickelte er mit einem Kollegen das computergestützte Model „fiReproxies“, mit dem sich bewerten lässt, ob erhitzte Steine ein Hinweis auf Feuernutzung sind, wenn sonstige Spuren für Feuerstellen fehlen.

Der wichtige dritte Teil seiner Arbeit war die Suche nach direkten Hinweisen auf die Herstellung von Feuer. Einer der frühesten Belege dafür war bislang eine Knolle aus dem Mineral Schwefelkies (auch Pyrit genannt) mit Gebrauchsspuren: Sie wurde in den ca. 40.000 Jahre alten Aurignacienschichten des Vogelherd gefunden, eine der 2017 als UNESCO-Welterbestätten ausgezeichneten Höhlen der Schwäbischen Alb. Teile steinzeitlicher Feuerzeuge wie diese Knolle sind allerdings in der Regel schlecht erhalten. Sorensen nahm sich daher Feuersteingeräte vor, die ergänzend zum Schlagen von Funken gedient haben könnten. Ein von ihm mitentwickeltes Modell geht davon aus, dass Neandertaler nicht bestimmte Werkzeugtypen als Feuerschläger benutzten, sondern Feuersteinstücke, die gerade zur Hand waren. Sorensen suchte hier nach mikroskopisch feinen Spuren und fand schließlich ‒ nach Rückschlägen ‒ an Steingeräten von Neandertalern geringe Überreste von Pyrit  sowie Gebrauchsspuren, die auf das Schlagen harter Mineralien zurückzuführen sind.

„Es ist das große Verdienst von Andrew Sorensen, mit verschiedenen neuen Ansätzen Bewegung in eine lange und festgefahrene Kontroverse gebracht zu haben“, sagt die Archäologin PD Dr. Miriam Noël Haidle, Laudatorin und Wissenschaftliche Koordinatorin der Forschungsstelle „The Role of Culture in Early Expansions of Humans“ der Heidelberger Akademie der Wissenschaften. „Seine Herangehensweise bietet das Potenzial, Hinweise auf Feuerherstellung nicht nur bei Neandertalern während der letzten Eiszeit festzustellen, sondern Spuren möglicherweise auch noch in früheren Zeiten zu finden.“

Der Förderpreis wird am Donnerstag, 7. Februar um 11 Uhr im Fürstenzimmer auf Schloss Hohentübingen (Burgsteige 11) verliehen. Medienvertreterinnen und -vertreter sind dazu herzlich eingeladen. Im Vorfeld besteht die Möglichkeit zu einem Pressegespräch mit dem Preisträger: Um 10 Uhr im Institut für Ur- und Frühgeschichte und Archäologie des Mittelalters (Büro Professor Nicholas Conard, Schloss Hohentübingen, Eingang gegenüber Fürstenzimmer). Dafür bitten wir um kurze Anmeldung unter antje.karbespam prevention@uni-tuebingen.de.

Der mit 5000 Euro dotierte Förderpreis für Urgeschichte und Quartärökologie ist von der Mineralwassermarke EiszeitQuell gestiftet und wird in diesem Jahr zum 21. Mal verliehen. 

Kontakt:

Professor Nicholas Conard
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„Künstliche Flüsse“ und riesige Rohre, also gewaltige Wassertransferanlagen, sollen in Zukunft die weltweite Wasserversorgung gewährleisten, denn Klimawandel, Industrie und Landwirtschaft lassen in manchen Regionen das Wasser knapp werden. In einigen Ländern, beispielsweise in China und den USA, sind WTMP bereits heute ein wichtiger Faktor. Zum Beispiel verbindet der knapp 1500 km lange Süd-Nord-Kanal Chinas wasserreichen Süden mit dem durstigen Norden, in dem sich unter anderem die Hauptstadt Peking befindet. 

„Wassertransfer-Megaprojekte können für die Menschen in den betroffenen Regionen viele Vorteile bringen“, erklärt Shumilova. „Gleichzeitig gibt es aber häufig auch negative Auswirkungen auf sozialer, wirtschaftlicher und ökologischer Ebene; vor allem in den Gebieten, denen Wasser entnommen wird.“ Wasser gehe verloren durch Verdunstung oder Lecks, Regionen versalzten, Schadstoffe und invasive Arten könnten sich besser ausbreiten. Außerdem gebe es ein höheres Konfliktpotential zwischen Ländern, die dasselbe Flusseinzugsgebiet teilten. 

„Wir haben Informationen zu allen aktuell bestehenden und bis zum Jahr 2050 geplanten Wassertransfer-Megaprojekten in einer Datenbank gesammelt“, erklärt Zarfl. „Wichtige Daten waren für uns beispielsweise die Wassermenge, die transferiert wird, die zu überwindende Entfernung, die geplanten und tatsächlichen Kosten und der Zweck des Wassertransfers“. Als WTMP gelten Bauprojekte, die über 1 Milliarde US-Dollar kosten, mindestens 190 Kilometer überwinden oder mehr als 0,23 km³ Wasser pro Jahr transportieren. Wenn alle im Bau befindlichen und geplanten Großprojekte fertiggestellt sind, werden die WTMP zusammen 1910 km³ Wasser transportieren; das ist etwa die 26-fache jährliche durchschnittliche Wassermenge des Rheins. Hintereinandergelegt sind sie etwa doppelt so lang wie der Äquator, über 80.000 Kilometer. Die Gesamtkosten aller Bauvorhaben schätzen die Forscherinnen und Forscher auf voraussichtlich 2700 Milliarden US-Dollar.

Bislang wurden allerdings weder die Parameter der WTMP noch die Auswirkungen von einer zentralen Stelle gesammelt. Diese Lücke schließt das Forschungsprojekt und schafft damit eine Voraussetzung für international vereinbarte Kriterien, die den Aufbau, die Leistungsfähigkeit und die Auswirkungen der künstlichen Flüsse auf Mensch und Umwelt vergleichbarer machen. „Bei der Planung künftiger Megaprojekte wird es somit leichter, Kosten und Umweltfolgen einzuschätzen und dem Nutzen gegenüberzustellen“, erläutert Zarfl. „In künftigen Forschungen möchten wir vor allem die Auswirkungen dieser gewaltigen Projekte untersuchen und die Risiken, die damit verbunden sind.“

Publikation: 

Oleksandra Shumilova, Klement Tockner, Michele Thieme, Anna Koska, Christiane Zarfl: Global Water Transfer Megaprojects: A Potential Solution for the Water-Food-Energy Nexus? In: Frontiers in Environmental Science. doi.org/10.3389/fenvs.2018.00150 

Kontakt: 

Prof. Dr. Christiane Zarfl 
Universität Tübingen 
Umweltsystemanalytik
+49 7071 29-76076
christiane.zarflspam prevention@uni-tuebingen.de

Pressekontakt:

Eberhard Karls Universität Tübingen 
Hochschulkommunikation 
Dr. Karl Guido Rijkhoek
Leitung 

Antje Karbe 
Pressereferentin
+49 7071 29-76789
Telefax +49 7071 29-5566 
antje.karbespam prevention@uni-tuebingen.de

www.uni-tuebingen.de/universitaet/aktuelles-und-publikationen.html

Das Verbundvorhaben wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) in der Förderlinie „Erfolg mit MINT - Neue Chancen für Frauen“ gefördert.

DokIT möchte erforschen, unter welchen Bedingungen Informatikerinnen promovieren und zur Erhöhung der Promotionsquote von Frauen in diesem Bereich beitragen. „Wir wollen, dass sich der Anteil junger Frauen in Führungs- und Forschungspositionen im MINT-Bereich erhöht und ihr Potenzial besser in die Innovationskultur Deutschlands und den digitalen Wandel eingebunden wird“, sagt die Koordinatorin des Vorhabens, Prof. Dr. Dorothee Alfermann von der Universität Leipzig. Das Forschungs- und Transferprojekt will zu einer Förderung gender- und herkunftsunabhängiger Bildungs- und Zukunftschancen sowie einem Kulturwandel in Wissenschaft und Unternehmen im MINT-Berufssegment beitragen.

In den Hochschulen der Bundesrepublik Deutschland sind derzeit nach Angaben des Statistischen Bundesamts etwa 4000 Männer und weniger als 1000 Frauen mit dem Ziel einer Promotion in einem Fachbereich der Informatik einschließlich Fächern wie Wirtschaftsinformatik und Medieninformatik eingeschrieben. Ein erfolgreicher Abschluss der Promotion wird jährlich von etwa 950 männlichen Promovenden und im Vergleich dazu von nur 150 weiblichen Promovenden erreicht. Umso alarmierender ist die Tatsache, dass die Zahl der Promovendinnen seit Jahren stagniert, aber die der Promovenden steigt. Auf welche Ursachen diese Befunde zurückzuführen sein könnten, untersucht das Verbundprojekt mit qualitativen sowie quantitativen Befragungen von Promovendinnen und Promovenden in der Informatik. Neben dem Vergleich der finanziellen und sozialen Situation von IT-Doktorandinnen und IT-Doktoranden interessiere ebenfalls, welche Erwartungen, Ziele und Förderungen sie erhalten haben und welche fehlen.

Parallel zu den Befragungen wird im Rahmen des Projekts ein Doktorandinnen-Netzwerk aufgebaut, das den Doktorandinnen die Möglichkeit bietet, fachlichen Austausch zu pflegen und sozialpsychologisch wichtige Unterstützung durch Gleichgesinnte wie auch durch Expertinnen und Experten zu finden. Dieses Ziel soll eine im Projekt aufzubauende und zu evaluierende Cloud-Plattform unterstützen.

Pressemitteilung der Universität Leipzig

Weitere Informationen:

Universität Leipzig
Prof. Dr. Dorothee Alfermann
alfermannspam prevention@uni-leipzig.de

Universität Tübingen
Juniorprofessorin Dr. Enkelejda Kasneci
enkelejda.kasnecispam prevention@informatik.uni-tuebingen.de

Das Leben der Neandertaler, die vor ungefähr 400.000 bis 40.000 Jahren das westliche Eurasien besiedelten, wurde lange Zeit als rau und gefährlich dargestellt. Diese Vorstellung beruhte zumindest teilweise auf einer vermeintlich ungewöhnlich hohen Verletzungsrate, die durch Fossilien von Neandertalern belegt schien. Meistens finden sich die Verletzungen am Kopf. Als mögliche Gründe wurden ein gewaltgeprägtes Sozialverhalten, der Lebensstil als Jäger und Sammler in der Eiszeit, der ein hohes Unfallrisiko mit sich brachte, oder Angriffe von Raubtieren wie Höhlenbären oder Höhlenhyänen vermutet. „Man glaubt außerdem, dass Neandertaler Kurzdistanzwaffen wie Stoßspeere für die Jagd nutzten, mit denen sie ihrer Beute gefährlich nahe kamen“, erklärt Katerina Harvati. „All diese Annahmen über die Neandertaler und ihr verletzungsreiches Leben basierten jedoch bisher vor allem auf der Untersuchung von Einzelfällen.“

Untersuchung von mehreren Hundert Fossilien

In seiner neuen Studie untersuchte das Tübinger Forscherteam in einer quantitativen, populationsweiten Analyse die Häufigkeit von Schädelverletzungen von Neandertalern und modernen Menschen des Jungpaläolithikums aus dem westlichen Eurasien. Die Wissenschaftler trugen einen neuen Datenbestand an Knochen von mehreren Hundert Fossilien mit und ohne Verletzungsspuren zusammen, und analysierten die Daten mittels statistischer Modelle. Sie bezogen dabei das Geschlecht, das Sterbealter, die geografische Verteilung der Funde sowie den Erhaltungszustand der Knochen ein. Der fundierte Vergleich der Verletzungsraten ergab keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. „Entgegen früherer Annahmen müssen wir nun die Hypothese verwerfen, nach der Neandertaler häufiger an Kopfverletzungen litten als moderne Menschen“, sagt Katerina Harvati. „Daher müssen auch die Vorstellungen überdacht werden, dass Neandertaler gewalttätig waren oder gefährlichere Jagdmethoden nutzten.“

Sowohl bei Neandertalern als auch bei frühen modernen Menschen stellten die Forscher mehr Verletzungen bei Männern als bei Frauen fest. „Ein solches Muster kennen wir von zeitlich späteren Populationen. Es lässt sich zum Beispiel durch Arbeitsteilung zwischen Männern und Frauen erklären, durch die Männer möglicherweise eine größere Verletzungsgefahr hatten, oder durch andere kulturell bedingte geschlechtsspezifische Verhaltensweisen und Aktivitäten“, erläutert die Forscherin.

Unterschiedliche Verletzungsraten bei jungen Menschen

Bei der Auswertung ihrer Daten stießen die Forscher jedoch auch auf einen bemerkenswerten Unterschied: „Während die Verletzungshäufigkeit der beiden Menschenarten insgesamt gleich ist, stellten wir altersabhängige Unterschiede bei der Verletzungshäufigkeit fest“, sagt Judith Beier, die Erstautorin der Studie. Eine mögliche Erklärung sei, dass junge Neandertaler größeren Verletzungsgefahren ausgesetzt waren als ihre Altersgenossen unter den modernen Menschen des Jungpaläolithikums. „Denkbar ist aber auch, dass sich die langfristige Lebenserwartung nach einer nicht-tödlichen Verletzung zwischen den Arten unterschied.“ Dieses altersabhängige Muster sei ein neuer Befund, sagt Katerina Harvati. „Insgesamt legen unsere Ergebnisse jedoch nahe, dass der Lebensstil der Neandertaler nicht gefährlicher war als der unserer Vorfahren, den frühen modernen Europäern.“

Die Höhlen liegen in der Gemeinde Rully im Départment Saône-et-Loire. „Weil die Dichte paläolithischer Fundstellen hier besonders hoch ist, vermuteten die Forscher schon eine Weile eine Bilderhöhle (franz. grotte ornée) in der Region“, erklärt Archäologe Floss. Erstmals in 150 Jahren Urgeschichtsforschung in dieser Region sei nun der Nachweis gelungen, dass die frühen modernen Menschen sich in den dortigen Höhlen zu Eiszeitkunst inspirieren ließen. In den „Grottes d’Agneux“ hinterließen sie mit Steinwerkzeugen und in Form von Malerei Darstellungen von Tieren, darunter ein Pferd und sogenannte Cerviden, hirschartige Tiere.

Gemeinsam mit dem Archäologen Juan Ruiz von der Universität Cuenca in Spanien, einem Spezialisten für prähistorische Wandkunst, analysierte das Team die Felswände mit modernen Messtechniken. Weil die Darstellungen durch jüngere Graffiti aus dem 16. bis 19. Jahrhundert überdeckt waren, benutzte es zudem spezielle bildbearbeitende Computerprogramme, um die ursprünglichen Werke unter den Schichten zu rekonstruieren. Außerdem wurden in einer photogrammetrischen Dokumentation viele Einzelfotos der Werke im Computer zusammengesetzt, um einen „plastischen“ Eindruck zu erhalten.

Mithilfe der Radiokohlenstoffmethode konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Holzkohlen aus der Höhle und damit auch die Entstehung der Bilder auf das Jungpaläolithikum vor mindestens ca. 12.000 Jahren datieren. Bei dieser Methode wird der Zerfall des radioaktiven Kohlenstoffisotops ¹⁴C gemessen. Die Bedeutung der Höhlenkunst wurde im Sommer 2018 offiziell von den zuständigen französischen Behörden begutachtet, weitere Forschungen dazu sind geplant.

Im Département Saône-et-Loire erforschen die Tübinger Wissenschaftler die Übergangsphase von den letzten Neandertalern zu den ersten anatomisch modernen Menschen des Kontinents. Sie fanden dabei unter anderem in der Höhle Verpillière I in Germolles Hinterlassenschaften der letzten Neandertalerkultur (Châtelperronien) in Westeuropa sowie in Saint-Martin-sous-Montaigu ein umfangreiches jungpaläolithisches Jagdlager aus der Zeit vor 25.000 Jahren. Gleichzeitig konnten sie auch die erste europaweite Besiedelung des modernen Menschen in Europa (Aurignacien) in der Region nachweisen. „Die modernen Menschen orientierten sich bei ihrer Ausbreitung an Flüssen“, sagt Harald Floss. „Vermutlich wanderten sie vom Osten über die Donau und vom Süden über die Rhône nach Europa ein. Unsere Daten legen nahe, dass sich Neandertaler und moderne Menschen hier, im Osten Frankreichs, direkt begegnet sein könnten.“

An den langjährigen Ausgrabungen des Tübinger Archäologen in Frankreich haben über die Jahre insgesamt ca. 600 Studierende der Universität Tübingen teilgenommen. Rund 30 Abschlussarbeiten entstanden im Rahmen dieser Forschung, von der Bachelorarbeit bis zur Dissertation.

Die Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler werden im GRK den Botenstoff cyclisches Guanosinmonophosphat (cGMP) erforschen. Dieser ist in Zellen für die Weiterleitung von Signalen verantwortlich und wird bereits von vielen Medikamenten als Signalübermittler genutzt. „Derzeit liegt der Fokus dieses Forschungsfeldes noch auf der Behandlung von Herzkreislauferkrankungen“, sagt Professor Robert Feil. Aktuelle Studien, unter anderem durchgeführt in Tübingen, wiesen aber darauf hin, dass cGMP-modulierende Medikamente auch breiter einsetzbar seien.

Das Graduiertenkolleg hat deshalb das Ziel, die Bedeutung von cGMP in verschiedenen Zelltypen und Geweben des gesunden und kranken Organismus weiter aufzuklären. Auf Basis der bisherigen Erfahrungen mit cGMP-Pharmaka im Menschen wird es an der Laborbank neue Mechanismen und Anwendungen für diese Arzneimittel erforschen ‒ was sich auch in dem Titel des GRK ‚Vom Krankenbett an die Laborbank‘ widerspiegelt. Während ihrer theoretischen und praktischen Ausbildung werden die Promovierenden modernste Techniken erlernen, um sie dann in innovativen Mausmodellen, die von den beteiligten Arbeitsgruppen etabliert wurden, anzuwenden.

Das GRK kooperiert eng mit Forschungsgruppen der Harvard Medical School und Tufts University School of Medicine in Boston, deren Expertise die der Tübinger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler komplementiert: Die Promovenden werden von je einem Mentor aus Tübingen und Boston betreut und absolvieren einen dreimonatigen Forschungsaufenthalt in Boston im Labor des Ko-Mentors.

Kontaktdaten:

Prof. Dr. Robert Feil (Sprecher)
Interfakultäres Institut für Biochemie (IFIB)
Hoppe-Seyler-Str. 4
72076 Tübingen
robert.feil@uni-tuebingen.de

Weitere Kontakte:

 Prof. Dr. Robert Lukowski (Vize-Sprecher)
Experimentelle Pharmakologie
Institut für Pharmazie
Auf der Morgenstelle 8
72076 Tübingen

Prof. Michele Jacob, PhD (Boston Koordinator)
Department of Neuroscience
Tufts University School of Medicine
145 Harrison Avenue
Boston, MA 02111

Eine in dieser Woche in der Fachzeitschrift Cell veröffentlichte Studie liefert neue Details über die Besiedlungsgeschichte Mittel- und Südamerikas. Ein internationales Forschungsteam analysierte für diese Studie die Genome von 49 Individuen aus Mittel- und Südamerika, die vor bis zu 11.000 Jahren lebten. Bisher waren die einzigen Genome aus dieser Region, für die Daten in ausreichender Qualität vorlagen, weniger als 1.000 Jahre alt. Das Forschungsteam konsultierte lokale Regierungsbehörden und indigene Gemeinschaften und erhielt die offizielle Genehmigung, die menschlichen Überreste zu analysieren. Die Arbeiten des Tübinger Teams konzentrierten sich auf die Ausgrabungen eines Felsüberhangs in extremer Höhenlage in den peruanischen Anden. Unter der Leitung von Kurt Rademaker (Universität Tübingen/Michigan State University) wurden dort zahlreiche menschliche Skelette geborgen, die im Rahmen dieser Studie anthropologisch und genetisch untersucht wurden. Durch den Vergleich alter und heutiger Genome aus Amerika und anderen Teilen der Welt konnte das Team neue Erkenntnisse über die Frühgeschichte Mittel- und Südamerikas gewinnen.

Die Leitung der Studie lag beim Max-Planck-Instituts für Menschheitsgeschichte, der Harvard Medical School, der University of California, Santa Cruz, der Pennsylvania State University, der University of New Mexico und der University of São Paulo. Darüber hinaus waren Mitglieder der DFG-Kollegforschergruppe „Words, Bones, Genes, Tools“ an der Universität Tübingen und Institutionen aus Argentinien, Australien, Belize, Brasilien, Chile, der Europäischen Union, Peru und den Vereinigten Staaten beteiligt. 

Verbindung zwischen der "Clovis-Kultur" und frühen Mittel- und Südamerikanern

„Eine Schlüsselentdeckung war, dass ein etwa 12.800 Jahre altes, mit der Clovis-Kultur verbundenes Individuum aus Nordamerika eindeutige Abstammungsmerkmale mit den ältesten analysierten chilenischen, brasilianischen und belizischen Individuen teilt“, erklärt Cosimo Posth vom Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte, Erstautor der Studie. „Dies stützt die These, dass die Menschen, welche die Clovis-Kultur in Nordamerika verbreiteten, auch nach Mittel- und Südamerika gelangten.“

Diese Individuen aus dem Gebiet der heutigen Länder Chile, Brasilien und Belize lebten vor mehr als 9.000 Jahren. Individuen, die nach dieser Zeit lebten, und auch heutige Südamerikaner teilen die mit der Clovis-Kultur verbundenen Abstammungsmerkmale jedoch nicht. Ko-Studienleiter David Reich von der Harvard Medical School sagt: „Dies ist unsere zweite wichtige Entdeckung: Wir haben gezeigt, dass es auf dem gesamten Subkontinent einen Austausch der Bevölkerung gab, der vor mindestens 9.000 Jahren begann.“ Von dieser Zeit an gab es eine bemerkenswerte genetische Kontinuität von den bis zu 9.000 Jahre alten Individuen bis hin zu den heutigen Menschen in mehreren südamerikanischen Regionen. Im Gegensatz dazu gibt es in Westeurasien und Afrika nur wenige Regionen mit solch einer langen genetischen Kontinuität.

Mehr als 4.000 Jahre alte Verbindung zwischen Santa-Barbara-Inseln und südperuanischen Anden

Eine zweite bislang unbekannte Ausbreitungswelle von Menschen offenbarte sich durch eine weitere Analyse. Diese zeigte, dass die früheren Bewohner der kalifornischen Santa-Barbara-Inseln (auch Kanalinseln genannt) unverkennbar eine gemeinsame Abstammung mit den Menschen hatten, die sich vor mindestens 4.200 Jahren großflächig in den südperuanischen Anden ausbreiteten. Wahrscheinlich spiegelt dies jedoch nicht eine Migration der Menschen von den Kanalinseln nach Südamerika wider. Stattdessen nimmt das Forschungsteam an, dass die genetische Verbindung zwischen beiden Regionen auf einer Migration von Menschen beruht, die Tausende von Jahren zuvor stattfand. Erst in Folge späterer Ereignisse, so die Vermutung; breitete sich diese Abstammungslinie dann in den Anden weiter aus.

Nathan Nakatsuka von der Harvard Medical School, der zweite Hauptautor der Studie, sagt: „Es könnte sein, dass diese Abstammungslinie vor Tausenden von Jahren nach Südamerika gelangte und dass wir einfach keine älteren menschlichen Überreste haben, die das beweisen. Es gibt archäologische Belege dafür, dass die Bevölkerung der zentralen Anden sich in den letzten 5.000 Jahren weiter ausgebreitet hat. Ausbreitungen bestimmter Untergruppen während dieser Ereignisse könnten der Grund sein, warum wir diese Abstammung dann später erkennen.“ Hugo Reyes-Centeno, wissenschaftlicher Koordinator der Kollegforschergruppe Words, Bones, Genes, Tools“ fügt hinzu: „Es wird spannend sein, die Zusammenhänge zwischen Kalifornien und den Anden weiterhin mit linguistischen Daten zu beleuchten, da bereits in der Vergangenheit von historischen Sprachwissenschaftlern auf derartige Verbindungen hingewiesen wurde.“

Vielversprechende Aussichten durch Forschung an alter DNA in Amerika

Das Forschungsteam betont, dass seine Studie nur einen kleinen Eindruck davon gibt, welche Entdeckungen durch künftige Studien gelingen können. Um mehr über die anfänglichen Migrationen von Menschen nach Mittel- und Südamerika zu erfahren, wäre es notwendig, DNA von Individuen zu erhalten, die vor mehr als 11.000 Jahren lebten. Darüber hinaus ist das Bild selbst für den in dieser Studie am besten abgedeckten Zeitraum zwischen 11.000 und 3.000 Jahren vor heute bei weitem nicht vollständig. „Uns fehlen Daten aus Amazonien, dem Norden Südamerikas und der Karibik, so dass wir nicht untersuchen konnten, in welchem Verhältnis die Menschen aus diesen Regionen zu den von uns analysierten Individuen standen“, erklärt Reich. „Diese Lücken zu schließen, sollte eine Priorität unserer zukünftigen Forschung sein.“

„Wir freuen uns über das Potenzial der Forschung auf diesem Gebiet“, sagt Ko-Studienleiter Johannes Krause vom Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte. „Mit regional ausgerichteten Studien und großen Stichproben werden wir in Zukunft das Potenzial der Archäogenetik nutzen können, um zu zeigen, wie die menschliche Vielfalt entstanden ist, die wir heute in dieser Region sehen.“ Ko-Autorin Katerina Harvati, Mit-Projektleiterin der Kollegforschergruppe „Words, Bones, Genes, Tools“ in Tübingen, ergänzt: „Derartige Forschungen sind nur möglich durch die Zusammenarbeit von Wissenschaftlern der verschiedensten Fächer, darunter Linguisten, Anthropologen, Genetiker und Archäologen.“

Weiße Zwerge sind die Überreste sonnenähnlicher Sterne, im Endstadium ihres Daseins. In der letzten Lebensphase stoßen sie ihre äußere Hülle ab und hinterlassen einen heißen, kompakten und dichten Kern, der über Jahrmilliarden hinweg abkühlt. Die Temperatur auf ihren Oberflächen beträgt typischerweise 100.000 Grad Celsius ‒ zum Vergleich: die Sonne hat eine Oberflächentemperatur von 5.800 Celsius.

Einige Weiße Zwerge gaben bislang Rätsel auf: Sie zeigten Anzeichen hoch ionisierter gasförmiger Metalle. Mit „Metallen” werden in der Astronomie alle Elemente schwerer als Helium bezeichnet. Eine hohe Ionisation bedeutet, dass sich nur noch ein Elektron in ihren äußeren Atomhüllen befindet, alle anderen wurden abgestreift. Für diesen Prozess ist eine Temperatur von einer Million Grad Celsius notwendig, also weit mehr als die Oberflächentemperatur der heißesten Weißen Zwerge. 

In ihrer Studie hatte die Forschungsgruppe mit einem 3,5-Meter-Teleskop auf dem Calar Alto in Spanien einen Weißen Zwerg im Sternbild „Dreieck“ entdeckt und beobachtet – er wurde unter dem Namen GALEXJ014636.8+323615 katalogisiert und ist 1.200 Lichtjahre entfernt. Mit einer Methode, die als Spektroskopie bekannt ist, analysierte sie sein Licht. Als dieses in seine Farbbestandteile zerlegt wurde, traten die Signaturen hoch ionisierter Metalle zu Tage. Erstaunlicherweise veränderten sich diese über eine Zeitspanne von sechs Stunden hinweg, das ist exakt die Zeit, die der Weiße Zwerg für eine Drehung um seine eigene Achse braucht.

Aus ihren Beobachtungen konnten die Forscher schließen, dass der Stern von einem Magnetfeld umgeben ist. Diese fängt gasförmiges Material ab, das von seiner Oberfläche abströmt. Schockwellen innerhalb dieser sogenannten Magnetosphäre heizen das Material drastisch auf und streifen somit fast alle Elektronen von den Metallatomen ab. „Man kann sich die Gashülle als eine Art Donut aus ultra-heißem Material vorstellen, der den sowieso schon heißen Stern umgibt”, erklärt Nicole Reindl. Die Achse des Magnetfelds sei dabei relativ zur Rotationsachse des Sterns verkippt. „Das heißt, dass die Menge des schock-geheizten Materials, das wir sehen, sich mit der Drehung des Sterns verändert.” 

In den vergangenen 20 Jahren seien immer mehr dieser merkwürdigen Sterne mit hoch ionisierten Metallen gefunden wurden, ohne dass die Forschung einen Anhaltspunkt dafür hatte, woher diese kamen, erklärt die Wissenschaftlerin. „Unser Modell einer schock-geheizten Magnetosphäre erklärt nun endlich ihren Ursprung.“Magnetosphären wurden auch um andere Sterntypen gefunden, aber dies ist erste die Beobachtung einer solchen Umgebung um einen Weißen Zwerg. Die Entdeckung könnte weitreichende Konsequenzen haben. „Die Forschung hat das bisher einfach nicht berücksichtigt”, sagt Klaus Werner. „Das könnte bedeuten, dass Messungen anderer Eigenschaften Weißer Zwerge bisher stark verfälscht waren, etwa deren Temperatur und Masse.” In der Tat könnte ein Viertel aller Weißen Zwerge eine solche Entwicklungsphase durchlaufen, in der Material in einer Magnetosphäre gefangen und super-geheizt wird, vermuten die Wissenschaftler. Das Team plant nun, dieses Phänomen im Detail zu modellieren und weitere dieser faszinierenden Objekte zu erforschen. 

Wunden schließt unser Körper, indem Blutplättchen die beschädigten Gefäßwände verkleben; das Blut gerinnt. Das geschieht äußerlich, wenn wir uns in den Finger schneiden, aber auch bei kleinen Verletzungen innerhalb von Adern. Letzteres wird zum Problem, wenn das Blutgerinnsel zu groß wird und das Blutgefäß verstopft. 

„Wir haben in Blutplättchen von Mäusen und Menschen einen selbstregulierenden Mechanismus entdeckt, der das unkontrollierte Wachstum eines Blutgerinnsels verhindern kann“, erklärt Lai Wen, der Erstautor der Studie: Wenn ein Blutgerinnsel wachse, müsse das Blut das Hindernis umfließen. Je größer das Gerinnsel, desto mehr Kraft übe das vorbeiströmende Blut darauf aus: die sogenannte Schubspannung steige. Das setze einen Mechanismus in Gang, der bewirke, dass in den verklebten Blutplättchen mehr cyclisches Guanosinmonophosphat (cGMP) gebildet werde. „Dieser Botenstoff verhindert, dass weitere Blutplättchen haften bleiben und das lebensbedrohliche Gerinnsel löst sich langsam auf“, beschreibt Wen. Fließe das Blut wieder ungehindert, sinke die Schubspannung und der Mechanismus stoppe. Ein kleines Gerinnsel bleibe bestehen und verschließe weiterhin die Verletzung in der Gefäßwand. Das cGMP wirke somit als eine Art Antiblockiersystem für Blutgefäße, das sich je nach Bedarf über die Schubspannung selbst ein- oder ausschalte.

„Studien haben gezeigt, dass Menschen, die aufgrund eines genetischen Defekts weniger cGMP bilden, häufiger einen Herzinfarkt erleiden – der neuentdeckte Mechanismus wäre eine Erklärung dafür“, erläutert Feil. Die Entdeckung des cGMP Antiblockiersystems lasse uns aber nicht nur besser verstehen, wie Herzinfarkte entstehen; sie eröffne auch neue Möglichkeiten bei der Therapie von Thrombosen. Es gebe bereits Medikamente, die den Körper bei der Bildung von cGMP unterstützen. „Sie wurden für andere Zwecke entwickelt, könnten aber möglicherweise auch zur Behandlung bei Thrombosegefahr eingesetzt werden“, sagt Feil. Dazu gehörten beispielsweise Präparate mit den Wirkstoffen Riociguat oder Sildenafil; letzteres wird oft in Potenzmitteln eingesetzt. 

„Herkömmliche Medikamente gegen Thrombosen verursachen häufig Blutungen, weil sie die Blutgerinnung im gesamten Körper hemmen. Medikamente, die am cGMP-Mechanismus ansetzen, sollten dagegen weniger lebensgefährliche Nebenwirkungen haben“, erläutert Feil. Sie wirken nur bei erhöhter Schubspannung und die gebe es außerhalb von Blutgefäßen nicht. Um dies endgültig für den menschlichen Körper zu bestätigen, müssen jedoch noch klinische Studien folgen. „Darüber hinaus könnte das Zusammenspiel von mechanischer Krafteinwirkung auf Zellen und der Bildung von cGMP auch bei vielen anderen Krankheiten eine Rolle spielen“, vermutet Feil. „Interessante Aspekte für künftige Forschungen sind beispielsweise die Auswirkungen des neuentdeckten Mechanismus auf Blutdruck, Osteoporose oder Krebs.“

Publikation: 

Lai Wen, Susanne Feil, Markus Wolters, Martin Thunemann, Frank Regler, Kjestine Schmidt, Andreas Friebe, Marcus Olbrich, Harald Langer, Meinrad Gawaz, Cor de Wit, Robert Feil: A shear-dependent NO-cGMP-cGKI cascade in platelets acts as an auto-regulatory brake of thrombosis. Nature Communications. DOI 10.1038/s41467-018-06638-8.

Wissenschaftlicher Kontakt: 

Prof. Dr. Robert Feil 
Universität Tübingen 
Interfakultäres Institut für Biochemie (IFIB)
Telefon +49-7071-29 73 350
robert.feilspam prevention@uni-tuebingen.de

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Eberhard Karls Universität Tübingen
Hochschulkommunikation
Dr. Karl Guido Rijkhoek
Leitung

Antje Karbe
Pressereferentin
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„Wir freuen uns sehr über die Förderung des Tübinger Kompetenzzentrums und sehen hier eine große Chance künstliche Intelligenz maßgeblich zu gestalten“, sagt Koordinator Matthias Bethge, Professor für Computational Neuroscience and Machine Learning an der Universität Tübingen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler werden hier an neuen Konzepten und Prinzipien forschen, mit denen sich lernende Systeme robuster gestalten lassen: Lernalgorithmen sollen in der Lage sein, erfolgreich mit äußeren und unerwarteten Einflüssen umgehen zu können. Gleichzeitig sollen ihre Reaktionen besser vorhersagbar und transparenter sein. 

„Intelligenz so zu verstehen, dass wir künstliche Systeme daraus schaffen können, ist eine wissenschaftliche Herausforderung, die auch große Chancen für die Gesellschaft birgt“, sagt Michael Black, Geschäftsführender Direktor des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme. „Während wir dafür kontinuierlich Grundlagenforschung brauchen, gibt es schon erste Erfolge in der Anwendung. Das neue Zentrum schlägt eine Brücke zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung, wie auch das Konzept der Cyber Valley Initiative. Dies zeigt einmal mehr, dass die Region Tübingen-Stuttgart eine Führungsrolle in der KI-Forschung deutschland- und sogar weltweit eingenommen hat.“

Künstliche Intelligenz brauche robuste Lernalgorithmen, sagt Bethge. Während Menschen auch unter veränderten Bedingungen noch die richtigen Schlüsse ziehen könnten, seien selbst hochentwickelte Maschinen oft nicht in der Lage, unerwartete oder neue Bedingungen einzuschätzen. Beispielsweise könnten bei Bilderkennungs-Systemen, die in sozialen Netzwerken Gewaltfotos erkennen und deren Upload verhindern sollen, schon kleine Pixelstörungen zu Irritationen führen: Relevantes Material werde dann nicht mehr erkannt und fälschlicherweise als sicher klassifiziert. 

Das Tübinger AI Center wird auch mögliche missbräuchliche Entwicklungen künstlicher Intelligenz thematisieren und in eigenen Projekten erforschen. So wird sich unter anderem eine Nachwuchsgruppe mit dem Schutz sensibler Daten beschäftigen und Lösungsansätze entwickeln. Teil der Arbeit im Tübinger AI Center sollen zudem sogenannte „Benchmarks“ sein, Wettbewerbe, die wissenschaftliche Problemstellungen definieren. Forschungsgruppen können sich hier um die beste Lösung bemühen. 

Das neue Kompetenzzentrum entsteht im Umfeld des Großprojekts Cyber Valley: In der Region Stuttgart-Tübingen haben sich zahlreiche Partner aus Wissenschaft und Industrie für Forschungsprojekte im Bereich der künstlichen Intelligenz zusammengeschlossen. Die Universität Tübingen wird hierfür insgesamt mindestens fünf Professuren und weitere zusätzliche Nachwuchsgruppen einrichten und ist an der Ausbildung der Doktorandinnen und Doktoranden in der International Max Planck Research School „Intelligent Systems“ beteiligt. http://cyber-valley.de/de

Kontakt: 

Professor Matthias Bethge
Universität Tübingen
Computational Neuroscience & Machine Learning
+49 7071 29-89017
matthias.bethgespam prevention@uni-tuebingen.de 

Dr. Isabel Suditsch
Universität Tübingen
Cyber Valley Unit for Artificial Intelligence
Koordinatorin
+49 7071 6011924
isabel.suditschspam prevention@uni-tuebingen.de

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Leguminosen mit Wurzelknöllchen, die eine Symbiose mit Stickstoff fixierenden Bakterien eingehen, haben einen hohen Proteingehalt. Das macht sie sowohl bei Vegetariern als auch bei Landwirten beliebt. Sie kommen auch auf stickstoffarmen Böden ohne chemischen Dünger aus. Nach der Infektion der Pflanze lösen die Bakterien die Knöllchenbildung an der Wurzel aus und senden kleine Eiweißmoleküle als Signale an die Blätter. „Die Regulation muss den Spross mit einbeziehen, denn der Ernährungszustand der Blätter gibt vor, wie viele Knöllchen in der Wurzelsymbiose der Pflanze zuträglich sind“, erklärt Katharina Markmann. Es sei schon bekannt gewesen, dass die Pflanze zu viele Wurzelknöllchen bildet und sich selbst nur schlecht entwickelt, wenn in den Blättern der Rezeptor für die Signale aus den Knöllchen fehlt. „Unklar war umgekehrt, wie die Blätter mit den Wurzeln kommunizieren.“

Strenge Kontrolle der Symbiose

Die neu entdeckte Mikro-RNA miR2111 wird von den Blättern in die Wurzeln geschickt und hält dort die symbiotische Infektion aufrecht. „Die Wurzeln exprimieren ein Gen, das normalerweise den Bak-terien einen Riegel vorschiebt. miR2111 hemmt dieses Gen und macht so den Weg für die Bildung der Wurzelknöllchen und den Aufbau der Symbiose frei“, sagt die Wissenschaftlerin. Zwei Tage nach der Infektion stoppe der miR2111-Fluss und die Selbstregulation setze die Symbiose in ein für beide Partner günstiges Gleichgewicht. Die neuen Erkenntnisse hätten die bisherige Auffassung, wie die Pflanzen die Symbiose kontrollieren, auf den Kopf gestellt, berichtet sie. „Wir wissen nun, dass die Mechanismen zur Regulation der Infektion schon an Ort und Stelle sind, bevor die Pflanze mit den Bakterien überhaupt in Kontakt kommt.“ Diese aufwendige Lösung ermögliche es der Pflanze, schnell zu reagieren, sobald Bakterien eintreffen – und unterstreiche, wie wichtig es ist, dass die Wirtspflanze jederzeit die Kontrolle behält und Missbrauch verhindern kann.

Die Studienergebnisse werfen auch ein Licht auf die allgemeinen Funktionen von Mikro-RNAs als spezifische mobile Signalgeber, die eine Kommunikation zwischen Spross und Wurzel der Pflanze ermöglichen. So kann die Pflanze die Grenzen zwischen ihren Organen überbrücken und als Ganzes auf Umweltreize reagieren. Langfristig lassen sich die neuen Erkenntnisse nutzen, um die Kommunikation zwischen Spross und Wurzel der Leguminosen für eine optimale Stickstoffbindung auch unter ungünstigen Umweltbedingungen zu optimieren.

Tübinger und Dresdener Forscher haben nun erstmals einen paläontologischen Beleg für diese Theorie entdeckt. Zu dem Team gehören Professorin Madelaine Böhme und Jochen Fuß von der Universität Tübingen und dem Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment sowie Gregor Uhlig vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. An 12,5 Millionen Jahre alten Zähnen des Dryopithecus carinthiacus, des ältesten Vertreters der afrikanischen Menschenaffen und des Menschen, fand das Forscherteam Zahnkaries im fortgeschrittenen Stadium. Die Zähne waren 1953 in Kärnten, Österreich, geborgen worden. „Dieser Befund war für uns sehr überraschend, da das Entstehen des Krankheitsbildes Karies bisher stets mit der Erfindung des Ackerbaus – der Neolithischen Revolution – vor etwa zehntausend Jahren in Zusammenhang gebracht wurde. Seit dieser Zeit wurde mehr gekochte Stärke verzehrt“, erklärt Madelaine Böhme, die Leiterin der Studie. Eine umfangreiche vergleichende Untersuchung des Zahnstatus von 365 Schimpansen aus der freien Wildbahn von Liberia in Westafrika erbrachte, dass nur 0,17 Prozent von deren Zähnen kariös waren. „Die beobachtete Karies bei den Schimpansen ist zudem deutlich schwächer ausgeprägt als beim fossilen Menschenaffen“, ergänzt Jochen Fuß.

Hoher Zuckerkonsum

Im Gegensatz zur archäologisch häufig belegten Zahnfäule bei frühen Bauern ist die Karies bei Dryopithecus carinthiacus jedoch auf einen hohen Zuckerkonsum zurückzuführen. Um dies zu belegen, nutzen die Forscher fossile Pollen von Bäumen, Sträuchern und Lianen, die sich in den Kärntner Ablagerungen am Fundort des 12,5 Millionen Jahre alten Unterkiefers fanden. Sie stießen dabei auf mindestens neun Arten, deren Früchte stark zuckerhaltig sind wie unter anderem Wein, Maulbeere, Erdbeerbaum, Esskastanie, Ölweide sowie Vertreter von Kirsche und Pflaume. Außerdem fanden sie 46 honigtragende Pflanzen, wodurch Honig als zusätzlicher Zuckerlieferant in Frage kommt. Gemäß ihrer Studie war daher Zucker in neun bis zehn Monaten des Jahres, von März bis Dezember, im Miozän in der Landschaft Kärntens verfügbar. Während heutige Menschenaffen in Phasen von Fruchtknappheit junge Blätter als Notnahrung nutzen, war dies den europäischen Menschenaffen nicht möglich. „Aufgrund der geringen Lichteinstrahlung beziehungsweise der kurzen Tageslänge im Januar und Februar gab es trotz nahezu tropischer Temperaturen in den nördlichen Mittelbreiten im Spätwinter keinen Blattaustrieb“, erklärt Böhme. Der Chemiker Gregor Uhlig setzt hinzu: „Um diese Hungerperiode zu überstehen, mussten unsere Vorfahren Fettreserven anlegen.“

Vermehrte Bildung von Körperfett

Tatsächlich stellten die Forscher fest, dass die von Dryopithecus vermutlich konsumierten Früchte am Ende der Wachstumsperiode im frühen Winter von November bis Dezember einen erhöhten Gehalt an Fruchtzucker besitzen. Dieser führte aufgrund der ihnen fehlenden Uricase unmittelbar zur vermehrten Bildung von Körperfett. Die daraus ableitbare Vermutung, dass europäische Menschenaffen eine substanzielle Fettreserve besaßen, konnten die Forscher am bisher einzigen kompletten Skelett eines Menschenaffen aus Europa bestätigen: dem acht Millionen Jahre alten Oreopithecus bamboli aus der Toskana. In seinem bis heute erhaltenen Weichgewebe fanden sich dicht gepackte Fettzellen, die in Größe und Form an weißes Fettgewebe heutiger Menschen erinnern.„Viele klinische Studien der Vergangenheit haben gezeigt, dass ein erhöhter Harnsäuregehalt des Blutes zu erhöhtem Blutdruck führt“, sagt Böhme. Gemäß der Uricase-Theorie könnte neben den Fettreserven ein stabil hoher Blutdruck während der Hungerphasen ein wichtiger selektiver Vorteil der Menschenaffen im Miozän Europas gewesen sein. Denn diese Voraussetzungen erlauben körperliche Aktivität auch bei Nahrungsknappheit. „Eine vor Millionen von Jahren aufgetretene Mutation war maßgeblich dafür, dass frühe Menschenaffen Eurasien besiedeln und eine enorme Artenvielfalt hervorbringen konnten“, resümiert Böhme. „Wir tragen noch heute ihr Erbe in uns. Dieser Vorteil ist jedoch in einer Welt industriell gefertigter Nahrungsmittel in ein Handicap umgeschlagen.“

Das rund zweieinhalb Minuten lange Video erklärt mit einfachen erzählerischen und grafischen Mitteln Grundprinzipien des Maschinellen Lernens und zeigt künftige Anwendungsmöglichkeiten etwa in der Industrie oder im medizinischen Bereich auf. „Wir werden in den kommenden Jahrzehnten in immer mehr Arbeits- und Lebensbereichen vor der Situation stehen, dass wir enorme Datenmengen erzeugen“, sagt Andreas Geiger, Professor für Lernbasierte Computer Vision an der Universität Tübingen. „Diese Datenberge lassen sich nur noch durch lernende IT-Systeme vernünftig auswerten, die im Umgang mit diesen Daten zunehmend klüger werden und so immer präziser arbeiten können.“

In dem Video wird nicht verschwiegen, dass Maschinelles Lernen auch für schädliche Ziele eingesetzt werden kann. Denn wie bei anderen bahnbrechenden Technologien zuvor gewinnt die Gesellschaft mit dem Maschinellen Lernen ein Werkzeug, das produktiv oder auch destruktiv eingesetzt werden kann. „Deshalb ist es wichtig, dass die Forschung auf diesem Gebiet von öffentlich finanzierten, unabhängigen und transparenten Institutionen vorangetrieben statt nur nachverfolgt wird”, betont Philipp Hennig, Professor für Methoden des Maschinellen Lernens: „Sorgen um negative Folgen für unsere Gesellschaft müssen wir ernst nehmen und die Studierenden dafür sensibilisieren."

Professor Bethge ergänzt: „Die Universität ist der ideale Ort, um die Auswirkungen für den einzelnen und die Gesellschaft sowie den Umgang mit der neuen Technologie umfassend zu erforschen. Für dieses Konzept einer ambitionierten und zugleich verantwortungsvollen Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz und des Maschinellen Lernens steht die Universität Tübingen.“

Schon vor mehr als 30.000 Jahren nutzten Menschen die Rippenknochen großer Tiere als Werkzeug – etwa zum Walken von Leder. Da große fetthaltige Knochen aber auch ein guter Ersatz für das in der Eiszeit knappe Brennholz waren, sind solch große Knochen aus dieser Zeit relativ selten erhalten geblieben. Wie Professor Nicholas Conard, Leiter der Abteilung Ältere Urgeschichte und Quartärökologie der Universität Tübingen, und seine Grabungsmannschaft nun im heute erschienen Jahrbuch „Archäologische Ausgrabungen in Baden-Württemberg“ berichten, wurde in der Welterbe-Höhle „Hohle Fels“ auf der Schwäbischen Alb ein Fund geborgen, der neue Interpretationen über die Nutzung solcher Knochen in der Altsteinzeit ermöglicht.

Professor Conard präsentierte den eindrucksvollen Fund am Donnerstag bei einer Pressekonferenz im Urgeschichtlichen Museum Blaubeuren (urmu), dessen wissenschaftlicher Direktor Conard ist. Es handelt sich um die Rippe eines Mammuts, die in der Wohnhöhle der Altsteinzeit in den Schichten aus der sogenannten Gravettien-Periode gefunden wurde und somit zwischen 35.000 und 30.000 Jahre alt ist. Das Stück ist 44 Zentimeter lang, bei einer Breite von
5,1 Zentimetern und einer Dicke von 2,1 Zentimetern. Außergewöhnlich sind die Spuren der Bearbeitung, der Nutzung und die Markierungen darauf. Die Enden wurden abgerundet bzw. abgebrochen. Ganz besonders auffällig ist die dickere Kante der Rippe: Sie weist zwei Reihen von Markierungen auf. Eine zeigt 83 und die andere 90 Striche. An anderer Stelle weist die Rippe weitere 13 schwächere und längere Einschnitte auf. All diese Markierungen sind sehr gut erkennbare, saubere Einschnitte, die mit Sicherheit gezielt platziert wurden. Sie unterscheiden sich in Länge und Tiefe und wurden wahrscheinlich nicht in einem Durchgang eingeritzt.

„Die entscheidende Frage ist nun, welche Funktion dieser Fund besaß“, sagt Professor Conard, „obwohl viele gravettienzeitliche Funde Markierungen tragen, sind Vergleichsstücke aus Südwestdeutschland selten. Auch in anderen Regionen der Welt gibt es keine optimalen Vergleichsfunde. Wir vermuten stark, dass die Rippe als Informationsträger diente.“ Genau lasse sich nicht sagen, welche Art von Information hier festgehalten wurde. Die Ausgräber vermuten, dass etwas gezählt wurde. „Aber es ist unbekannt, ob es hier um Jagdbeute, Menschen, Tage, Mondzyklen oder etwas anderes ging“, sagt Conard weiter, „eine Art von Kalender ist zwar naheliegend, aber die Zahlen 83, 90 und 13 ergeben für uns kein klares System. Wir werden uns künftig näher mit diesen Fragen auseinandersetzen.“

Die Mammutrippe wird nun bis Anfang Januar 2019 im urmu als „Fund des Jahres“ ausgestellt. „Diese Mammutrippe steht in ihrer Interpretation zwischen komplexer symbolischer Bedeutung und einer ganz praktisch orientierten Nutzung im Alltag“, sagt Dr. Stefanie Kölbl, geschäftsführende Direktorin des urmu, „ob wir es hier mit kalendarischen Vermerken, mit Notizstrichen von komplizierten Arbeitsschritten oder mit einem altsteinzeitlichen Spiel zu tun haben, wissen wir nicht. Wir freuen uns aber darauf, mit unseren Besuchern eine spannende Diskussion darüber zu führen, wofür die Reihen aus 13, 83 und 90 Strichen wohl stehen könnten.“ Dr. Kölbl kündigt daher an, vor Ort in der Kabinettausstellung sowie auf Facebook (www.facebook.com/urmu.de) Ideen zu den Ritzungen auf der Rippe zusammenzutragen.

Das urmu liegt inmitten der Steinzeithöhlen, die von der UNESCO im Juli 2017 zum Welterbe „Höhlen und Eiszeitkunst der Schwäbischen Alb“ ernannt wurden. Als das Museum für Altsteinzeit in Baden-Württemberg und Forschungsmuseum der Universität Tübingen stellt das urmu das eiszeitliche Leben der Jäger und Sammler am Rand der Schwäbischen Alb vor 40.000 Jahren vor. Prominentestes Exponat ist das Original der „Venus vom Hohle Fels“. (www.urmu.de)

Publikation:

Nicholas J. Conard, Alexander Janas: „Fortsetzung der Ausgrabungen am Hohle Fels und die Entdeckung einer markierten Mammutrippe aus dem Gravettien.“ Archäologische Ausgrabungen in Baden-Württemberg, Juli 2018,
S. 52-55.

Kontakt:

Prof. Nicholas Conard/ Universität Tübingen Abteilung für Ältere Urgeschichte und Quartärökologie und Wissenschaftlicher Direktor Urgeschichtliches Museum Blaubeuren / Telefon +49 7071 29-72416 / nicholas.conardspam prevention@uni-tuebingen.de

Dr. Stefanie Kölbl / Geschäftsführende Direktorin Urgeschichtliches Museum Blaubeuren / Telefon +49 7344 9669 911 / koelblspam prevention@urmu.de

Mammutknochen mit Markierungsreihen. Foto: Hilde Jensen | Copyright Universität Tübingen

Ritzdetail: Die Striche sind in der Regel sehr gut erkennbare, saubere Einschnitte, die sicherlich gezielt platziert wurden. Foto: Hilde Jensen | Copyright Universität Tübingen

Das Knochenartefakt in Fundlage im Hohle Fels. Foto: Alexander Janas | Copyright Universität Tübingen

Grabungsübersicht im Hohle Fels im Juli 2017. Foto: Nicholas Conard |Copyright Universität Tübingen

Hohle Fels bei Schelklingen. Foto: Jens Burkert | Copyright Weltkultursprung

Höhlenhalle im Hohle Fels Foto: Jens Burkert | Copyright: Weltkultursprung

Pressemitteilung des Urgeschichtlichen Museums Blaubeuren (urmu)

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Der Eisfluss, also der Eistransport Richtung Ozean, unterliegt hauptsächlich zwei Einflussfaktoren: Zum einen folgt er der internen Verformung des gesamten Eiskörpers, die allein von der Viskosität oder Zähflüssigkeit des Eises an sich abhängt; zum zweiten dem Gleiten der Eisdecke über den Felsuntergrund, insbesondere wenn die Eisbasis schmilzt. In ihrer Studie nutzten die Wissenschaftler Daten aus Satellitenbeobachtungen, die die Oberflächengeschwindigkeit des nordgrönländischen Eisschildes beschreiben. Daraus berechneten sie die Spannungen, die den Eisfluss verursachen. Dabei wurde klar, dass das Eis effektiv weicher ist als gewöhnlich angenommen.

Frühere Studien wiesen darauf hin, dass der grönländische Eisschild auf bis zu 50 Prozent seiner Fläche an der Basis schmelzen könnte. „Unsere neue Studie zeigt, dass das Ausmaß der basalen Schmelze vermutlich stark überschätzt wurde. In bisherigen Arbeiten wurde Eis als härter eingeschätzt, als es tatsächlich ist“, sagt Paul Bons. Die Neubewertung der Eigenschaften des Eises verringere die Fläche deutlich, auf der die Eisdecke basal geschmolzen sein muss. „Das bedeutet nicht notwendigerweise, dass das Eis den Ozean langsamer erreicht und der Meeresspiegel weniger schnell steigt. Vielmehr müssen wir nun die interne Deformation der Eisdecke als weitaus bedeutender für den Eisfluss bewerten als bislang angenommen“, erklärt Ilka Weikusat. Die neuen Ergebnisse sollten in Modelle zur Vorhersage der Entwicklung des Meeresspiegels einfließen.

Welchen Anteil jeweils die interne Scherung und das basale Gleiten am Transport des Eises haben, lässt sich nicht allein aus den Oberflächendaten bestimmen. Darüber sollen Tiefenbohrungen in das schnell fließende Eis Aufschluss geben, wie sie aktuell im EastGRIP-Projekt durchgeführt werden. An diesem Projekt sind mehrere der Studienautoren beteiligt.

Publikation:

Bons, P.D., Kleiner, T., Llorens, M.G., Prior, D.J., Sachau, T., Weikusat, I. Jansen, D.
Greenland Ice Sheet – Higher non linearity of ice flow significantly reduces estimated basal motion. Geophysical Research Letters. First published: 19 June 2018. Doi:10.1029/2018GL078356
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2018GL078356

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Das Bakterium Treponema pallidum verursacht weltweit Infektionen beim Menschen, unter anderem ruft es Syphilis und Frambösie hervor. Vor allem die sexuell übertragene Syphilis breitet sich inzwischen wieder aus, jährlich werden weltweit Millionen von Neuinfektionen gemeldet. Trotz ihrer historischen Bedeutung sind der Ursprung und die Evolution der Syphilis sowie verwandter Krankheiten nicht gut erforscht. Insbesondere die Syphilispandemie im Europa des späten 15. Jahrhunderts hatte unter Wissenschaftlern zu einer Debatte geführt, ob die Infektionswelle in der Neuen Welt oder in der Alten Welt ihren Anfang genommen hatte. Da die verschiedenen mit der Syphilis verwandten Krankheiten ähnliche Spuren an Knochen verursachen, war es zuvor nicht möglich, historische Syphilisfälle sicher als solche zu identifizieren.

In der aktuellen Studie untersuchten die Forscher die Überreste von fünf Individuen, die im früheren Kloster Santa Isabel entdeckt wurden, einer historischen Stätte in der Unterstadt von Mexiko-Stadt, die von 1681 bis 1861 von Nonnen des Franziskanerordens genutzt wurde. Die Skelettteile wiesen charakteristische Zeichen von Krankheiten auf, die durch Treponema-Bakterien verursacht werden. Drei der Individuen wurden positiv auf solche DNA getestet. Wie bei 90 Prozent der Verstorbenen von diesem Friedhof handelte es sich um Kinder, bei einigen auch um Frühgeburten. Sie alle wurden in der Kolonialzeit vor rund 350 Jahren beerdigt.

Molekulare Unterscheidung der Krankheitserreger

Aus den drei Individuen konnten jeweils gesamte T. pallidum-Genome geborgen werden. Die Forscher erkannten zwei Genome der Unterart T. pallidum ssp. pallidum, die Syphilis verursacht, und eins der Unterart T. pallidum ssp. pertenue, das zu Frambösie führt. Die Unterschiede zwischen Frambösie und Syphilis ließen sich nicht allein aufgrund der äußeren Merkmale der Funde machen. Nur genetisch ließen sich die Krankheitserreger in den alten Proben unterscheiden. „Unsere Arbeit belegt den Wert einer molekularen Identifikation der alten Krankheitserreger, vor allem bei den mit der Syphilis verwandten Krankheiten, die zu ähnlichen Knochenveränderungen führen“, erklärt Professorin Verena Schünemann von der Universität Zürich, die Erstautorin der Studie.

Diskussionen über die Herkunft der Syphilis

Die Forschung beginnt, Licht auf die Evolutionsgeschichte der Krankheit zu werfen. Einige Wissenschaftler stellten die Hypothese auf, dass Syphilis eine Krankheit der Neuen Welt sei, die in der Kolonialzeit nach Europa eingeschleppt wurde. Andere gehen davon aus, dass die Krankheit schon vor der Pandemie im späten 15. Jahrhundert in der europäischen Bevölkerung weit verbreitet war. Die neuen Erkenntnisse bringen noch keine Klärung. „Bei früheren Forschungen wurde T. pallidum ssp. pertenue bei Altweltaffen gefunden. Unsere Erkenntnisse legen nahe, dass zwei T. pallidum-Unterarten in der Vergangenheit ähnliche Veränderungen am Skelett bewirkten. Daraus schließen wir, dass die Evolutionsgeschichte von T. pallidum komplexer sein könnte als bisher angenommen“, sagt der Mitautor der Studie Dr. Alexander Herbig vom Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte.

Die erste Rekonstruktion von T. pallidum-Genomen aus archäologischem Material eröffnet die Möglichkeit, deren Evolutionsgeschichte zu erforschen, was zuvor nicht machbar schien. „Weitere Untersuchungen von zusätzlichen alten Proben aus aller Welt werden unser Verständnis der Krankheit weiter verfeinern“, gibt sich der weitere Mitautor Professor Johannes Krause vom Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte und der Universität Tübingen zuversichtlich.

In der vorderen Ebene dieser Bildkomposition steht eine Familie auf dem Dach des Klosters Santa Isabel (dem heutigen Palast der schönen Künste) in Mexiko-Stadt, gemalt im 18. Jahrhundert (Künstler unbekannt).

Bildnachweis: Velázquez A. 2004. La colección de pintura del Banco Nacional de México. Catálogo, Siglo XIX, México, Fomento Cultural Banamex, 2 V

Knochenüberreste von Individuum 94A, einem sechs Monate alten Kind, das mit Syphilis infiziert war. Das Skelett weist charakteristische Zeichen einer Erkrankung durch Treponema-Bakterien auf.

Bildnachweis: Rodrigo Barquera. Santa Isabel collection, Lab. of Osteology, ENAH, Mexico (Genehmigung No. 401.15.3-2017/1065 INAH).

Nahaufnahme der Fingerknochen von Individuum 94A, einem sechs Monate alten Kind, das mit Syphilis infiziert war. Das Skelett weist charakteristische Zeichen einer Erkrankung durch Treponema-Bakterien auf.

Bildnachweis: Rodrigo Barquera. Santa Isabel collection, Lab. of Osteology, ENAH, Mexico (Genehmigung No. 401.15.3-2017/1065 INAH).

Publikation:

Verena J. Schuenemann, Aditya Kumar Lankapalli, Rodrigo Barquera, Elizabeth A. Nelson, Diana Iraíz Hernández, Víctor Acuña Alonzo, Kirsten I. Bos, Lourdes Márquez Morfín, Alexander Herbig, Johannes Krause: Historic Treponema pallidum genomes from Colonial Mexico retrieved from archaeological remains. PLOS Neglected Tropical Diseases, DOI: 10.1371/journal.pntd.0006447

Kontakt:

Prof. Dr. Johannes Krause

Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte und Universität Tübingen

Telefon +49 3641 686-621

krausespam prevention@shh.mpg.de

Prof. Dr. Dr. Verena Schünemann

Universität Zürich

verena.schuenemannspam prevention@iem.uzh.ch

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Die Tübinger Forscher verwendeten bei ihren Experimenten Hefepilze und Trypanosomen, das sind tierische Einzeller, die als Parasiten in Wirbeltieren und als Krankheitserreger zum Beispiel der Schlafkrankheit beim Menschen bekannt sind. Dass sich der Proteinkomplex Mim1/Mim2 aus Hefe und pATOM36 aus Trypanosomen entsprechen, bewiesen die Forscher durch wechselseitigen Tausch: „Diese Proteinkomplexe ähneln sich weder in ihrer Zusammensetzung aus verschiedenen Aminosäurebausteinen noch in deren räumlicher Anordnung“, berichtet Rapaport. „Doch kann pATOM36 fast alle Funktionen wiederherstellen, die Hefezellen ohne Mim1/2 fehlen.“ In Zusammenarbeit mit der Gruppe von Professor André Schneider von der Universität Bern konnte gezeigt werden, dass dies auch umgekehrt funktioniert: Wenn bei Trypanosomen pATOM36 fehlt, kann es der Mim1/Mim2-Komplex ersetzen. Die Studienergebnisse legen außerdem nahe, dass keine weiteren Proteine zu diesem Transportkomplex in der äußeren Mitochondrienmembran gehören.

„Mim und pATOM36 sind die Produkte einer konvergenten Evolution. Sie entstanden erst, nachdem sich die Vorfahren der Pilze und Trypanosomen in verschiedene Entwicklungslinien aufgeteilt hatten“, sagt Rapaport. Nun sei der Weg für weitere Vergleichsstudien eröffnet, um die gemeinsamen Grundstrukturen und die Funktion der beiden Proteinkomplexe zu erfassen, die sich über verschiedene Wege, aber mit gleichem Ergebnis herausgebildet haben. Die nächste größere Herausforderung ist die Identifikation des Proteinkomplexes, der diese Funktion in höheren Organismen – vor allem beim Menschen – übernimmt.

Publikation:

Daniela Vitali, Sandro Käser, Antonia Kolb, Kai S Dimmer, Andre Schneider, Doron Rapaport: Independent evolution of functionally exchangeable mitochondrial outer membrane import complexes. eLife, 2018;7:e34488. DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.34488

Weiterer Artikel zur Bedeutung der Forschungsergebnisse: https://elifesciences.org/articles/38209

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Das nun identifizierte Protein SbtB ist an der Wahrnehmung von unterschiedlicher Versorgung mit Kohlenstoffdioxid beteiligt und ermöglicht Cyanobakterien, sich an verschiedene Lebensräume anzupassen. SbtB gehört zu einer Familie an Signalproteinen, die den „Pegelstand“ der Moleküle ATP (Adenosintriphosphat) und ADP (Adenosindiphosphat) messen, die als Energiespeicher einer Zelle dienen. Das neue Protein bindet sich aber auch an das Nukleotid cAMP, das nicht am Energiestoffwechsel beteiligt ist. Bisher kannte man cAMP nur als einen zentralen Botenstoff des Glucose-Stoffwechsels, beispielsweise bei der Regulierung des Blutzuckerspiegels.

Mit SbtB wurde nun ein Protein entdeckt, das den Botenstoff cAMP nutzt, um damit den CO_2-Haushalt von Cyanobakterien zu regulieren. Die Wissenschaftler sind damit auf eine neue Form einer cAMP Signalkaskade gestoßen, der Übermittlung von Signalen in einem Zellprozess. Da Cyanobakterien zu den ältesten Organismengruppen der Erde gehören, kann dies als Hinweis gelten, dass cAMP schon in den allerersten Organismen eine zentrale Rolle in der Regulierung des Kohlenstoff-Stoffwechsels hatte.

Lichtmikroskopische Aufnahme von Zellen des Cyanobakteriums Synechocystis sp. PCC6803. Foto: Khaled Selim

Die Strukturen eines Signalproteins (rot) überlagern sich mit dem neu entdeckten cAMP Sensor SbtB (blau), der Pfeil deutet die Nukleotid-Bindetasche an. Abbildung: Khaled Selim

Publikation:

Khaled A. Selim, Florian Haase, Marcus D. Hartmann, Martin Hagemann, and Karl Forchhammer. P_II-like signaling protein SbtB links cAMP sensing with cyanobacterial inorganic carbon response. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), USA. https://doi.org/10.1073/pnas.1803790115

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Am absoluten Temperaturnullpunkt treten keine Wärmebewegungen mehr auf, nur Quantenfluktuationen. Phasenübergänge eines Quantensystems können hier zum Beispiel durch Druck- oder Magnetfeldänderungen ausgelöst werden. Sie ähneln der Wärmebewegung der Atome beim Schmelzen eines Stoffes. „Diese Dynamik wird stark durch die Wechselwirkung des Quantensystems mit der Umgebung beeinflusst. Dies wird allgemein als Dissipation bezeichnet“, erklärt Sabine Andergassen. Dissipation – wörtlich Zerstreuung – bedeutet, dass sich die Möglichkeiten des Systems durch Energieverluste oder geringere Bewegungsfreiheit der Teilchen einschränken. „Die Dissipation sorgt dafür, dass einige Quantenfluktuationen unterdrückt werden und das System einen stärker geordneten Zustand anstrebt“, sagt die Physikerin – in der Entsprechung zum Schmelzen das System also den „festen“ gegenüber dem „flüssigen“ Zustand bevorzugt.

„Wie Heisenbergs Unschärferelation vorhersagt, führt dies wiederum zu einer häufigeren unkontrollierten Änderung des Impulses“, sagt Wolfgang Belzig. Wirkten nun auf die untersuchten Quantenobjekte zwei verschiedene Umgebungssysteme ein, die die Fluktuationen zweier verbundener Variablen gleichzeitig unterdrücken wollten, verbiete sich dies durch Heisenbergs Prinzip. „Das System kann nicht beide Anforderungen gleichzeitig erfüllen, es wird sozusagen frustriert“, erklärt Dominik Maile. Gianluca Rastelli setzt hinzu: „Beim Phasenübergang könnte ein unerwartetes Verhalten des Quantensystems auftreten.“ In Entsprechung zum Schmelzen eines Stoffs in der klassischen Physik wäre das Quantensystem zwischen dem festen und flüssigen Zustand hin- und hergerissen.

„Diese Konkurrenzsituation zwischen verschiedenen dissipativen Mechanismen führt zu einem merkwürdigen Verhalten beim Phasenübergang des Quantensystems“, fasst Gianluca Rastelli die Ergebnisse zusammen. Dies stelle eine grundlegende Eigenschaft des Quantensystems dar – und ebne den Weg zur Untersuchung weiterer Aspekte dieser Übergänge im Labor. Denn diese neu entdeckte Eigenschaft könne auch Einfluss im Bereich der Verarbeitung von Quanteninformation haben, wie zum Beispiel bei einem Quantencomputer.

Publikation:

D. Maile, S. Andergassen, W. Belzig, and G. Rastelli: Quantum phase transition with dissipative frustration. Physical Review B 97, 155427 (2018)
DOI: 10.1103/PhysRevB.97.155427

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Quantenmetrologie ist ein Teilgebiet der Metrologie, also der Wissenschaft des Messens. Sie unterscheidet sich von herkömmlichen Messmethoden, weil hier quantenmechanische Systeme wie beispielsweise Atome oder Photonen als Sensoren eingesetzt werden, die nur mit den Gesetzen der Quantenmechanik beschrieben werden können. Herkömmliche klassische Sensoren folgen einer regulären, vorhersehbaren Messdynamik. Sie sind so konstruiert, dass Chaos ‒ so bezeichnet die theoretische Physik Dynamiken, in denen Störungen exponentiell stark anwachsen ‒ vermieden wird, da sonst die Messung von Parametern unvorhersehbar oder gar unmöglich wird. Quantenmechanische Sensoren folgen aber anderen Gesetzen: Das sogenannte Quantenchaos muss hier keineswegs mit Unvorhersehbarkeit einhergehen.

Die Wissenschaftler berechneten deshalb, wie sich die Messgenauigkeit ändert, wenn sich der Quantensensor nicht regulär verhält, sondern „zunehmend chaotisch“. Dafür beschrieben sie mit Formeln ein physikalisches Modell und simulierten dann einen Quantensensor, das sogenannte Atomdampf-Magnetometer, und dessen Messdynamik im Computer. Diese bereits sehr genauen Magnetfeld-Sensoren enthalten in einer Glaszelle einen Dampf aus Alkali-Atomen. Befindet sich die Zelle in einem Magnetfeld, drehen sich die Atome wie kleine Kompassnadeln. Indem man mit einem Laser die Richtung der Drehung ausmisst, wird das Magnetfeld gemessen. „In der Simulation haben wir die Atome während des Messvorgangs mit schwachen Laserpulsen beschossen, damit die Messdynamik chaotisch wird“, erklärt Lukas Fiderer, der diese Forschung im Rahmen seiner Masterarbeit begann und nun dazu promoviert.

Als Ergebnis habe man eine Verbesserung der Messgenauigkeit um 70 Prozent berechnen können. Ein entscheidender Vorteil sei, dass die chaotische Dynamik so eingestellt werden könne, dass der Sensor robuster gegenüber störenden Wechselwirkungen mit der Umgebung sei. Die Wissenschaftler haben den neuen Magnetfeldsensor bereits als Patent angemeldet. „Wir hoffen, dass unser Modell bald experimentell realisiert wird und gehen davon aus, dass die Methode Anwendung in verschiedenen Quantensensoren findet. So könnte sie ein Baustein auf dem Weg zu genaueren und robusteren Sensoren sein.“

Publikation:

Lukas J. Fiderer, Daniel Braun: Quantum metrology with quantum-chaotic sensors. Nature Communications 2018, DOI: 10.1038/s41467-018-03623-z

Kontakt:

Lukas Fiderer

Universität Tübingen

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Prof. Dr. Daniel Braun

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Der Gebirgszug der Olympic Mountains liegt auf der Halbinsel Olympic im gleichnamigen Nationalpark im Bundesstaat Washington. Die höchste Erhebung ist der Mount Olympus mit 2428 Metern. Das Gebirge ist tektonisch aktiv, es liegt in dem Bereich, in dem die Juan-de-Fuca-Platte unter die Nordamerikanische Platte taucht, und es ist vergletschert. In den Olympic Mountains nahmen die Wissenschaftler über einen größeren Bereich 30 neue Gesteinsproben in jeweils rund 400 Meter Höhe. Wenn Gestein über Jahrmillionen aus der Tiefe weiter an die Erdoberfläche gelangt, kühlt es dabei ab. Mit empfindlichen thermochronometrischen Messungen können Wissenschaftler bestimmen, wann das Gestein freigelegt wurde. „Das Alter des Gesteins nimmt vom Rand des Gebirges ins Innere hinein ab“, berichtet Lorenz Michel, der Erstautor der Studie.

Die Wissenschaftler entwickelten aufgrund des Musters des jeweiligen Abkühlungsalters der Proben ein Modell, mit dem sich die wahrscheinliche Entstehungsgeschichte der Olympic Mountains erklären lässt. „Die Daten deckten sich am besten mit der Annahme, dass bis zum Beginn der Vergletscherung die Gesteine durch ein von oben gesehen ellipsenförmiges Erosionsmuster abgetragen wurden“, sagt Todd Ehlers. Am Rand dieser Ellipse seien die Berge mit 0,25 Kilometern, im Zentrum der Ellipse sogar mit 0,9 Kilometern pro Millionen Jahre abgetragen worden. Vor zwei bis drei Millionen Jahren müssen die Erosionsraten jedoch angestiegen sein und zwar mit 50 bis 150 Prozent gegenüber der vorherigen Phase.

„Über einen Zeitraum von mehreren Millionen Jahren befanden sich die Olympic Mountains im Großen und Ganzen in einem Gleichgewichtszustand: Durch die tektonisch bewirkte Hebung wuchs das Gebirge von unten und wurde in etwa in gleichem Maße oben durch Erosion abgetragen“, erklärt Michel. Dass sich das Geschehen vor zwei bis drei Millionen Jahren änderte, führen die Forscher auf die zeitlich passende Vergletscherung im Pleistozän zurück. „Die Gletscher bewirkten eine starke Steigerung der Erosion“, sagt Ehlers. Das räumliche Muster der Erosion werde vor allem durch die tektonischen Verhältnisse bestimmt, die Veränderungen über die Zeit durch die Vergletscherung im Pleistozän. „Dieser Anstieg der Erosion parallel zur Vergletscherung lässt sich auch bei Gebirgen in den Nachbarregionen feststellen“, setzt der Wissenschaftler hinzu.

Publikation:

Lorenz Michel, Todd A. Ehlers, Christoph Glotzbach, Byron A. Adams, and Konstanze Stübner: Tectonic and glacial contributions to focused exhumation in the Olympic Mountains, Washington, USA. Geology, DOI: 10.1130/G39881.1

Kontakt:

Prof. Dr. Todd Ehlers
Universität Tübingen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Geowissenschaften – Geologie und Geodynamik
Telefon +49 7071 29-73152
todd.ehlersspam prevention@uni-tuebingen.de

Der 2428 Meter hohe Mount Olympus in den Olympic Mountains, Blue Glacier im Vordergrund. Eismassen wie dieser Gletscher führten zu einem Anstieg der Erosion vor rund zwei bis drei Millionen Jahren. Foto: Lorenz Michel	Der Mount Olympus im Sonnenaufgang. Foto: Lorenz Michel
Die Karte der Halbinsel Olympic links zeigt die Olympic Mountains im US-Bundesstaat Washington, das Dreieck markiert den Mount Olympus. Pinkfarbene Linien zeigen das Ausmaß der pleistozänen Vergletscherung: Kontinentale Eismassen umgaben die Berge im Norden und Osten, und alpine Gletscher stießen vom Zentrum des Gebirges entlang der Täler im Westen fast bis zum Pazifik vor. Rechts sind die Erosionsraten aus dem errechneten Modell eingetragen. Die roten Punkte markieren die Orte der neuen Probennahmen für diese Studie. Abbildungen: aus der Publikation Geology, DOI: 10.1130/G39881.1.	Blick vom Mount Angeles in den Olympic Mountains nach Westen in Richtung Elwha-Tal. Foto: Lorenz Michel

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Mehr als 200 TeV-Gammaquellen sind bisher sowohl in der Milchstraße als auch im extragalaktischen Raum bekannt. „Häufig können wir die Strahlung bekannten astrophysikalischen Objekten zuordnen, die bereits zuvor mit konventionellen Teleskopen in niedrigeren Frequenzbändern untersucht wurden, zum Beispiel im Bereich von optischen Wellenlängen oder Radiowellenlängen“, sagt Gerd Pühlhofer. „Interessanterweise wurden mit der systematischen Durchmusterung der Ebene der Milchstraße durch die H.E.S.S.-Teleskope aber auch viele neue Quellen entdeckt, die nicht oder nicht eindeutig mit Objekten in niedrigeren Frequenzbereichen assoziiert sind.“ Umgekehrt seien die Daten der TeV-Strahlung allein üblicherweise nicht ausreichend, um eine Quelle einem bestimmten Typ von astrophysikalischem Objekt zuzuordnen. „Diese nicht identifizierten Objekte bleiben ein großes Rätsel in der Gammastrahlenastronomie.“

Detailreiche Daten

Doch die hochentwickelten H.E.S.S.-Teleskope lieferten so detailreiche Daten, dass die Forscher weitergekommen sind. „Zum ersten Mal sind wir nun in der Lage, nicht identifizierte TeV-Quellen allein durch eben diese Daten einer bestimmten Objektklasse zuzuordnen“, sagt Pühlhofer. „Drei bestimmte Quellen sind mit hoher Wahrscheinlichkeit Supernova-Überreste.“

Ein Supernova-Überrest ist ein Himmelsobjekt, das sich nach der Explosion eines massereichen Sterns am Ende seiner Lebensdauer ausbildet. Die Materie, die durch eine solche Explosion herausgeschleudert wird, führt zu Schockwellen, die sich in den interstellaren Raum ausbreiten. Dort wird die Materie aufgeheizt und Teilchen auf relativistische Geschwindigkeiten beschleunigt. Die Teilchen reagieren mit Licht und Gas in der Nähe ihres Entstehungsortes und produzieren dadurch sehr hochenergetische Gammastrahlen. „Wir wissen seit über einem Jahrzehnt, dass manche der 300 bekannten Supernova-Überreste in unserer Galaxie stark im TeV-Licht strahlen“, erklärt der Doktorand Daniel Gottschall aus Pühlhofers Forschungsgruppe. „Doch all diese Objekte waren schon aus Beobachtungen in anderen Wellenlängen bekannt und als Supernova-Überreste klassifiziert worden“, ergänzt Massimo Capasso, ebenfalls Doktorand in der Forschungsgruppe.

Weitere Forschungsfragen

Es bleibe die Frage, so Gerd Pühlhofer, warum diese Supernova-Überreste bisher jeder Beobachtung entgangen sind. „Sie sind so groß wie der Vollmond, allerdings sowohl für das menschliche Auge als auch für konventionelle, wie etwa optische, Teleskope völlig unsichtbar“, erklärt der Astrophysiker. Er hält es für möglich, dass sie bei früheren Himmelsdurchmusterungen wegen ihrer Position in der Milchstraße und ihrer großen Ausdehnung nicht von den vielen anderen Objekten zu unterscheiden gewesen sind oder zumindest teilweise durch Gase im Vordergrund verdeckt sind. „Eine aufregendere Möglichkeit wäre, dass die Supernova-Überreste sich in ihrer Zusammensetzung von den anderen großen Überresten, die bisher mit den H.E.S.S.-Teleskopen untersucht wurden, substanziell unterscheiden“, sagt er. „Sie könnten zu einer speziellen Sorte von Supernova-Überresten gehören, deren Gammastrahlung durch Hadronen ausgelöst wird.“

Für ihre weiteren Forschungen in der TeV-Gammastrahlen-Astronomie setzen die Wissenschaftler auf die noch empfindlicheren Geräte der nächsten Generation, das Cherenkov Telescope Array CTA, das zurzeit entwickelt wird. Es soll im nächsten Jahrzehnt in Betrieb gehen und von der Erde aus ein noch genaueres Bild von der Gammastrahlung in der Milchstraße liefern.

Publikationen:

A search for new supernova remnant shells in the Galactic plane with H.E.S.S. Corresponding authors: G. Pühlhofer, D. Gottschall, M. Capasso. H. Abdallah et al. (H.E.S.S. collaboration), Astronomy & Astrophysics, Vol. 612, https://doi.org/10.1051/0004-6361/201730737

A&A-Sonderausgabe:
https://www.aanda.org/component/toc/?task=topic&id=915

Pressemitteilung der H.E.S.S.-Kollaboration über die Sonderausgabe:
https://www.mpi-hd.mpg.de/hfm/HESS/pages/press/2018/AA-Special-Issue/

Kontakt:

Universität Tübingen

Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Astronomie und Astrophysik/Kepler Center for Astro and Particle Physics

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Telefon +49 7071 29-74982

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Prof. Dr. Andrea Santangelo

Telefon +49 7071 29-78128
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Links:

Institut für Astronomie and Astrophysik Tübingen:

http://www.physik.uni-tuebingen.de/institute/astronomie-astrophysik/institut/astronomie/astronomie-hochenergieastrophysik.html

H.E.S.S.: www.mpi-hd.mpg.de/HESS

H.E.S.S.-Instrument: www.mpi-hd.mpg.de/HESS/pages/about/

CTA-Observatorium: www.cta-observatory.org

H.E.S.S. II -Pressemitteilung der Tübinger Universität:

https://www.uni-tuebingen.de/universitaet/aktuelles-und-publikationen/pressemitteilungen/archiv/archivfullview-pressemitteilungen/article/beschleuniger-kosmischer-strahlung-mit-beispielloser-energie-im-zentrum-der-milchstrasse.html

Die H.E.S.S.-Teleskope

Die Kollaboration: Das H.E.S.S.-Team (H.E.S.S. – High Energy Stereoscopic System) besteht aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Namibia, Südafrika, Irland, Armenien, Polen, Australien, Österreich, Schweden und den Niederlanden. Die Universität Tübingen gehört der H.E.S.S.-Kollaboration über die Abteilung für Hochenergie-Astrophysik des Instituts für Astronomie und Astrophysik Tübingen (IAAT) an. Die Tübinger Beteiligung wird vom deutschen Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziell unterstützt.

Die Geräte: Die Ergebnisse wurden mit den H.E.S.S.-Teleskopen in Namibia, im Südwesten Afrikas, erzielt. Dieses System mit vier Teleskopen mit jeweils einem Durchmesser von 13 Metern, das vor einigen Jahren durch das riesige H.E.S.S. II-Teleskop mit 28 Metern Durchmesser komplettiert wurde, ist eines der empfindlichsten Empfänger von sehr hochenergetischen Gammastrahlen. Diese werden in der Atmosphäre absorbiert, wo sie einen kurzlebigen Teilchenschauer auslösen. Die H.E.S.S.-Teleskope empfangen die schwachen, kurzen blauen Lichtblitze, die diese Teilchen ausstrahlen. Diese sogenannte Tscherenkow-Strahlung blitzt nur für einige Milliardstel Sekunden auf. Die riesigen Spiegel der H.E.S.S.-Teleskope reflektieren das Licht auf extrem empfindliche Kameras. Die H.E.S.S.-Teleskope werden seit Ende des Jahres 2002 betrieben. Sie haben die Mehrzahl der bekannten kosmischen Objekte entdeckt, die sehr hochenergetische Gammastrahlen aussenden. Eine Studie aus dem Jahr 2009 nannte H.E.S.S. unter den Top Ten der Observatorien weltweit.

Kosmische Strahlung

Die Erde wird laufend von hochenergetischen Teilchen aus dem All bombardiert. Diese Teilchen sind Protonen, Elektronen und Atomkerne – sie ergeben zusammen die „kosmische Strahlung“. Seit mehr als einem Jahrhundert wird die Herkunft der kosmischen Strahlung erforscht, bleibt aber eins der größten wissenschaftlichen Rätsel. Diese kosmische Strahlung ist elektrisch geladen und wird daher stark von den interstellaren Magnetfeldern, die unsere Galaxie durchziehen, abgelenkt. Ihr Weg durch das All wird durch diese Abweichungen zufällig und unberechenbar, sodass es unmöglich ist, ihre astrophysikalische Herkunft direkt auszumachen. Kosmische Strahlung interagiert mit Licht und Gasen in der Nähe ihrer Quelle und produziert dadurch hochenergetische Gammastrahlen. Diese Gammastrahlen treffen in geraden Linien auf die Erde, sie werden durch magnetische Felder nicht abgelenkt. Diese Gammastrahlung kann daher genutzt werden, um die Quellen kosmischer Strahlung im All zu identifizieren.

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Höhlenbären (Ursus spelaeus) lebten in der letzten Kaltzeit vor etwa 400.000 Jahren in Europa, bis sie vor circa 24.000 Jahren ausstarben. Sie waren deutlich größer als ihre heutigen Verwandten, die Braunbären, aber wenig bedrohlich für den Menschen: In einer früheren Studie hatten Wissenschaftler anhand der Isotopenzusammensetzungen im Kollagen der Bären-Knochen bereits nachgewiesen, dass sich die Höhlenbären rein vegan ernährten. Warum sie im Lauf der letzten Eiszeit von der Bildfläche verschwanden, gab lange Rätsel auf. Verantwortlich gemacht wurden meist der prähistorische Mensch und die Kälte des letzten Gletschermaximums vor 24.000 bis 19.000 Jahren. Paläogenetische Untersuchen zeigten zudem, dass die Dezimierung der Bären vor rund 50.000 Jahren begann, als der anatomisch moderne Mensch in Europa den Neandertaler verdrängte: Knochenfunde mit Pfeilspitzen und Schnittspuren deuteten darauf hin, dass der Höhlenbär von Menschen gejagt wurde

Während die Bären in vielen Regionen Europas bereits vor Beginn der Eiszeit vor ca. 27.000 Jahren verschwanden, überlebten einige in anderen Regionen länger. Eine der jüngsten Populationen konnte im Nordosten Italiens nachgewiesen werden. An Knochenfunden aus den dortigen Höhlen überprüften die Wissenschaftler in der aktuellen Studie die Thesen nochmals mit modernsten Methoden: Sie datierten die Knochen neu und verglichen die Ernährung dieser letzten Höhlenbären mit älteren Populationen ihrer Art. Zudem suchten die Forscher nach Beweisen für Jagd und Verzehr durch Menschen.

Die neuen Radiokarbon-Daten bestätigen nun, dass diese Höhlenbären noch bis vor 24.000 gelebt und somit den Beginn der Eiszeit überlebt hatten. Spuren an den Knochen untermauern, dass prähistorische Menschen die Bären jagten und verwerteten. Die Isotopenzusammensetzung zeigte zudem, dass die Höhlenbären ihre vegetarische Ernährung auch im abkühlenden Klima beibehielten und nicht durch Fleisch erweiterten. Diese mangelnde Flexibilität in ihrer Ernährung und der Jagddruck durch Menschen führten vermutlich zu erhöhtem Stress für die Höhlenbären und dazu, dass sie im abkühlenden Klima nicht überleben konnten, wie Hervé Bocherens erklärt. „Es war wohl diese Kombination klimatischer und anthropogener Faktoren für das Aussterben der Art verantwortlich.“

Publikation:

Terlato, G., Bocherens, H., Romandini, M., Nannini, N., Hobson, K.A., Peresani, M., 2018. Chronological and isotopic data support a revision for the timing of cave bear extinction in Mediterranean Europe. Historical Biology

doi: 10.1080/08912963.2018.1448395

Kontakt:

Prof. Dr. Hervé Bocherens

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Das Forscherteam entwickelte ein Labor-Modell des urzeitlichen Ozeans von vor rund 2,5 Milliarden Jahren in einer simulierten Wassersäule in einem Glaszylinder. Als Sauerstoffproduzenten wurden Cyanobakterien eingesetzt, die es schon vor einigen Milliarden Jahren gab. Ihnen wird auch die massenhafte Sauerstoffproduktion in der Erdgeschichte zugeschrieben, die zur Evolution der heutigen sauerstoffatmenden Lebewesen führte. Bei ihrem Experiment interessierten sich die Forscherinnen und Forscher vor allem für die Abläufe in der Vertikalen. „Das Wasser im Experiment hatte einen hohen Eisengehalt, und anfangs war es sauerstoffarm. Es gab nur so viel Sauerstoff, wie die Fotosynthese treibenden Cyanobakterien produzierten“, erklärt Elizabeth Swanner, die inzwischen eine Professur an der Iowa State University in den USA innehat. Der Zylinder hatte auf verschiedenen Ebenen Auslasshähne zur Probenentnahme. Das Forscherteam untersuchte über einen Zeitraum von mehreren Wochen, was in dem Zylinder passierte. „Das Ergebnis hat uns überrascht: Trotz der zunehmenden Ansammlung von Sauerstoff blieb das meiste Eisen nicht oxidiert, sondern ging durch eine Kombination von mikrobiell katalysierten und fotochemischen Prozessen wieder in seine lösliche Form über“, sagt Kappler.

Heutige Cyanobakterien in den Ozeanen, die tausendfach weniger Eisen enthalten als vor 2,5 Milliarden Jahren, besitzen ein Enzym, das Eisen reduzieren kann. „Nach unseren Schätzungen hätte deren Kapazität zur Reduktion des Eisens in diesem Umfang aber nicht ausgereicht“, sagt der Geo­mikrobiologe. „Eine andere mögliche Erklärung wäre, dass das Eisen zusätzlich in einer fotochemischen Reaktion durch Lichteinfall reduziert wurde.“ Bisher ging man davon aus, dass die eisenreichen Gesteine in fast sauerstofffreiem Wasser entstanden waren. „Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die Ablagerung des Eisens auch in einer sauerstoffreichen Umgebung möglich gewesen ist“, sagt Swanner. Die Wissenschaftler wollen ihre Ergebnisse nun an Gewässern mit ähnlichen Bedingungen, wie sie in den urzeitlichen Ozeanen herrschten, überprüfen.

Publikation:

Elizabeth D. Swanner, Markus Maisch, Wenfang Wu and Andreas Kappler: Oxic Fe(III) reduction could have generated Fe (II) in the photic zone of Precambrian seawater. Scientific Reports, DOI 10.1038/241598-018-22694-y

Kontakt:

Prof. Dr. Andreas Kappler

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Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Zentrum für Angewandte Geowissenschaften

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Eine in der Zeitschrift Nature veröffentlichte Studie alter Genome beleuchtet erstmals detailliert die genetische Geschichte Südosteuropas vor und nach Einführung der Landwirtschaft durch anatolische Bauern. Für die zweitgrößte jemals veröffentlichte Studie dieser Art analysierte ein internationales Forschungsteam, mit maßgeblicher Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Menschheitsgeschichte in Jena, das Erbgut von 225 menschlichen Skeletten. Diese Individuen lebten teils vor und teils nach dem Epochenwechsel in Südosteuropa, eine Region für die bislang kaum genetische Daten aus der Vorgeschichte zur Verfügung standen.

Die Studie wurde von insgesamt 117 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Archäologie, Anthropologie und Genetik aus 82 Einrichtungen in Europa und den USA durchgeführt, darunter auch Forschende der Universität Tübingen.

Vor etwa 8500 Jahren breitete sich die Landwirtschaft – in Verbindung mit der Einwanderung früher Bauern aus Anatolien - von Südosten her über Europa aus. Ein internationales Forschungsteam hat nun die Genome von 225 alten Knochen analysiert, die von Menschen stammen, die vor rund 14.000 bis 3.000 Jahren in Südosteuropa lebten. „Südosteuropa ist der Brückenkopf der Anatolien mit Europa verbindet. Von dort breitete sich die Landwirtschaft nach Europa aus. In dieser Studie werden die Interaktionen von frühen Bauern, indigenen Jägern und Sammlern aus dem Balkanraum und den Bewohnern der Zentralasiatischen Steppen erstmals umfassend betrachtet“, sagt Archäologe Raiko Krauß vom Institut für Früh- und Urgeschichte der Universität Tübingen. Er hatte einige Skelette des berühmten kupferzeitlichen Gräberfelds von Varna, Bulgarien, für die Studie zur Verfügung gestellt.

Zwischen Isolation und intensivem Austausch

„An manchen Orten scheinen sich Jäger-Sammler und einwandernde Bauern sehr schnell vermischt zu haben“, sagt Erstautor Iain Mathieson, Genetiker an der Universität von Pennsylvania, „aber meistens blieben die beiden Gruppen isoliert, zumindest in den ersten paar hundert Jahren . Die Jäger und Sammler haben seit Tausenden von Jahren in der Region gelebt, und es muss ein ziemlicher Schock für sie gewesen sein, als die neuen Menschen auftauchten – mit einem völlig anderen Lebensstil und Aussehen.“

„Dreitausend Jahre später hatten sie sich vollständig durchmischt“, fährt David Reich von der Harvard Medical School fort, einer der Leiter der Studie. „Einige Bevölkerungsgruppen haben bis zu einem Viertel ihrer Gene von Jäger-Sammlern geerbt.“ In manchen Regionen Europas trugen vor allem die Männer das Erbgut der Jäger- und Sammler weiter; nicht jedoch im Südosten. „Das zeigt, dass beide Gruppen an verschiedenen Orten unterschiedlich interagierten, etwas, was wir im Zusammenhang mit archäologischen Erkenntnissen zu verstehen versuchen", fügt Mathieson hinzu.

Die Studie umfasst auch eine Stichprobe von 40 Jäger-Sammlern und frühen Bauern aus der Region des „Eisernen Tors“ an der Grenze zwischen dem heutigen Rumänien und dem heutigen Serbien. Die Untersuchungen zeigen, dass diese Region einen intensiven Austausch zwischen Jäger-Sammlern und frühen Bauern erlebte. Zum Beispiel stammten zwei von vier Individuen aus der Grabungsstätte Lepenski Vir genetisch vollständig von anatolischen Bauern ab, passend dazu bestätigte eine Isotopenanalyse, dass sie Migranten von außerhalb der Region waren. Ein drittes Individuum war gemischter Abstammung und hatte laut Isotopen viel Fisch gegessen, was zu erwarten ist, wenn Bauern in eine Jäger-Sammler Gruppe integriert werden oder deren Lebensweise annehmen.

„Diese Ergebnisse beleuchten den Zusammenhang zwischen Migration, Vermischung und Subsistenz in dieser Schlüsselregion. Sie zeigen zudem, dass sich bereits die frühen europäischen Bauern in ihrer Abstammung unterschieden, was ein dynamisches Mosaik von Vermischungen zwischen Jäger-Sammlern und frühen Bauern widerspiegelt", erklärt Ko-Studienleiter Ron Pinhasi, Anthropologe an der Universität Wien.

Varna – Frühester Nachweis für Gene aus der Steppe 2000 Jahre vor der großen Einwanderungswelle

Für die Studie wurden auch Skelette aus Varna, eine der bedeutendsten archäologischen Stätten der europäischen Vorschichte untersucht. Varna ist einer der ersten Orte der Welt, für den es Hinweise auf extreme Unterschiede im Reichtum gibt. Das Grab eines der untersuchten Individuen enthielt mehr Gold als alle anderen bekannten Bestattungen aus dieser Zeit. „Die DNA aus der berühmten Grabstätte von Varna ist der anderer früher europäischen Bauern sehr ähnlich“, sagt Johannes Krause, Direktor am Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte, der die Analyse der Proben von Varna leitete. Krause fährt fort: „Überraschenderweise fanden wir jedoch auch ein Individuum aus Varna und mehrere aus benachbarten Fundorten in Bulgarien, die Vorfahren aus der osteuropäischen Steppe hatten. Dies ist der früheste Nachweis der sogenannten Steppen-Abstammung so weit im Westen – zweitausend Jahre vor der großen Einwanderungsbewegung aus der Steppe, die mehr als die Hälfte der Bevölkerung Nordeuropas zwischen 5000 und 4500 vor heute ersetzte.“

David Reich bemerkt abschließend: „Diese sehr großen Studien alter DNA, die auf einer intensive Zusammenarbeit von Genetikern, Archäologen und Anthropologen basieren, erlauben es, ein detailliertes Bild von Schlüsselperioden der Vergangenheit zu zeichnen, welche vorher nur schwach zu erahnen waren. Studien dieser Größenordnung zeigen, dass die Forschung an alter DNA den Kinderschuhen entwachsen ist. Ich freue mich auf die Erkenntnisse, die wir gewinnen werden, wenn ähnliche Forschungsansätze auch auf andere Regionen der Welt angewandt werden.“

Publikation:

Mathieson et al., The genomic history of southeastern Europe, Nature, DOI: 10.1038/nature25778

Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Menschheitsgeschichte

Kontakt:

Johannes Krause
Abteilung für Archäogenetik
Max-Planck-Institute für Menschheitsgeschichte
Email: krausespam prevention@shh.mpg.de

PD Dr. Raiko Krauß
Universität Tübingen
Institut für Ur- und Frühgeschichte und Archäologie des Mittelalters
Telefon +49 7071 29-76794
raiko.kraussspam prevention@uni-tuebingen.de

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Bei seinen Experimenten arbeitete das Forscherteam mit dem vier Zentimeter langen Gelben Spitzkopf-Schleimfisch (Tripterygion delaisi), der im Atlantik und im Mittelmeer vorkommt. Er ernährt sich hauptsächlich von weitgehend durchsichtigen, weniger als einen Millimeter großen Kleinkrebsen. Während der Mensch eine Taschenlampe benötigt, um mit ihrem Lichtkegel dunkle Winkel auszuleuchten, kann der Schleimfisch das Sonnenlicht für seine Zwecke anpassen und in dunkle Bereiche umlenken. „Die anatomischen Voraussetzungen dafür finden sich bei vielen tagaktiven Fischen mit einer großen Iris“, sagt Michiels. „Doch am Schleimfisch haben wir zum ersten Mal untersucht, wie der Mechanismus für die aktive Lichtortung funktionieren könnte.“ Die Schleimfische leben in rund zehn Metern Tiefe, wohin das Sonnenlicht durchdringt. „Es wird von den seitlich vorstehenden Augenlinsen auf die untere Regenbogenhaut fokussiert, auf der sich rot fluoreszierende und blau reflektierende Bereiche finden“, erklärt der Wissenschaftler. „Durch Kippen und Drehen des Auges kann der Fisch den Lichtstrahl lenken und aktiv entweder rote oder blaue Augenblitze abgeben.“

Zwei Blitzfarben zur Auswahl

Der Fisch kann so die ersten Zentimeter seiner direkten Umgebung ausleuchten. „Voraussetzung für die Lichtortung ist, dass die Fische die Augenblitze kontrollieren können, um selbst nicht zu Beute zu werden“, sagt Michiels. Um das zu überprüfen, haben sich die Forscher zunutze gemacht, dass der Gelbe Spitzkopf-Schleimfisch zwei Blitzfarben zur Auswahl hat. „Tatsächlich haben wir festgestellt, dass die Fische die Farbe der Augenblitze an die Umgebung anpassen. Bei rotem Hintergrund senden sie blaue Augenblitze aus – und umgekehrt.“ Auch nehme die Frequenz der Augenblitze zu, wenn Kleinkrebse als mögliche Beute verfügbar sind. „Wir konnten jedoch nicht feststellen, dass hungrige Fische mehr Augenblitze erzeugen als satte“, so der Forscher. Daher müsse nun in weiteren Experimenten geklärt werden, ob die Schleimfische ihre Fähigkeiten für die aktive Lichtortung zum Auffinden von Beute nutzen oder möglicherweise für andere Zwecke. „Wir stehen auf diesem Forschungsgebiet noch ganz am Anfang. Die Fähigkeit zur Lichtortung wurde bisher kaum beachtet“, erklärt Michiels.

Publikation:

Nico K. Michiels, Victoria C. Seeburger, Nadine Kalb, Melissa G. Meadows, Nils Anthes, Amalia A. Mailli and Colin B. Jack: Controlled iris radiance in a diurnal fish looking at prey. Royal Society Open Science, DOI 10.1098/rsos.170838.

Kontakt:

Prof. Dr. Nico Michiels
Universität Tübingen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Evolutionsökologie der Tiere
Telefon +49 7071 29-74649
nico.michielsspam prevention@uni-tuebingen.de

	Der Gelbe Spitzkopf-Schleimfisch (Tripterygion delaisi) zeigt einen blauen Augenblitz. Foto: Nico K. Michiels
	Der Gelbe Spitzkopf-Schleimfisch (Tripterygion delaisi) zeigt einen blauen Augenblitz. Foto: Nico K. Michiels
	Der Gelbe Spitzkopf-Schleimfisch (Tripterygion delaisi) beim Erzeugen eines roten Augenblitzes. Foto: Nico K. Michiels

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Schildkröten sind eine der ältesten heute noch lebenden Wirbeltiergruppen. Obwohl ihre Ursprünge bis zu 250 Millionen Jahre zurückdatieren, haben sie sich seitdem äußerlich kaum verändert. Fast alle fossilen Schildkröten ähnelten den heutigen modernen Schildkröten. Diese anatomische Konstanz trug womöglich dazu bei, dass sie mehrfache Aussterbe-Ereignisse der Erdgeschichte überlebten.

Dr. Ingmar Werneburg vom Senckenberg Center of Human Evolution and Palaeoenvironment (HEP) an der Universität Tübingen war Leiter der Studie, die sich auf die Untersuchung von Proganochelys quenstedti konzentrierte. Die älteste Schildkröte mit einem vollständigen Panzer wurde in 210 Millionen Jahre alten triassischen Sedimenten in Deutschland gefunden. Anhand von Computertomografie-Aufnahmen zweier fossiler Schädel rekonstruierten die Wissenschaftler digitale Modelle des Gehirns von Proganochelys und verglichen diese mit Gehirnmodellen moderner Schildkröten.

„Unsere Resultate zeigen, dass Proganochelys, die älteste Schildkröte mit einem echten Panzer, eine sehr einfache Gehirnstruktur aufwies“, sagt Erstautor Dr. Stephan Lautenschlager von der Universität Birmingham. „Sehsinn und Gehör waren wahrscheinlich nicht besonders gut ausgebildet, während der Geruchssinn relativ gut entwickelt war.“ Weitere Resultate der Studie zeigten, dass das Schildkrötengehirn in Bezug auf seine Größe und Komplexität im Laufe der Evolution bis hin zu den modernen Schildkröten zunahm. Moderne Arten zeigen eine weite Spanne an Gehirnformen und -größen, was die vielfältigen Ausprägungen ihrer Sinnesorgane spiegelt.

Ingmar Werneburg ergänzt: „Über einen Zeitraum von über 200 Millionen Jahren stieg die Komplexität der Schildkrötengehirne, wodurch es den Tieren möglich war, sich an verschiedene Umgebungen und Lebensbedingungen anzupassen. Das ist insofern wichtig, als dass wir ähnliche Diversifizierungen auch bei anderen Tiergruppen wie Säugetieren und Vögeln vorfinden.“

„Durch den Vergleich der digitalen Gehirnrekonstruktionen mit denen moderner Schildkröten konnten wir zeigen, dass die ersten Schildkröten mit vollständigem Panzer sehr wahrscheinlich an Land, aber nicht grabend oder im Wasser lebten“, sagt Gabriel Ferreira von der Universität São Paolo in Brasilien, ein weiterer Co-Autor der Studie. „Erst später in der Evolution eroberten sie verschiedene Habitate.“

Publikation:

Stephan Lautenschlager, Gabriel S. Ferreira und Ingmar Werneburg: Sensory evolution and ecology of early turtles revealed by digital endocranial reconstructions”, Frontiers in Ecology and Evolution, https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fevo.2018.00007/abstract

Kontakt:

Dr. Ingmar Werneburg
Universität Tübingen
Senckenberg Center for Human Evolution and Palaeoenvironment (HEP)
ingmar.werneburgspam prevention@senckenberg.de

Dr. Stephan Lautenschlager
University of Birmingham, England
s.lautenschlagerspam prevention@bham.ac.uk

Gabriel Ferreira
Universität São Paolo, Brasilien
gsferreirabiospam prevention@gmail.com

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In den vergangenen Jahren wurden Offshore-Anlagen in der Deutschen Bucht großflächig ausgebaut. Deshalb gab es nun erstmals die Möglichkeit, die Nachlaufeffekte von Windparks, die bereits in Modellen und anhand von Satellitenbildern vorhergesagt wurden, direkt experimentell und quantitativ zu bestätigen. Beteiligt waren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Tübingen, vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung des Karlsruher Instituts für Technologie in Garmisch-Partenkirchen, der Technischen Universität Braunschweig (Institut für Flugführung), des Helmholtz-Zentrums Geesthacht, HZG (Institut für Küstenforschung) und der UL DEWI - UL International GmbH. In 41 Flügen mit dem Messflugzeug DO-128 der Universität Braunschweig erhoben sie Windgeschwindigkeit und Turbulenz über der Deutschen Bucht.

Dabei zeigte sich, dass vor allem bei einer stabilen atmosphärischen Schichtung, wenn warme Luft vom Festland über die kalte Nordsee strömt, Nachläufe hinter Windparks entstehen (siehe Abbildung 2). In Strecken von bis zu 70 Kilometern ist hier die Windgeschwindigkeit im Vergleich zur ungestörten Strömung reduziert. Mit diesen Erkenntnissen lassen sich künftig die Einflüsse auf stromab liegende Windparks besser vorhersagen und Modellsimulationen verbessern.

Die neuen Messungen sind ein wichtiger Schritt in dem großangelegten Forschungsprojekt WIPAFF (WInd PArk Far Field), das durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert wird. Die Verbundpartner analysieren erstmals die Fernfelder von Nachläufen ‒ zwischen zehn und 100 Kilometer hinter Windparks ‒ mit bodengestützten Beobachtungen sowie Satelliten- und Flugzeugmessungen. Darüber hinaus überprüfen und erweitern sie Windfeldmodelle und analytische Windparkmodelle und untersuchen die Auswirkungen des fortschreitenden Ausbaus der Windkraftnutzung in der Nordsee quantitativ. Daraus werden Werkzeuge entwickelt, mit denen der weitere Ausbau der Windkraftnutzung in der Nordsee begleitet und optimiert werden kann.

Windgeschwindigkeit gemessen mit dem Forschungsflugzeug am 10. September 2016 nördlich des Windparks Amrumbank West. Die schwarzen Punkte markieren die Windkraftanlage Amrumbank West, Nordsee Ost und Meerwind Süd/Ost. Die Windgeschwindigkeit wurde entlang des Flugpfades (schwarze Linie) gemessen und senkrecht zur Hauptwindrichtung (Windrichtung 190°, schwarzer Pfeil) interpoliert. Die blaue Färbung direkt hinter der Anlage zeigt die geringsten Windgeschwindigkeiten. Abbildung: Andreas Platis

Publikation:

Andreas Platis, Simon. K. Siedersleben, Jens Bange, Astrid Lampert, Konrad Bärfuss, Rudolf Hankers, Beatriz Cañadillas, Richard Foreman, Johannes Schulz-Stellenfleth, Bughsin Djath, Thomas Neumann, Stefan Emeis, First in situ evidence of wakes in the far field behind offshore wind farms, Scientific Reports, 2018, doi 10.1038/s41598-018-20389-y

Kontakt:

Universität Tübingen
Zentrum für Angewandte Geowissenschaften, AG Umweltphysik

Dr. Andreas Platis
Tel. 07071-29-73121
andreas.platis[at]uni-tuebingen.de

Prof. Dr. Jens Bange
Tel. 07071-29-74714
jens.bange[at]uni-tuebingen.de

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Heutzutage gibt es nur wenige Tiere, die ein Gewicht von einer Tonne und mehr auf die Waage bringen. Elefanten, Flusspferde und Nashörner gehören zu diesen „Mega-Pflanzenfressern“ und sind trotz ihrer Größe in ihren Beständen gefährdet.

„Aus erdgeschichtlicher Sicht ist die geringe Anzahl so weniger großer Tierarten eine Anomalie“ erklärt Prof. Dr. Hervé Bocherens vom Senckenberg Center for Human Evolution and Palaeoenvironment an der Universität Tübingen und fährt fort: „Das prominentestes Beispiel für Riesen der Vergangenheit sind natürlich die Dinosaurier.“

Doch auch in der jüngeren Erdgeschichte gab es Kolosse der Tierwelt, wie beispielsweise Riesen-Faultiere, Wollnashörner und Mammute. Warum diese vor etwa 12.000 Jahren ausstarben und welche Folgen dies für die Umwelt hatte, hat der Tübinger Biogeologe nun untersucht.

„Wie heutige Elefanten fungierten die Mega-Pflanzenfresser als ‚Ökosystem-Ingenieure’. Sie reduzierten den Baumbewuchs und hielten die Landschaft und für viele Tiere lebenswichtige Wasserlöcher offen. In ihrem Verdauungstrakt wanderten Pflanzensamen über viele Kilometer und wurden so verbreitet“, erläutert Bocherens.

Er zeigt in seiner aktuellen Studie, dass diese Aufgaben in der Zeit von vor etwa 45.000 bis 12.000 Jahren vom modernen Menschen übernommen wurden. „In dieser Epoche hat sich der moderne Mensch im nördlichen Eurasia, Nord- und Südamerika und Australien ausgebreitet und die riesigen Pflanzenfresser starben nach und nach aus“, ergänzt Bocherens.

Mit der „neolithischen Revolution“, dem Aufkommen von Ackerbau und Viehzucht, der Vorratshaltung und der Sesshaftigkeit, wurden Teile der Funktionen der ausgestorbenen „Ökosystem-Ingenieure“ wieder ersetzt. Doch in einigen Gebieten, wie beispielsweise in der für Landwirtschaft ungeeigneten Subarktis – einst Heimat der Mammutsteppe – blieb an der Stelle eine Lücke, die bis heute besteht. Die Lebensweise der Tierriesen beeinflusste die gesamte Vegetation – Bäume wurden klein gehalten und andere Pflanzen hatten genügend Platz und Nährstoffangebot zu wachsen. Die Diversität in der Pflanzenwelt wirkte sich wiederum positiv auf die Vielfalt der Tierwelt aus.

Mit dem Aussterben der pflanzenfressenden Riesen verwaldeten die Steppen zu borealen Nadelwäldern. Die Folge war eine Verringerung des sogenannten „Albedo-Effektes“: Statt einer weißen Schneefläche im Winter oder einer gelblichen Landschaft mit trockenen Gräsern im Sommer, reflektiert das dunkle Grün der Wälder die Sonneneinstrahlung weniger und erwärmt so das Klima. Zudem waren die Böden der Mammutsteppe trockener und emittierten weniger des Treibhausgases Methan. Bocherens hierzu: „Die Anwesenheit der pflanzenfressenden Riesen hat demnach nicht nur zu einer höheren Artenvielfalt beigetragen, sondern hatte auch Einfluss auf das globale Klima.“

Ein besseres Verständnis der Unterschiede, aber auch der Ähnlichkeiten zwischen den Auswirkungen der ausgestorbenen Mega-Pflanzenfresser und der menschlichen Landwirtschaft auf die Ökosysteme, kann laut der Studie dabei helfen die Zukunft terrestrischer Ökosysteme besser vorherzusagen. „In einigen Gebieten unserer Erde könnte es sogar sinnvoll sein wieder solche Mega-Pflanzenfresser anzusiedeln, um so die Biodiversität zu erhöhen und die Klimaerwärmung zu vermeiden“, resümiert Bocherens.

Publikation

Bocherens H (2018) The Rise of the Anthroposphere since 50,000 Years: An Ecological Replacement of Megaherbivores by Humans in Terrestrial Ecosystems? Front. Ecol. Evol. 6:3. doi: 10.3389/fevo.2018.00003

Kontakt

Prof. Dr. Hervé Bocherens
Senckenberg Center for Human Evolution and Palaeoenvironment (HEP)
Eberhard Karls Universität Tübingen
Tel. 07071- 29-76988
herve.bocherensspam prevention@uni-tuebingen.de

Judith Jördens
Pressestelle
Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung
Tel. 069- 7542 1434
pressestellespam prevention@senckenberg.de

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Die Natur mit ihrer unendlichen Vielfalt an Lebensformen zu erforschen und zu verstehen, um sie als Lebensgrundlage für zukünftige Generationen erhalten und nachhaltig nutzen zu können - dafür arbeitet die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung seit nunmehr 200 Jahren. Diese integrative „Geobiodiversitätsforschung“ sowie die Vermittlung von Forschung und Wissenschaft sind die Aufgaben Senckenbergs. Drei Naturmuseen in Frankfurt, Görlitz und Dresden zeigen die Vielfalt des Lebens und die Entwicklung der Erde über Jahrmillionen. Die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung ist ein Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Das Senckenberg Naturmuseum in Frankfurt am Main wird von der Stadt Frankfurt am Main sowie vielen weiteren Partnern gefördert. Mehr Informationen unter www.senckenberg.de.

Die Universität Tübingen gehört zu den elf deutschen Universitäten, die als exzellent ausgezeichnet wurden. In den Lebenswissenschaften bietet sie Spitzenforschung im Bereich der Neurowissenschaften, Transnationalen Immunologie und Krebsforschung, der Mikrobiologie und Infektionsforschung sowie der Molekularbiologie. Weitere Forschungsschwerpunkte sind die Geound Umweltforschung, Archäologie und Anthropologie, Sprache und Kognition sowie Bildung und Medien. Mehr als 28.400 Studierende aus aller Welt sind aktuell an der Universität Tübingen eingeschrieben. Ihnen steht ein Angebot von rund 300 Studiengängen zur Verfügung – von der Ägyptologie bis zu den Zellulären Neurowissenschaften.

Bei der Zellteilung von Mensch, Tieren und den damit verwandten Pilzen wird die Zellmembran eingeschnürt und zum Schluss die Verbindung zwischen den Tochterzellen in der Mitte kontrolliert abgeschnürt. Bei Pflanzen hingegen werden Unmengen von winzigen Membranbläschen, die sogenannten Vesikel, in die Mitte der Teilungsebene transportiert. Dort verschmelzen sie kontrolliert miteinander zu einer dünnen Zellplatte, die anfänglich wie eine Scheibe Schweizer Käse aussieht. Diese Platte wächst nach außen, indem später ankommende Vesikel an den Rand der wachsenden Zellplatte geliefert werden und der Rand schließlich mit der Zellmembran verschmilzt; damit sind die Tochterzellen getrennt. „Diese ganz andere Strategie der Zellteilung ist in der Evolution entstanden, noch bevor aus Algen die ersten Landpflanzen hervorgegangen sind“, erklärt Jürgens.

Molekulare Maschinerie in neuer Verwendung

Von bisherigen Untersuchungen an Blütenpflanzen war bekannt, dass es eine spezielle molekulare Maschinerie gibt, die die Membranvesikel miteinander und mit der Zellplatte verschmilzt. „Eine wichtige Komponente dieser Maschinerie gibt es aber nur bei Blütenpflanzen, nicht bei anderen Landpflanzen wie zum Beispiel Moosen oder Algen“, sagt Jürgens. In ihrer neuen Studie hat er gemeinsam mit seiner Arbeitsgruppe durch Ausschalten einzelner Gene verfolgt, wo diese molekulare Maschinerie zu finden ist und wofür sie eingesetzt wird.

„Diese Maschinerie war ursprünglich nicht auf die Zellteilung spezialisiert“, fasst Park die Ergebnisse zusammen. Algen haben sie zunächst genutzt, um Vesikel mit der Zellmembran zu verschmelzen und dadurch zum Beispiel Stoffe aus der Zelle heraus zu transportieren. „Die ursprüngliche Zusammensetzung der Maschinerie wurde beibehalten und spielt auch bei der Zellteilung der Blütenpflanzen noch eine Rolle, aber vor allem auch dort bei der Verschmelzung von Vesikeln mit der Zellmembran“, sagt Park. Dann hätten die Blütenpflanzen eine neue zusätzliche Variante der Maschinerie entwickelt, die sie ausschließlich bei der Zellteilung einsetzen. „Diese Neuerung, eine Erfindung der Blütenpflanzen sozusagen, ergab sich nach Hunderten von Millionen Jahren der Pflanzenevolution. Offenbar brauchten die Blütenpflanzen bei den komplizierten Besonderheiten ihrer Samenentwicklung eigene Mechanismen für die Zellteilung“, sagt Jürgens.

Publikation:

Misoon Park, Cornelia Krause, Matthias Karnahl, Ilka Reichardt, Farid El Kasmi, Ulrike Mayer, York-Dieter Stierhof, Ulrike Hiller, Georg Strompen, Martin Bayer, Marika Kientz, Masa H. Sato, Marc T. Nishimura, Jeffery L. Dangl, Anton A. Sanderfoot, and Gerd Jürgens: Concerted Action of Evolutionarily Ancient and Novel Snare Complexes in Flowering-Plant Cytokinesis. Developmental Cell, 25. Januar 2018. DOI 10.1016/j.devcel.2017.12.027

Kontakt:

Prof. Dr. Gerd Jürgens
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Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen
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Die direkte Beobachtung eines Jets um einen massereichen jungen Stern im optischen Spektralbereich nehmen Astronomen allgemein als nahezu unmöglich an. „Solche Objekte können nur in Regionen hoher Masse geboren werden. Sie sind in ihre Wolke eingebettet, durch die man kaum hindurchsehen kann“, erklärt Kuiper, der die Emmy Noether-Nachwuchsgruppe zur Entstehung massereicher Sterne leitet. In ihrer Studie nutzten die Astronomen Daten, die mit dem MUSE-Instrument am „Very Large Telescope“ (VLT) der ESO (European Southern Observatory) in Chile gewonnen wurden. Sie hatten Glück: Sie entdeckten einen Jet mit einer Länge von rund 36 Lichtjahren. „Das ist einer der größten Jets dieser Art, die jemals beobachtet wurden“, sagt Anna McLeod, die Erstautorin der Studie von der University of Canterbury in Christchurch, Neuseeland. Darüber hinaus erlaubte die hohe spektrale Auflösung des MUSE-Instruments eine genaue Messung der Geschwindigkeit und Ausrichtung des Jets. „Der Stern, der diesen Jet ausstrahlt, muss ungefähr die zwölffache Sonnenmasse haben. Dies ist der erste Nachweis eines solchen Jets von einem jungen Stern aus einer anderen Galaxie“, sagt McLeod.

Die in der Großen Magellanschen Wolke herrschenden Bedingungen begünstigten die Erstbeobachtung. „Dort sind weniger schwere chemische Elemente vorhanden als in unserer Milchstraße, dadurch war die Umgebung des jungen Sterns weniger undurchsichtig“, erklärt McLeod. Außerdem habe ein älterer massereicher Stern in der Nähe die Geburtswolke mit seiner Strahlung im extremen ultravioletten Bereich weggeblasen, setzt Kuiper hinzu. „Dadurch wurde der Jet sichtbar.“

Kuiper sieht sich durch die neue Beobachtung in seiner Forschungsarbeit grundsätzlich bestätigt: „Die Beobachtung zeigt, dass alle Sterntypen unabhängig von ihrer Masse in ihrer Entstehungsphase die gleichen Prozesse durchlaufen.“ Und das gelte sogar außerhalb unserer Galaxie, wo die Bedingungen und die verfügbare Materie anders aussehen können als in der Milchstraße.

Publikation:

Anna F. McLeod, Megan Reiter, Rolf Kuiper, Pamela D. Klaassen, Christopher J. Evans: A parsec-scale optical jet from a massive young star in the Large Magellanic Cloud. Nature, DOI: 10.1038/nature25189.

Kontakt:

Dr. Rolf Kuiper
Universität Tübingen
Institut für Astronomie und Astrophysik
Emmy Noether-Nachwuchsgruppe zur Entstehung massereicher Sterne
Telefon +49 7071 29-75490
rolf.kuiper[at]uni-tuebingen.de

http://www.tat.physik.uni-tuebingen.de/~msf

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Frido Welker hat an der Universität Leiden (Niederlande) Archäologie studiert und absolvierte 2013 seinen Master in Bioarchäologie an der Universität York. Promoviert wurde er 2016 am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig, wo er auch als Postdoktorand tätig war. Seit 2017 forscht er im Natural History Museum der Universität Kopenhagen.

In der Zeit des Übergangs vom Mittelpaläolithikum (200.000 Jahre vor unserer Zeit) zum Jungpaläolithikum (40.000 Jahre vor unserer Zeit) löste der anatomisch moderne Mensch die Neandertaler ab. Bei archäologischen Funden aus dieser Zeit ist oft unklar ist, ob sie dem Neandertaler zuzuordnen sind oder eher dem anatomisch modernen Menschen, auch sind biologische Überreste von Hominiden selten erhalten. Frido Welker hat deshalb eine neue Methode entwickelt, mit der sich Funde aus archäologischen Schichten mittels charakteristischer organischer Moleküle einer der Menschenformen zuordnen lassen. Für eine Fundstelle des Châtelperronien konnte er so bereits eine Verbindung zum Neandertaler nachweisen. Das Châtelperronien in Südwestfrankreich und Nordspanien gilt als letzte archäologische Kultur, die mit dem Neandertaler in Verbindung steht. Sie gibt wichtige Aufschlüsse über Verhalten und Kognition des Neandertalers, aber auch über die Interaktionen zwischen den Menscharten und das Aussterben des Neandertalers.

Der mit 5000 Euro dotierte Förderpreis für Urgeschichte und Quartärökologie ist von der Mineralwassermarke EiszeitQuell gestiftet und wird in diesem Jahr zum 20. Mal verliehen.

Kontakt:

Professor Nicholas Conard
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Senckenberg Centre for Human Evolution and Palaeoenvironment (HEP)
Institut für Ur- und Frühgeschichte und Archäologie des Mittelalters
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nicholas.conardspam prevention@uni-tuebingen.de

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Aus heutiger Sicht würde man die Verhältnisse auf der Erde vor rund drei Milliarden Jahren als unwirtlich bezeichnen. In den Gasen der Atmosphäre gab es ungefähr 100.000-mal weniger Sauerstoff als heute. Die frühen Ozeane enthielten kaum Sulfat, dafür aber große Mengen an zweiwertigem Eisen. Als Bakterien mit der Sauerstoffproduktion begannen, konnte der Sauerstoff zunächst noch gebunden werden, reicherte sich dann aber in der Atmosphäre in einem Ereignis des massenhaften Sauerstoffausstoßes vor 2,5 Milliarden Jahren doch an. „Das lässt sich durch das Verschwinden reduzierter Minerale in den Sedimenten der Kontinente belegen. Auch bestimmte Schwefelsignaturen, die nur in der sauerstoffarmen Atmosphäre gebildet werden konnten, sind nicht mehr zu finden“, erklärt Benjamin Eickmann, der Erstautor der Studie. Dieses Ereignis, welches sich als globale Umweltverschmutzung beschreiben lässt, ging als „Große Sauerstoffkatastrophe“ in die Erdgeschichte ein. Katastrophal deshalb, weil Sauerstoff für frühe Bakterienarten, welche sich unter sauerstoffarmen Bedingungen entwickelt hatten, giftig war. „Allerdings enthielt die Atmosphäre nach diesem ersten Anstieg auch nur 0,2 Prozent Sauerstoff, heute sind es rund 21 Prozent“, sagt Eickmann. In der Atmosphäre, die immer mehr Sauerstoff enthielt, verwitterten die Kontinente zunehmend. Dadurch stieg der Eintrag von Spurenelementen in die Ozeane. Das verbesserte Nährstoffangebot führte zu einer Ausbreitung der Lebensformen in den Meeren.

Schwefelsignaturen als erdgeschichtliches Archiv

In ihrer aktuellen Studie untersuchte das Forscherteam die 2,97 Milliarden Jahre alten Ablagerungen des Pongolabeckens im heutigen Südafrika. Aus dem Verhältnis von Schwefelatomen unterschiedlicher Masse, den sogenannten Schwefelisotopen (insbesondere das ³⁴S/³²S-Verhältnis), in den Ablagerungen können die Forscher schließen, dass dort Bakterien das im Meerwasser vorhandene Sulfat als Energiequelle nutzten und dabei reduzierten. „Sulfat ist eine Form oxidierten Schwefels. Eine erhöhte Sulfatkonzentration im Meerwasser setzt ausreichend freien Sauerstoff voraus, den es dort im flachen Meerwasser des Pongolabeckens gegeben haben muss“, erklärt Ronny Schönberg. Dieser freie Sauerstoff müsse von anderen, Fotosynthese treibenden Bakterien produziert worden sein. Gleichzeitig weise eine weitere Schwefelisotopensignatur (das ³³S/³²S-Verhältnis) dieser Sedimente auf eine nach wie vor reduzierte, sehr sauerstoffarme Atmosphäre hin. „Zumindest bisher ist das Pongolabecken somit die älteste bekannte Sauerstoffoase. Dort reicherte sich der Sauerstoff im Wasser schon lange vor der Großen Sauerstoffkatastrophe an“, sagt Schönberg zusammenfassend. Einige hundert Millionen Jahre später führte die stetig steigende Anreicherung des Sauerstoffs zur Oxidation der Atmosphäre – was die Arten und die Vielfalt des Lebens in seiner heutigen Form erst möglich gemacht hat.

Publikation:

Benjamin Eickmann, Axel Hofmann, Martin Wille, Thi Hao Bui, Boswell A. Wing and Ronny Schoenberg: Isotopic evidence for oxygenated Mesoarchaean shallow oceans. Nature Geoscience, DOI 10.1038/s41561-017-0036-x

Kontakt:

Universität Tübingen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Geowissenschaften – Isotopengeochemie

Prof. Dr. Ronny Schönberg
schoenbergspam prevention@ifg.uni-tuebingen.de
Telefon +49 7071 29-78903

Dr. Benjamin Eickmann
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Klassische künstliche Intelligenz (KI) beschäftigt sich eher damit, eine Aufgabe logisch zu analysieren und zu planen. Damit lassen sich Systeme bauen, die immer dann gut funktionieren, wenn das Problem präzise in eine abstrakt-mathematische Form übertragen werden kann. Auf der anderen Seite stehen künstliche neuronale Netze, die derzeit im Fokus der Forschung stehen und in den letzten Jahren für Schlagzeilen gesorgt haben.

Brain Control verzichtet bisher auf den Einsatz solcher neuronaler Netze, folgt aber auch nicht dem klassischen KI-Paradigma. Vielmehr bettet das Programm die Figuren stärker in ihre Umwelt ein und grundiert den Handlungsrahmen dadurch: Innerhalb ihrer Welt haben die Spielfiguren unterschiedliche Motivationen, z.B. mehr Energie zu bekommen oder ihre Welt zu erkunden. Ausgehend von diesen Motivationen lernen sie durch Interaktionen, wie ihre Umwelt funktioniert und wie sie diese beeinflussen können. Dabei legen die Forscher großen Wert darauf, die Figuren selbstständig agieren zu lassen, sodass nach und nach immer weniger vorgegeben werden muss und immer mehr selbst erlernt bzw. gelöst wird. Der Einsatz neuronaler Netze ist mittelfristig auch geplant, allerdings eher als Teilsysteme.

Die theoretische Kernidee hinter dem Programm entstammt einer kognitionspsychologischen Theorie, nach der kognitive Prozesse im Wesentlichen prädiktiv agieren und auf sogenannten „Events“ basiert sind. Solche „Events“, beispielsweise eine bestimmte Bewegung wie das Greifen nach einem Stift, und die Verkettung von Events, wie das Zusammenpacken, wenn man Feierabend hat, bilden demnach den Grundstock der Kognition, mittels dem zielorientiert Interaktionen und Interaktionsketten mit der Welt ausgewählt und kontrolliert werden. Diese Hypothese wird von Brain Control gespiegelt: Die Figuren planen und entscheiden, indem sie Events und ihre Verkettung simulieren und damit relativ komplexe Handlungsfolgen ausführen können. So können die virtuellen Figuren sogar kooperativ handeln. Zuerst bringt eine Figur eine andere auf eine Plattform, damit diese dort den Weg freimachen kann, woraufhin beide vorankommen.

Die Modellierung kognitiver Systeme wie in Brain Control ist noch immer ein ambitioniertes Vorhaben und soll zu besserer künstlicher Intelligenz führen. Im Falle von Brain Control soll es noch den Spaß am Spiel dazu geben: Die Spielfiguren schaffen es nicht alleine, die unterschiedlichen Level zu meistern, sondern brauchen Anleitung, Motivation und Inspirationen, die ihnen der menschliche Spieler sprachlich vermitteln muss.

Das Programm kann man unter https://github.com/CognitiveModeling/BrainControl herunterladen und ausprobieren. Einen Trailer gibt es unter https://youtu.be/63gcQg_bQjw zu sehen.

Publikationen:

Butz, M. V. (2016). Towards a unified sub-symbolic computational theory of cognition. Frontiers in Psychology, 7(925). doi:10.3389/fpsyg.2016.00925

Butz, M. V. (2017). Which structures are out there? Learning predictive compositional concepts based on social sensorimotor explorations. In T. K. Metzinger & W. Wiese (Eds.), Philosophy and Predictive Processing. Frankfurt am Main: MIND Group. doi:10.15502/9783958573093

Butz, M. V. und Kutter, E. F. (2017). How the Mind Comes into Being: Introducing Cognitive Science from a Functional and Computational Perspective. Oxford, UK: Oxford University Press.

Schrodt, F., Kneissler, J., Ehrenfeld, S. und Butz, M. V. (2017). Mario becomes cognitive. Topics in Cognitive Science, 9, 343–373. doi:10.1111/tops.12252

Schrodt, F., Röhm, Y., und Butz, M. V. (2017). An event-schematic, cooperative, cognitive architecture plays Super Mario. Cognitive Robot Architectures 10, 10-15.

Butz, M. V., Simonic, M., Binz, M., Einig, J., Ehrenfeld, S., & Schrodt, F. (2016). Is it living? Insights from modeling event-oriented, self-motivated, acting, learning and conversing game agents. In A. Papafragou, D. Grodner, D. Mirman, & J. C. Trueswell (Eds.), Proceedings of the 38th Annual Meeting of the Cognitive Science Society (p. 3062). Austin, TX: Cognitive Science Society.

Kontakt:

Prof. Dr. Martin V. Butz
Universität Tübingen
Informatik & Psychologie, Kognitive Modellierung
Sand 14, 72076 Tübingen
Telefon +49 7071 29 70429
martin.butz[at]uni-tuebingen.de

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Die „Große Hungersnot“ forderte ab 1845 in Irland eine Million Todesopfer und zwang rund zwei Millionen Iren zur Auswanderung. Verursacht wurde die Hungersnot durch die Vernichtung der Kartoffelernte in mehreren aufeinander folgenden Jahren. Auslöser der Katastrophe: ein Eipilz mit dem lateinischen Namen Phytophthora infestans. Die von ihm ausgelöste Kartoffelfäule vernichtet innerhalb kürzester Zeit die infizierte Pflanze samt den Kartoffelknollen.

„Dieser Krankheitserreger produziert mit dem giftigen Cytolysin ein regelrechtes Killertoxin“, erklärte Dr. Isabell Albert vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen an der Universität Tübingen. „Ziel des Erregers ist es, Pflanzenzellen zu töten, um sich anschließend von totem Gewebe ernähren zu können.“ Zu diesem Zweck durchlöchert das Cytolysin die Membran der Pflanzenzellen und schädigt diese damit irreparabel. Die betroffenen Zellen sterben ab.

Phytophthora infestans ist nicht der einzige Erreger, der sich dieser Wirkungsweise bedient, erklärt Albert. Auch das so genannte Pectobacterium carotovorum, das vor allem Wurzeln angreift, oder der im Obst- und Gemüseanbau gefürchtete Botrytis-Pilz setzen das Cytolysin ein. Unklar war allerdings bislang, warum das Gift manche Pflanzenarten aggressiv schädigt, während das Toxin anderen Arten nichts anhaben kann. „Beispielsweise werden die Zellen aller Getreidearten von dem Cytolysin nicht zerstört“, sagte die Tübinger Biologin: „Erreger, wie die Krautfäule bleiben daher bei Getreide unschädlich.“

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Tübingen konnten nun zeigen, dass die Empfindlichkeit gegenüber dem Cytolysin von einem Rezeptor der Pflanzenzelle abhängt, der sich bei verschiedenen Pflanzengruppen deutlich voneinander unterscheidet. In beiden Fällen handelt es sich um eine Molekülkette aus Kohlehydraten und Fetten, doch während Pflanzen wie Kartoffeln oder Tomaten nur über eine kurze Molekülkette verfügen, ist diese bei Getreidepflanzen deutlich länger. „Dieser längere Rezeptor führt offensichtlich dazu, dass das Cytolysin bei Weizen oder Gerste zwar andocken kann, aber nicht an die Membran der Pflanzenzellen herankommt und so auch seine tödliche Wirkung nicht entfalten kann“, berichtete Albert.

Wie Professor Thorsten Nürnberger, der Leiter der Studie, erläuterte, bieten die Eigenschaften der verschiedenen Toxin-Rezeptoren ein erhebliches Anwendungspotenzial: „Zu den Pflanzen, die aufgrund ihres Rezeptors empfindlich auf Cytolysin reagieren, gehören auch viele Unkräuter.“ Hier ergebe sich die Chance, auf der Basis eines mikrobiellen Giftstoffs ein natürliches Herbizid zu entwickeln, das sehr selektiv wirke und damit umweltfreundlicher sei als die heute gebräuchlichen chemischen Total-Herbizide wie beispielsweise Glyphosat.

Eine weitere Perspektive, die sich aus der Studie ergebe, sei die Entwicklung neuartiger biologischer Pflanzenschutzmittel, sagte Nürnberger. So sei es denkbar, mit speziellen Zuckermolekülen das giftige Cytolysin so zu blockieren, dass es nicht mehr an die Pflanzenzellen andocken könne. Auf diese Art und Weise sei ein wirksamer Schutz vor den Angriffen verschiedenster tödlicher Pflanzenkrankheiten vorstellbar.

Publikation:

Tea Lenarčič, Isabell Albert, Hannah Böhm, Vesna Hodnik, Katja Pirc, Apolonija B. Zavec, Marjetka Podobnik, David Pahovnik, Ema Žagar, Rory Pruitt, Peter Greimel, Akiko Yamaji-Hasegawa, Toshihide Kobayashi, Agnieszka Zienkiewicz, Jasmin Gömann, Jenny C. Mortimer, Lin Fang, Adiilah Mamode-Cassim, Magali Deleu, Laurence Lins, Claudia Oecking, Ivo Feussner, Sébastien Mongrand, Gregor Anderluh, Thorsten Nürnberger: Eudicot plant-specific sphingolipids determine host selectivity of microbial NLP cytolysins, Science, 2017. DOI: 10.1126/science.aan6874

Kontakt:

Professor Thorsten Nürnberger
Universität Tübingen
Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen
Telefon ++49 7071 29-76658
<link>nuernberger@zmbp.uni-tuebingen.de

Dr. Isabell Albert
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Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen
Telefon ++49 7071 29-76651
<link>isabell.albert@zmbp.uni-tuebingen.de

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Auf Initiative des Psychologen und Wissenschaftlers Stefan Lüttke, der an der Universität Tübingen zu den Ursachen und einer besseren Diagnose der Depression forscht, kommt Eckart von Hirschhausen nach Tübingen.

Am Dienstag, den 9. Januar 2018 um 16 Uhr spricht er im Festsaal der Neuen Aula (Geschwister Scholl Platz) zum Thema „Humor hilft heilen ‒ wie die positive Psychologie das Gesundheitswesen verändert.“ Eintrittskarten zum Preis von 5 bis 25 Euro sind bei der Tourist-Info an der Tübinger Neckarbrücke erhältlich. Der Erlös kommt einem Projekt für Depressionsforschung und der Humor hilft Heilen-Stiftung zugute.

In einem kurzweiligen einstündigen Vortrag wird von Hirschhausen darlegen, wie wichtig Humor in der Behandlung von Krankheiten ist und warum psychologische Erkenntnisse eine größere Rolle im Medizinstudium und im Arbeitsalltag von Ärzten spielen müssen. Daher ist es ein großes Anliegen des Entertainers, mit seiner Vorlesung insbesondere Medizinstudierende, Pflegekräfte, Ärztinnen und Ärzte anzusprechen. Im Anschluss an den Vortrag gibt es eine Diskussion mit den Experten Prof. Dr. Barbara Wild (Humorforscherin, Chefärztin der Fliedner Klinik Stuttgart), Prof. Dr. Martin Hautzinger (Depressionsforscher, Lehrstuhl Klinische Psychologie und Psychotherapie Universität Tübingen) und PD Dr. Alexander Rapp (Emotionsforscher, AG Kognitive Neuropsychiatrie Uniklinik Tübingen).

Die Eintrittsgelder der Veranstaltung kommen der „Humor hilft Heilen“- von Eckart von Hirschhausen sowie der „What’s up?-Studie“ von Stefan Lüttke zugute. Damit soll die Grundlage für die Entwicklung eines Frühwarnsystems für Depression bei Kindern und Jugendlichen gelegt werden. Lüttke nimmt an, dass man anhand der Art und Weise, wie ein Kind WhatsApp nutzt, erkennen kann, ob dieses von einer Depression bedroht ist. Auf Grundlage der Studienerkenntnisse soll eine App programmiert werden, die frühzeitig erkennt, ob ein Kind in die Depression abrutscht, damit die Erkrankung rechtzeitig verhindert werden kann.

Um die notwendigen Mittel für die Studie aufzubringen, hat Lüttke eine Crowdfunding-Aktion gestartet. Die Förderer des Projekts erhalten für ihre Unterstützung im Gegenzug eigens für das Projekt ausgewählte Fotokunstwerke. Helfen kann man bequem über die Webseite:
<link http: www.startnext.com whatsapp-against-depression>www.startnext.com/whatsapp-against-depression

Kontakt:

Dipl.-Psych. Stefan Lüttke
Universität Tübingen
Fachbereich Psychologie / Klinische Psychologie und Psychotherapie
Telefon +49 7071 29-74358
<link>stefan.luettke[at]uni-tuebingen.de

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University of Tübingen, Germany

The Chair for Applied Bioinformatics (Prof. Oliver Kohlbacher), Center for Bioinformatics at Eberhard Karls University Tübingen, one of eleven German universities distinguished as excellent under the German government’s initiative, is currently looking for a

PhD Student in Bioinformatics/Computational Biology (TV-L E13, 75%)

starting in early 2018.

We are seeking a PhD student for a new Europe-wide innovative training network (ITN), a graduate school, funded by the Horizon 2020 Marie Sklodowska-Curie Action ITN 2017 of the European Commission (H2020-MSCA-ITN-2017). This graduate school, Analytics for Biologics (A4B), offers a specific training program for research on therapeutic protein species. The research program that will run within this graduate school aims to develop methods for effective purification and analysis of therapeutic proteins, including bioinformatics methods for the interpretation of the resulting data. The graduate school will include 15 PhD students from different areas within the program and one of these will be employed at University of Tübingen.

The student will focus on the development of new algorithmic techniques to identify and quantify protein species. Recent advances in top-down mass spectrometry enable new options for the characterization of protein species. We will develop novel algorithms integrating top-down data with bottom-up data and thus permit a more comprehensive view on protein species. Integrating the data in a probabilistic framework will support in depth characterization of post-translational modifications. Inspired by algorithmic ideas from label-free quantification, this data will also be used to obtain accurate estimates of relative concentrations of protein species.

All PhD students within this graduate school will receive a background education in production, analysis and economic exploitation of therapeutic proteins, as well as training in relevant soft skills. This training will be provided during dedicated Training Schools, soft skills training sessions and a number of workshops to be hosted at the different partner institutions.

For more information, please visit www.analytics4biologics.eu

Qualifications

A mobility rule applies, notably applicants must not have spent more than 12 months in the country of the host institution within the 3 years immediately prior to their recruitment.

The candidate should be highly motivated for doing scientific research and should have well developed analytical and problem-solving skills. Equally important is great communication skills as the center is a strong collaboration between three different universities and eight biotech companies.

To apply, applicants must:

· have a Master’s degree (or equivalent) in bioinformatics or a related subject with outstanding performance

· be in the first four years of their research careers and have not been awarded a doctoral degree

· have excellent English communication skills

· excellent programming skills in C++ and/or previous experience with mass spectrometric data are a plus.

Disabled candidates will be given preference over other equally qualified applicants. The University of Tübingen seeks to raise the number of women in research and teaching and therefore urges qualified women to apply. Formal employment procedures will be carried out by the University’s Central Administration.

Please send your application (including motivation letter, curriculum vitae, transcripts and certificates, and two academic references) via e-mail as a single PDF to Ms. Claudia Walter (abi-sekr@informatik.uni-tuebingen.de).

Prof. Oliver Kohlbacher, Center for Bioinformatics, University of Tübingen, Germany

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Am Ende der Steinzeit und in der frühen Bronzezeit wurden Familien im Lechtal, südlich von Augsburg, auf überraschende Weise gegründet: Die Mehrheit der Frauen kam aus der Fremde, wohl aus Böhmen oder Mitteldeutschland, während die Männer zumeist aus der Region stammten. Dieses sogenannte patrilokale Muster verbunden mit individueller weiblicher Mobilität war dabei kein vorübergehendes Phänomen: Es lässt sich am Übergang von der Kupfersteinzeit zur Frühen Bronzezeit über einen Zeitraum von 800 Jahren nachweisen. Das zeigen archäologische Auswertungen im Rahmen eines Forschungsverbunds unter der Leitung von Philipp Stockhammer vom Institut für Vor- und Frühgeschichtliche Archäologie der LMU und naturwissenschaftliche Analysen unter der Leitung von Corina Knipper vom Curt-Engelhorn-Zentrum Archäometrie sowie Alissa Mittnik und Johannes Krause am Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte in Jena und der Universität Tübingen. Die Ergebnisse sind aktuell in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht. „Individuelle Mobilität hat das Leben der Menschen in Mitteleuropa bereits im dritten und frühen zweiten Jahrtausend stark geprägt“, sagt Philipp Stockhammer. Die Forscher vermuten, dass sie eine wesentliche Rolle für den Austausch von Kulturgütern und Ideen spielte, der in der Bronzezeit deutlich zunahm, was wiederum die Entwicklung neuer Technologien förderte.

Zu dieser Zeit lebten in Süddeutschland Ackerbauern und Viehzüchter, deren Vorfahren etwa 3000 Jahre zuvor über das Karpatenbecken aus Anatolien und Syrien eingewandert waren. Im Rahmen der Untersuchung wurden seit dem Jahr 2012 die menschlichen Überreste von 84 Individuen genetisch und mittels Isotopenanalysen untersucht und archäologisch ausgewertet. Sie waren zwischen 2500 und 1650 vor Christus in Gräberfeldern bestattet worden, die jeweils zu einem einzelnen Gehöft gehörten und zwischen einer und mehreren Dutzend Bestattungen über einen Zeitraum mehrerer Generationen aufwiesen. „Die Gehöfte reihten sich entlang einem fruchtbaren Lössrücken in der Mitte des Lechtals. Größere Dörfer gab es zu dieser Zeit im Lechtal nicht“, sagt Stockhammer.

„Die genetischen Analysen zeigen eine große Diversität weiblicher Linien, das deutet darauf hin, dass mit der Zeit zahlreiche Frauen aus der Fremde kamen“, sagt Alissa Mittnik. Corina Knipper ergänzt: „Anhand der Analyse von Strontium-Isotopenverhältnissen in Backenzähnen, die Rückschlüsse auf die Herkunft der Personen erlauben, konnten wir feststellen, dass die Mehrheit der Frauen nicht aus der Region stammte.“ Die Art ihrer Beisetzung, die sich nicht von der Einheimischer unterschied, zeigt zudem, dass die Frauen in die lokale Gemeinschaft integriert waren.

Aus archäologischer Sicht belegen die neuen Erkenntnisse die Bedeutung weiblicher Mobilität für den kulturellen Austausch in der Bronzezeit. Zudem ermöglichen sie einen neuen Blick auf den immensen Umfang früher menschlicher Mobilität: „Es scheint, dass zumindest ein Teil dessen, was bislang als Migration von Gruppen bewertet wird, auf einer institutionalisierten Form von Mobilität Einzelner beruht“, sagt Stockhammer. (PNAS 2017)

• Zur Pressemitteilung der Ludwig-Maximilians-Universität München: http://www.uni-muenchen.de/forschung/news/2017/stockhammer_lechtal.html

Publikation:

Corina Knipper, Alissa Mittnik, Ken Massy, Catharina Kociumaka, Isil Kucukkalipci, Michael Maus, Fabian Wittenborn, Stephanie E. Metz, Anja Staskiewicz, Johannes Krause, Philipp W. Stockhammer: Female exogamy and gene pool diversification at the transition from the Final Neolithic to the Early Bronze Age in Central Europe. PNAS, DOI: 10.1073/pnas.1518445113 2017

Kontakt:

Prof. Dr. Johannes Krause,
Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte in Jena und Universität Tübingen
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krausespam prevention@shh.mpg.de

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Janna Eberhardt

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Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hatten bei den Leichtathletikweltmeisterschaften in Daegu (Südkorea) und den Pan-Arabischen Spielen in Doha (Qatar) insgesamt 2.167 Teilnehmende befragt, ob sie vor den Wettkämpfen gedopt hätten. Insgesamt traten bei beiden Veranstaltungen 5.187 Sportlerinnen und Sportler an. Eine indirekte Fragemethode, die sogenannte „Randomisierte Antworttechnik“ gewährleistete die Anonymität der Befragten – sie konnten also ehrlich antworten und mussten keine negativen Konsequenzen fürchten.

„Die indirekte Fragemethode wird bei sensiblen Themen angewendet. In einer direkten Frage-Antwort-Situation würden die Probanden sozial erwünschte und eventuell falsche Antworten liefern. Die Anonymität gibt Schutz und sie können ehrlich antworten“ erklärt Professor Rolf Ulrich das Vorgehen. Er ist Leiter des Arbeitsbereiches Kognition und Wahrnehmung im Fachbereich Psychologie an der Universität Tübingen.

Für die Studie wurde die indirekte Fragemethode erstmals bei zwei großen internationalen Sportwettkämpfen eingesetzt. Sechs Interviewerinnen und Interviewer, die gemeinsam zehn Sprachen beherrschten, waren vor Ort und baten 2.320 Athletinnen und Athleten persönlich um deren Teilnahme. Über 90 Prozent erklärten sich dazu bereit. Auf einem Tablet-Computer sollten die Sportlerinnen und Sportler eine von zwei Fragen beantworten: entweder eine unverfängliche über einen Geburtstag oder ob sie in den zwölf Monaten davor gedopt haben. Wenn der Athlet oder die Athletin also mit „Ja“ antwortete, konnten kein Außenstehender beurteilen, welcher Frage diese Antwort halt. Der Zufall entschied darüber, welche der beiden Fragen sie beantworteten sollten. Auf diese Weise war die Anonymität der Sportlerinnen und Sportler garantiert.

Obwohl die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die individuellen Antworten nicht wussten, konnten sie mit Methoden der mathematischen Statistik näherungsweise berechnen, wie viele Teilnehmende die Dopingfrage mit „Ja“ beantwortet hatten. Sie berücksichtigten dabei verschiedene Szenarien, die eine falsche Antwort hervorgerufen haben könnten. Beispielsweise wurden die schnellsten Antworten nicht mit eingerechnet, weil die Befragten den Text möglicherweise nicht gründlich gelesen hatten.

„Die Studie macht deutlich, dass durch biologische Tests von Blut- und Urinproben bei weitem nicht alle Dopingfälle aufgedeckt werden“ betont Pope, Professor für Psychiatrie an der Harvard Medical School. „Wie in der Publikation beschrieben liegt das vermutlich daran, dass die Athletinnen und Athleten zahlreiche Wege gefunden zu haben, bei Tests nicht aufzufallen.“

Besonders die Tests unmittelbar vor und während eines Wettkampfes fielen pro Jahr durchschnittlich nur zu ein bis drei Prozent positiv aus. Dopingmittel seien zu diesem Zeitpunkt oft nicht mehr biologisch nachweisbar, weil sie lange vorher eingenommen würden. Eine höhere Aufklärungsquote mit etwa 14 Prozent biete der sogenannte „Biologische Pass“: Er dokumentiere medizinische Daten der Sportlerinnen und Sportler. In der Langzeitdokumentation fielen Abweichungen auf, die durch Dopingmissbrauch verursacht werden können. Als Dopingmittel gelten alle Hilfsmittel, die die WADA auf der „Liste der verbotenen Substanzen und Methoden“ führt.

Dass die aktuelle Publikation von Rolf Ulrich und Harrison Pope und weiteren Autoren nach einem langwierigen Freigabeverfahren erscheinen kann, ist auch ein Verdienst von Professor Georg Sandberger, Jurist und ehemaliger Kanzler der Universität Tübingen. Er vertrat die Wissenschaftler gegenüber der WADA und dem Weltleichtathletikverband (IAAF), um die zwischen WADA und den beteiligten Wissenschaftlern vereinbarte Zustimmung der WADA zu einer Veröffentlichung der Forschungsergebnisse in einer Fachzeitschrift zu erreichen. Die Studie wurde bereits 2015 ohne Veranlassung seitens der Autoren von Medien aufgegriffen, als systematisches Doping in der russischen Leichtathletik bekannt wurde. Daraufhin veranlasste das Komitee für Kultur, Medien und Sport im britischen Parlament eine Anhörung, in deren Verlauf Teile der Studie ohne Zustimmung der Autoren an die Öffentlichkeit gelangten.

Die Veröffentlichung der gesamten wissenschaftlichen Studie und der detaillierten Daten könnte weitere Forschungen zu Doping im Profisport anregen, hoffen die Autoren. „Die Studie kann eine konstruktive Debatte vor allem aber neue Strategien für die Eindämmung von Dopingmissbrauch anstoßen. Indirekte Fragemethoden wie die ‚Randomisierte Antwortmethode‘ sind ein guter Ansatz, um fundierte Aussagen über die tatsächliche Verbreitung von Doping treffen zu können“, so Ulrich.

Publikation:

Rolf Ulrich, Harrison G. Pope Jr., Léa Cléret, Andrea Petróczi, Tamás Nepusz, Jay Schaffer, Gen Kanayama, R. Dawn Comstock, Perikles Simon: Doping in Two Elite Athletics Competitions Assessed by Randomized-Response Surveys. In: Sports Medicine. DOI 10.1007/s40279-017-0765-4, <link https: link.springer.com article s40279-017-0765-4>link.springer.com/article/10.1007/s40279-017-0765-4

Kontakt:

Prof. Dr. Rolf Ulrich
Universität Tübingen
Fachbereich Psychologie
Arbeitsbereich Kognition und Wahrnehmung
Telefon: +49 7071 29-72410
<link>rolf.ulrich@uni-tuebingen.de

Prof. Dr. Harrison Pope Jr.
Harvard Medical School
McLean Hospital
Telefon: +1 617 855-2911
<link>hpope@mclean.harvard.edu

Die Sportlerinnen und Sportler wurden gebeten, an das Geburtsdatum einer beliebigen Person zu denken. Lag der Geburtstag zwischen dem 1. und 10. des Monats, beantworteten sie anschließend eine unverfängliche Frage. Lag der Tag zwischen dem 11. und 31. des Monats, sollten sie angeben, ob sie gedopt hatten. Ein Außenstehender konnte so keinesfalls Rückschlüsse auf das Dopingverhalten ziehen. Foto: Rolf Ulrich, University of Tübingen ©Springer International Publishing AG 2017

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Antje Karbe

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Post-Doctoral Researcher in Ecology/Ecohydrology

The position is part of the interdisciplinary research consortium DRIeR, coordinated by the University of Freiburg, which addresses the ecological and societal impacts of extreme droughts in South-West Germany.

The role of the Post Doc in this project will be to utilize existing data and data from a recently established field drought experiment to develop and parameterize an ecohydrological simulation model. The model will address plant community structure and plant trait composition, incl. ecosystem service values, as a function of management, drought intensity, duration, and frequency. It shall be further expanded to connect to hydrological models within DRIeR with the goal of developing scenarios for vulnerability of biodiversity and ecosystem services to extreme drought. In addition to the modeling, the candidate is should continue an extensive ecological field experiment designed to investigate the impact of extreme droughts on European grasslands and forests.
We are seeking for an independent researcher with excellent knowledge in modeling ecological and/or hydrological systems on local to regional scales. In addition, the candidate should be familiar with conducting and analysing ecological field experiments and s/he should be willing to work in an interdisciplinary setting. The candidate should hold a Ph.D. in ecology, geoecology, hydroecology or in a related field. Furthermore, the candidate should have excellent writing and presentation skills. Knowledge of German is welcome but not essential.

The position will be paid according to the German pay scale E13 TV-L. It is scheduled for a period of three years, starting January 1st, 2018.

The University seeks to raise the number of women in research and teaching and therefore urges qualified female academics to apply for these positions.

Disabled candidates will be given preference over other equally qualified applicants.
Please send your application including a letter of interest, CV and a list of publications as a single pdf-file to Prof. Dr. Katja Tielbörger (vegetation@bot.uni-tuebingen.de) to whom also inquiries should be addressed. Please also make sure that two letters of reference will be sent to the above address independently.

The deadline for applications is October 1st, 2017, or until the position is filled.

<link file:422496 download file>PDF-Version.

Mitarbeiter/-in (bis TV-L E13, befristet auf 3 Jahre)
Kennziffer ZDV-08-17

in der Verwaltung der Math.-Nat. und der Medizinischen Fakultät zur Koordination der Bereiche Studiengangsverwaltung und Veranstaltungsmanagement. Es ist möglich, die Stelle zu teilen (je 50%).

Ihre Aufgaben:

• Kommunikation bei der Einführung eines neuen Campusmanagement Systems für das Modul EXA (Studiengangs– und Veranstaltungsmanagement)
• Bündelung, Koordination und Dokumentation der Prozesse in den Fachbereichen
• Erstellung von prototypischen Vorgehensweisen und Schulung
• Schnittstellenfunktion zwischen Fakultäten und Gesamtprojekt
• Change-Management in den einzelnen Fakultäten
Voraussetzungen:
• abgeschlossenes Hochschulstudium (Master, Diplom, Magister), an der jeweiligen Fakultät vorzugsweise fachverwandt

• Kenntnisse in:

o universitären Verwaltungsstrukturen
o Projekt-, Prozess- und Change-Management
o Kommunikationsinstrumenten und Öffentlichkeitsarbeit
o Konzeptionierung interner Weiterbildung
• gute IT-Kenntnisse, insb. sicherer Umgang mit Microsoft-Office Produkten
• hohe Kommunikations- und Organisationskompetenz
• strukturierte Arbeitsweise und zielorientierter Arbeitsstil, gute Organisationsfähigkeit
• Teamfähigkeit
Von Vorteil sind:
• Berufserfahrung im Hochschulbereich
• gute Englischkenntnisse
• Erfahrung mit Software der HIS eG

Wir bieten:

• gründliche Einarbeitung und kontinuierliche Weiterbildung
• eine spannende Tätigkeit mit Möglichkeit zur Eigeninitiative
• Arbeit im Team

Schwerbehinderte werden bei gleicher Eignung bevorzugt. Bewerbungen von Frauen begrüßen wir besonders.

Sind Sie interessiert? Richten Sie Ihre Bewerbung bitte unter Angabe der Kennziffer mit den üblichen Unterlagen bis zum 08. September 2017 an den Direktor des ZDV, Prof. Dr. Thomas Walter, Wächterstraße 76, 72074 Tübingen oder elektronisch an <link>sekretariat@zdv.uni-tuebingen.de

Hier finden Sie die Ausschreibung als <link file:422494 download file>PDF.

Die Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung (ADHS) ist eine bereits im Kindes- und Jugendalter beginnende psychische Störung, die bei bis zu 60 Prozent der Fälle auch im Erwachsenenalter fortbesteht und zu Schwierigkeiten im Berufs- wie auch Privatleben führen kann. Betroffene berichten von Symptomen wie Impulsivität, geringe Stresstoleranz, innerer Ruhelosigkeit und Getriebenheit. Dazu kommen Schwierigkeiten in Planung und Organisation sowie die Unfähigkeit, sich längere Zeit auf eine Sache zu konzentrieren und diese zum Abschluss zu bringen. Mit Medikamenten lassen sich die Symptome gut behandeln, ähnliche Erfolge werden auch für nicht pharmakologische Therapieformen berichtet.

Kontrovers diskutiert wird vor allem das sogenannte Neurofeedback, bei dem Patienten lernen sollen, ihre Hirnströme gezielt zu beeinflussen und so einen Rückgang der Symptome zu erreichen. Frühere Studien konnten überzeugend zeigen, dass ADHS-Symptome tatsächlich nach einem solchen Training abnehmen. Dennoch ist umstritten, ob die Verbesserung tatsächlich auf die spezifische Wirkung des Trainings zurück zu führen ist oder eher der Wirkung unspezifischer Placebo-Effekte zugeschrieben werden muss.

In einer aktuellen Studie testeten die Tübinger Psychologen gemeinsam mit Wissenschaftlern aus Bamberg, Bayreuth und Budapest vergleichend ein Neurofeedbacktraining, ein Placebotraining (die Teilnehmer bekamen nicht die eigenen Hirnströme rückgemeldet) und ein verhaltenstherapeutisches Gruppenprogramm, bei dem unter anderem spezifische Strategien zur Handlungsplanung, ein verbessertes Zeitmanagement und Stressbewältigungstechniken eingeübt werden. 118 Erwachsene mit ADHS-Symptomatik erhielten dafür über einen Zeitraum von 15 Wochen entweder insgesamt 30 Sitzungen Neurofeedback oder 15 Sitzungen Placebotraining und im Anschluss daran 15 Sitzungen Neurofeedback. Eine weitere Vergleichsgruppe erhielt über 12 Wochen insgesamt 12 Sitzungen verhaltenstherapeutische Gruppentherapie. Verglichen wurden Veränderungen in der Symptomschwere, in objektiven Tests zur Konzentrationsfähigkeit und in zugrundeliegenden Hirnstrommustern über vier Messzeitpunkte von vor Beginn der Intervention bis zu sechs Monaten nach Trainingsende.

Es habe sich herausgestellt, dass die Effekte einer Neurofeedbackintervention denen eines Placebotrainings nicht überlegen waren, berichten die Wissenschaftler. Beide Trainings hätten eine gute Wirkung gezeigt, einen spezifischen Effekt des Neurofeedbacks auf die Hirnströme habe man jedoch nicht nachweisen können. Es habe sich außerdem gezeigt, dass das verhaltenstherapeutische Gruppentraining ebenfalls zu einer vergleichbaren Abnahme der Symptome führe, sagt Projektleiter Michael Schönenberg. „Und dies bei wesentlich geringerem Aufwand der Methode. Unter anderem braucht es weniger Sitzungen, statt Einzeltraining ist ein Gruppentraining möglich und es entstehen keine Zusatzkosten durch Anschaffung und Unterhaltung der technischen Voraussetzungen.“ Die Befunde der Studie fasst er so zusammen: „Die Ergebnisse unserer Studie zeigen, dass verhaltenstherapeutische Ansätze sehr effektiv und effizient in der Behandlung von ADHS-Symptomen im Erwachsenenalter sind. Bevor andere Methoden für die Therapie empfohlen werden können, müssen diese erst ihre Überlegenheit gegenüber verhaltenstherapeutischen Standardmethoden unter Beweis stellen.“

Publikation:

Michael Schönenberg, Eva Wiedemann, Alexander Schneidt, Jonathan Scheeff, Alexander Logemann, Philipp M. Keune, Martin Hautzinger: Neurofeedback, sham neurofeedback, and cognitive-behavioural group therapy in adults with attention-deficit hyperactivity disorder: a triple-blind, randomised, controlled trial. The Lancet Psychiatry, Published Online, August 9, 2017; <link http: dx.doi.org>dx.doi.org/10.1016/S2215-0366(17)30291-2

The Lancet Psychiatry Podcast: <link http: www.thelancet.com journals lanpsy onlinefirst>www.thelancet.com/journals/lanpsy/onlineFirst

Kontakt:

PD Dr. Michael Schönenberg (Derzeit am besten per Mail erreichbar)
Universität Tübingen
Abteilung für Klinische Psychologie
Telefon: +49 7071 29-78355
<link>michael.schoenenberg@uni-tuebingen.de

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Antje Karbe

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Die beiden Schriftformen der minoischen Kultur (ca. 2600 bis 1100 v. Chr.), die sogenannte Linearschrift A und eine nur auf Kreta verwendete Hieroglyphenschrift, konnten bis heute nicht entziffert werden. Die mykenische Kultur (ca. 1600 bis 1100 v. Chr.), die viel von der minoischen Technologie und Kultur aufnahm, setzte deutlich später ein. Sie existierte aber parallel für einige hundert Jahre auf dem Festland, bevor sich diese Kultur auch auf Kreta ausbreitete. Die Linearschrift B der Mykener entspricht einer frühen Form des Griechischen. „Wir wollten wissen, ob und inwieweit die Menschen, die diese Kulturen geschaffen haben, genetisch miteinander verwandt waren. Wer waren ihre Vorfahren, und finden sich ihre genetischen Spuren noch bei heutigen Griechen?“, beschreibt Professor Johannes Krause, Direktor am Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte in Jena und Studienleiter an der Universität Tübingen, die Forschungsfragen.

Umfassende genetische Vergleiche

Die Forscher analysierten genomweite Daten von 19 Individuen, darunter Minoer, Mykener, ein neolithisches Individuum vom griechischen Festland sowie bronzezeitliche Individuen aus Südwestanatolien. Dies gelang, obwohl die DNA unter den Klimabedingungen im Mittelmeerraum in der Regel nur sehr schlecht konserviert ist. Diese Daten verglichen die Forscher mit fast 3000 alten und neuen DNA-Sätzen und konnten dadurch die Verwandtschaft der Minoer und Mykener klären. „Die sogenannten Minoer waren einheimisch, sie stammten von den ersten steinzeitlichen Viehhaltern aus Westanatolien und der Ägäis ab“, berichtet Krause. „Außerdem ergaben die Daten eine enge Verwandtschaft zu den sogenannten Mykenern.“ Minoer und Mykener wie auch die Nachbarn im bronzezeitlichen Anatolien stammten hauptsächlich von einer neolithischen Population aus Anatolien ab mit einem kleinen Einschlag aus dem ferneren Osten, von Populationen aus dem Kaukasus und Iran.

„Man ging früher davon aus, dass dieser östliche genetische Einschlag durch Viehhalter aus der Steppe im Norden nach Europa gekommen war. Wir wissen nun, dass die ‚Minoer‘ zwar die östlichen Gene in sich trugen, jedoch waren sie mit den nördlichen Steppenpopulationen nicht näher verwandt – während die ‚Mykener‘ beide Verwandtschaften aufweisen“, sagt Krause. Dies zeige, dass das genetische Erbe aus dem Kaukasus und Iran unabhängig nach Europa getragen worden sein muss, möglicherweise durch eine bisher unbekannte Wanderungsbewegung. „Außerdem weisen unsere Ergebnisse darauf hin, dass die Viehhalter aus den nördlichen Steppen zwar bis aufs griechische Festland wanderten, jedoch nicht bis zu den ‚Minoern‘ auf Kreta.“

Ein zeitlicher Rahmen für frühere Wanderungsbewegungen

Die Ergebnisse der neuen Studie klären auch die zeitlichen Abläufe der Wanderungsbewegungen: „DNA-Proben aus dem späten Neolithikum Griechenlands, ungefähr aus den Jahren um 4100 v. Chr., tragen weder die östliche noch die nördliche Verwandtschaft in sich. Für die genetische Durchmischung ergibt sich ein Zeitfenster vom vierten bis zweiten Jahrtausend v. Chr.“, erklärt David Reich von der Harvard Medical School und dem Broad Institute. Für eine genauere zeitliche Eingrenzung müssten weitere Untersuchungen folgen.

Obwohl heutige Griechen nicht mit den bronzezeitlichen Populationen in ihrem Gebiet gleichzusetzen sind, so sind sie doch mit den „Mykenern“ eng verwandt. Sie haben sich mit anderen Gruppen gemischt. „Die Populationen im heutigen Griechenland zeigen eine deutliche Kontinuität zur Bronzezeit, waren aber sicherlich nicht isoliert“, sagt Krause. Iosif Lazaridis von der Harvard Medical School setzt hinzu: „Es ist bemerkenswert, wie beständig die Verwandtschaft zu den ersten europäischen Bauern in Griechenland und in anderen Teilen Südeuropas nachzuweisen ist. Doch Durchmischungen mit anderen Populationen hat es immer gegeben. Es gab mindestens zwei Einwanderungswellen in die Ägäis noch vor der Zeit der sogenannten ‚Minoer‘ und ‚Mykener‘ und einige weitere danach.“

Publikation:

Iosif Lazaridis, Alissa Mittnik, Nick Patterson, Swapan Mallick, Nadin Rohland, Saskia Pfrengle, Anja Furtwängler, Alexander Peltzer, Cosimo Posth, Andonis Vasilakis, P.J.P. McGeorge, Eleni Konsolaki-Yannopoulou, George Korres, Holley Martlew, Manolis Michalodimitrakis, Mehmet Özsait, Nesrin Özsait, Anastasia Papathanasiou, Michael Richards, Songül Alpaslan Roodenberg, Yannis Tzedakis, Robert Arnott, Daniel M. Fernandes, Jeffery R. Hughey, Dimitra M. Lotakis, Patrick A. Navas, Yannis Maniatis, John A. Stamatoyannopoulos, Kristin Stewardson, Philipp Stockhammer, Ron Pinhasi, David Reich, Johannes Krause, George Stamatoyannopoulos: Genetic origins of the Minoans and Mycenaeans. Nature, DOI: 10.1038/nature23310

Kontakt:

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Gemeinsam mit ihrer Forschergruppe hatte Tassula Proikas-Cezanne vor einigen Jahren die Familie der WIPI-Proteine entdeckt. Die Forscherinnen und Forscher klären nun die jeweiligen Wirkungsweisen der vier WIPI-Proteine (WIPI1-4) auf. Sie fanden heraus, dass durch Zucker- beziehungsweise Energiemangel innerhalb der Zelle ein direktes Signal über das WIPI4-Protein gesendet wird, um das Ausmaß der Abbauprozesse durch Autophagie zu regulieren. Die Abbauprozesse selbst werden durch die Proteine WIPI1 und WIPI2 eingeleitet, und nachfolgend durch WIPI3 und WIPI4 weitergeführt. Darüberhinaus nehmen die Forscher an, dass das WIPI3-Protein als weiteres Stellrad in diesem Schaltkreis direkt an Lysosomen wirkt, um im Verlauf der Abbauprozesse durch Autophagie generelle Aufbauprozesse zu verhindern. In diesem Schaltkreis wirken die vier WIPI-Proteine als Plattformen für multiple Protein-Protein- und Protein-Lipid-Interaktionen, die das Tübinger Forscherteam identifizieren konnte. Die Aufklärung dieses Schaltkreises ermöglicht den Wissenschaftlern ein grundlegendes Verständnis dafür, wie Zuckermangel die Autophagie der Zelle verstärkt.

Die neuen Ergebnisse der Tübinger Forscher können nun eingesetzt werden, um die Fehlregulation der Autophagie, wie sie in vielen altersbedingten Erkrankungen vorliegt, besser zu verstehen. Durch die gewonnenen Erkenntnisse könnten neue therapeutische Ansätze entwickelt werden, um die Autophagie bei altersbedingten Erkrankungen wie Diabetes mellitus, Krebs oder der Neurodegeneration gezielt zu beeinflussen.

Publikation:

Daniela Bakula, Amelie Müller, Theresia Zuleger, Zsuzsanna Takacs, Mirita Franz-Wachtel, Ann-Katrin Thost, Daniel Brigger, Mario Tschan, Tancred Frickey, Horst Robenek, Boris Macek, Tassula Proikas-Cezanne: WIPI3 and WIPI4 β-propellers are scaffolds for LKB1-AMPK-TSC signaling circuits in the control of autophagy. Nature Communications, 31. Mai 2017, DOI:10.1038/NCOMMS15637

Kontakt:

Prof. Dr. Tassula Proikas-Cezanne
Universität Tübingen
Interfakultäres Institut für Zellbiologie (IFIZ)
Telefon +49 7071 29-78895
<link>tassula.proikas-cezanne@uni-tuebingen.de

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Um herauszufinden, ob die Veränderungen des Domestikations-Syndroms auf eine einzige Ursache zurückzuführen sind, hatte der russische Zoologe Dmitry Belyaev vor Jahrzehnten Selektions-Experimente mit Silberfüchsen durchgeführt. Er ging davon aus, dass Verhalten, vor allem „Gefügigkeit“, der wichtigste Faktor des Domestikationsprozesses sei. Belyaev versuchte, diesen nachzuvollziehen, indem er Generationen von Tieren nach ihrer Fügsamkeit selektierte. Am Ende zeigten die Füchse einige der Veränderungen in Physiologie und Verhalten, wie sie bei domestizierten Tierarten vorkommen. Seitdem vermutet man, dass der Selektionsdruck zu sozialer Toleranz und reduzierter Aggression auch eine Rolle bei der Ausformung der Anatomie von Homo Sapiens gespielt hat ‒ was unter anderem zur Reduzierung der Gesichtsknochen und der grazilen Ausprägung des Skelettes geführt haben könnte.

Gleichzeitig beobachtete Belyaev eine Kolonie von Ratten über 64 Generationen hinweg, auch diese wurden mit Blick auf ein „zahmes bzw. gefügiges“ und „aggressives“ Verhalten gegenüber Menschen selektiv gezüchtet. Deren Schädelmaße hat das Forscherteam rund um die Tübinger Paläoanthropologin Katerina Havarti und Dr. Nandini Singh von der Pennsylvania State University in Zusammenarbeit mit Dr. Frank Albert von der University of Minnesota nun in einem neuen Ansatz untersucht: Es erfasste erstmals die 3-D-Daten der Schädel der fügsamen wie auch der aggressiven Ratten und wertete diese statistisch aus. Damit sollte Belyaevs Hypothese überprüft werden, dass gefügsames Verhalten und die Veränderungen an Schädeln domestizierter Tiere in Korrelation stehen. Die Studie zeigt, dass die aufgrund ihres gefügsamen Verhaltens gezüchteten Ratten einige, aber nicht alle Merkmale aufwiesen, wie man sie auch bei domestizierten Tieren und den zahmen Silberfüchsen findet.

Ihre statistischen Untersuchungen der Schädelmaße zeigten eindeutige Unterschiede, in den Gesichtsproportionen, wie beispielsweise eine kleinere Schnauzenregion. Allerdings stellten sie bei den „fügsamen“ Ratten keine geschlechtsspezifischen Unterschiede zwischen Männchen und Weibchen fest. Auch die sogenannte „Feminisierung“, die bei domestizierten Tieren vorkommt und die Belyaev bei seinen „gefügigen“ Silberfüchsen festgestellt hatte, war hier nicht nachweisbar.

Dies zeige, dass in domestizierten Tieren nicht automatisch alle Elemente des Domestikations-Syndroms auftreten, sondern dass dies von der Tierart abhänge, sagt Professorin Harvati. „Diese Studie bestätigt, dass sich Verhaltensänderungen über Generationen hinweg in großem Maße auf das Erscheinungsbild auswirken können. Experimentelle Untersuchungen an Tieren mit bekannten Lebensdaten weisen uns neue Wege, um Fragen zum Prozess der Tierdomestikation zu untersuchen. Archäologisches Material gibt für derartige Fragen nicht immer Aufschluss.“

Publikation:

Nandini Singh1,2*, Frank W. Albert3,4, Irina Plyusnina5†, Lyudmila Trut5, Svante Pӓӓbo3 and Katerina Harvati1,6: Facial shape differences between rats selected for tame and aggressive behaviors. Plos One, http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0175043

Kontakt:

Professorin Dr. Katerina Harvati
Universität Tübingen
Senckenberg Center for Human Evolution and Palaeoenvironment
Leiterin der Paläoanthropologie
Telefon: +49 7071 29-76516
katerina.harvati[at]ifu.uni-tuebingen.de
http://www.geo.uni-tuebingen.de/arbeitsgruppen/urgeschichte-und-naturwissenschaftliche-archaeologie/palaeoanthropologie.html

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Antje Karbe

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Neutrinos sind sehr schwer nachzuweisende Teilchen. Sie spielen eine wichtige Rolle in Prozessen in der Sonne, bei Supernova-Explosionen und der Entstehung der ersten Elemente im Universum. Die Erforschung ihrer Eigenschaften hat unser Verständnis dieser Elementarteilchen deutlich erweitert – wie etwa die vier Nobelpreise für Neutrino-Forschung belegen. Eine grundlegende Frage ist allerdings noch offen: Sind Neutrinos Majorana-Teilchen, also ihre eigenen Antiteilchen? In diesem Fall würde der 0νββ-Zerfall existieren. Die theoretische Physik liefert dafür starke Argumente, und auch das Fehlen von Antimaterie im Universum ließe sich auf die Majorana-Natur des Neutrinos zurückzuführen.

Der "normale" doppelte Betazerfall ist ein seltenes Ereignis. Dabei zerfallen zwei Neutronen gleichzeitig in zwei Protonen, zwei Elektronen und zwei Antineutrinos. Er wurde bei einigen Kernen wie Germanium-76 nachgewiesen, bei denen kein einfacher Beta-Zerfall möglich ist. Die Elektronen und Antineutrinos verlassen den Kern, wobei sich nur die Elektronen nachweisen lassen. Dagegen verlassen beim 0νββ-Zerfall keine Neutrinos den Kern und die Summe der Energien der Elektronen entspricht einem gut bekannten Wert. Dessen Messung ist der entscheidende Nachweis des 0νββ-Zerfalls.

Aufgrund der weitreichenden Konsequenzen für unser Verständnis der Elementarteilchen und der Kosmologie gibt es weltweit rund ein Dutzend Experimente die mit unterschiedlichen Techniken und Isotopen nach dem 0νββ-Zerfall suchen. Das GERDA-Experiment ist eines der führenden Experimente auf diesem Gebiet und wird von einem europäischen Forschungsverbund durchgeführt. Es befindet sich im Untergrundlabor Laboratori Nazionali del Gran Sasso der italienischen Forschungseinrichtung INFN (<link https: www.lngs.infn.it>www.lngs.infn.it).

GERDA arbeitet mit hochreinen Germaniumdetektoren, die mit dem Isotop Germanium-76 angereichert sind. Germanium ist gleichzeitig das Material für die Quelle des Zerfalls und für den Detektor zum Nachweis. Außerdem werden nur wenige zusätzliche Materialien benötigt; das führt zu einem geringen Untergrund und einer hohen Nachweiseffizienz. Die ausgezeichnete Energieauflösung der Detektoren und die neuartigen experimentellen Techniken haben zu einer bisher unerreichten Unterdrückung von Störereignissen geführt. Da die Halbwertszeit für den 0νββ-Zerfall um viele Größenordnungen größer ist als das Alter des Universums, ist die Reduzierung von Untergrundereignissen entscheidend für die Nachweisempfindlichkeit des Experiments.

Die Germaniumdetektoren werden in einem 64 Kubikmeter großen Behälter betrieben, der mit flüssigem Argon mit einer Temperatur von minus 186 Grad Celsius gefüllt ist. Dieser befindet sich in einem 590 Kubikmeter großen Tank mit hochreinem Wasser. Dieser Aufbau wird vom Bergmassiv des Gran Sasso vor kosmischer Strahlung abgeschirmt. Das verwendete Argon und Wasser eignen sich gut zur Abschirmung der natürlichen Radioaktivität der Umgebung. Aufgrund ihrer Reinheit tragen sie selbst nur geringfügig zum Untergrund bei. Die Instrumentierung mit lichtempfindlichen Detektoren in beiden Flüssigkeiten bietet weitere Möglichkeiten für die Identifizierung von Untergrund.

Mittels dieser Innovationen konnten Untergrundereignisse so weit reduziert werden, dass GERDA nun das erste Untergrund-freie Experiment auf diesem Gebiet ist. In den ersten fünf Monaten der Messlaufzeit wurde kein 0νββ-Zerfall registriert, woraus sich eine neue untere Grenze für die Halbwertszeit des Zerfalls von 5 mal 1025 Jahre ableiten lässt. Bis zum Ende der Messungen im Jahr 2019 sollte sich im entscheidenden Energiebereich kein Untergrundsignal zeigen und sich die Messempfindlichkeit auf 1026 Jahre erhöhen. GERDA ist somit bestens gerüstet, das Signal eines 0νββ-Zerfalls zu messen, das sich durch eine geringe Anzahl von Ereignissen im erwarteten Energiebereich zeigen würde.

GERDA ist ein europäischer Zusammenschluss von über 100 Physikerinnen und Physikern aus Deutschland, Italien, Russland, der Schweiz, Polen und Belgien (<link http: www.mpi-hd.mpg.de gerda>www.mpi-hd.mpg.de/gerda).

In Deutschland beteiligte Institute: Technische Universität Dresden, Max-Planck-Institut für Kernphysik, Max-Planck-Institut für Physik, Technische Universität München, Eberhard Karls Universität Tübingen.

Originalpublikation:

GERDA Collaboration: Background-free search for neutrinoless double-β decay of 76Ge with GERDA; Nature, 06 April 2017
DOI: 10.1038/nature21717

Daten, Bilder, Fotos:
<link https: www.mpi-hd.mpg.de gerda public index.html>www.mpi-hd.mpg.de/gerda/public/index.html

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Kai Zuber
Institut für Kern- und Teilchenphysik
Technische Universität Dresden
E-Mail: <link>zuber@physik.tu-dresden.de
Tel.: +49 351 463 42250

Dr. Bernhard Schwingenheuer
GERDA Sprecher
Max-Planck-Institut für Kernphysik (MPIK), Heidelberg
E-Mail: <link>bernhard.schwingenheuer[at]mpi-hd.mpg.de
Tel.: +49 6221 516 614

Dr. Bela Majorovits
Max-Planck-Institut für Physik, München
E-Mail: <link>bela[at]mpp.mpg.de
Tel.: +49 89 323 54 262

Prof. Dr. Stefan Schönert
GERDA Co-Sprecher
Physik Department und Exzellenzcluster Universe
Technische Universität München
E-Mail: <link>schoenert[at]ph.tum.de
Tel.: +49 89 289 12511

Prof. Dr. Josef Jochum
Physikalisches Institut
Eberhard Karls Universität Tübingen
E-Mail: <link>Josef.Jochum[at]uni-tuebingen.de
Tel.: +49 7071 29 74453

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Antje Karbe

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Parentale Umwelteffekte setzen voraus, dass die Eltern die Umweltbedingungen ihrer Nachkommen „vorhersagen“ und sie entsprechend ausrüsten können. Dies ist vor allem in einer variablen Umwelt von Vorteil, beispielsweise in Wüstenregionen mit stark schwankenden Regenmengen. Das Forscherteam aus Tübingen und Hohenheim hatte sich deshalb die Frage gestellt, wie sehr schon die Vorhersagbarkeit künftiger Umweltbedingungen selbst die Evolution des parentalen Effekts beeinflusst.

Untersucht wurde dies an einjährigen Pflanzen trockener Ökosysteme: Hier können viele Arten nur überleben, wenn sie eine Samenreserve im Boden anlegen. „Ein Teil der Samen ruht ‚schlafend‘ im Boden“, sagt Dr. Christian Lampei, Erstautor der Studie. „Wenn bereits in der Elterngeneration festgelegt werden kann, wann ein günstiger Zeitpunkt für die Keimung ist, kann dies Verluste durch Auskeimen in einem schlechten Jahr minimieren.“ In einer früheren Studie hatte die Arbeitsgruppe der Tübinger Vegetationsökologin Katja Tielbörger bereits festgestellt, dass der parentale Umwelteffekt bewirkt, dass nach trockenen Jahren viele Samen auskeimen und nur wenige Samen als Reserve im Boden bleiben. Nach regenreichen Jahren hingegen keimen weniger Samen aus, es bleiben mehr Reserven im Boden. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hatten geschlussfolgert, dass der Grund hierfür die zu erwartende Konkurrenz war: Nach einem regenreichen, produktiven Jahr ist eine höhere Pflanzendichte zu erwarten, also stärkere Konkurrenz um Ressourcen. Durch die verstärkte Anlage von Reserven (mehr Samen, die nicht keimen) können Pflanzen dies umgehen und ihren Nachkommen durch späteres Auskeimen günstigere Bedingungen verschaffen.

Dieses theoretische Modell zum parentalen Umwelteffekt konnten die Wissenschaftler nun in der aktuellen Studie praktisch nachweisen: Die Autoren untersuchten zwei einjährige Pflanzen, einen Kreuzblütler (Biscutella didyma) und ein Gras (Bromus fasciculatus), und verglichen, wie stark der parentale Umwelteffekt in vier Populationen von Nord- bis Südisrael ausgeprägt war, die unterschiedlichen Klimabedingungen ausgesetzt sind. Zu diesem Zweck zogen sie Pflanzen unter kontrollierten Bedingungen und mit unterschiedlicher Bewässerungsintensität groß, um dann die Keimung der produzierten Samen zu vergleichen. Zusätzlich verwendeten sie Langzeit-Regendaten, Daten zu Pflanzendichten und zur durchschnittlichen Samenproduktion: Mit diesen berechneten sie, wie gut sich anhand der Regenmenge eines Jahres die Anzahl konkurrierender Pflanzen im Jahr danach vorhersagen ließ, und welche Auswirkungen die zu erwartende Konkurrenz auf die Samenproduktion hatte.

Mit den Ergebnissen konnten sie für eine der Pflanzen, Biscutella didyma bzw. das Brillenschötchen, den parentalen Umwelteffekt nachweisen. Dieser wurde von der regenreichsten bis zur trockensten Population stetig stärker – je trockener die Umgebung, desto mehr bildeten die Pflanze ihre „Vorsorge“ für den Nachwuchs aus. Parallel dazu wuchs der Zusammenhang zwischen der Regenmenge des Vorjahres und der Pflanzendichte: Je besser sich die Konkurrenzsituation im kommenden Jahr vorhersagen ließ, desto stärker war der parentale Umwelteffekt ausgeprägt. In den Jahren mit hoher Pflanzendichte produzierten Pflanzen im Schnitt weniger Samen ‒ dies bestätigt die Vermutung, dass es einen Vorteil bringt, in solchen Jahren die Auskeimung durch viele Reserven zu verzögern.

Sehr zum Erstaunen der Autoren zeigte das Gras nicht den erwarteten parentalen Umwelteffekt. Dies bestätigt wiederum die Beobachtung früherer Studien, dass einjährige Pflanzen noch weitere Strategien nutzen können, um in variablen Ökosystemen zu überleben. „Tatsächlich zeigt Bromus fasciculatus eine hohe Trockenresistenz. Das könnte eine Samenreserve überflüssig machen", vermutet Lampei.

Während frühere Studien zeigten, dass parentale Umwelteffekte bei bestimmten Arten zu beobachten sind, zeigt die vorliegende Studie, wie der parentale Umwelteffekte auch innerhalb von Arten zwischen Populationen variiert ‒ und, dass diese Unterschiede nicht zufällig entstanden sind, sondern sehr wahrscheinlich durch natürliche Selektion.

Publikation:

Lampei, C., Metz, J. and Tielbörger, K. (2017), Clinal population divergence in an adaptive parental environmental effect that adjusts seed banking. New Phytologist. doi: 10.1111/nph.14436

Kontakt:

Prof. Dr. Katja Tielbörger
Universität Tübingen
Fachbereich Biologie, Vegetationsökologie
Institut für Evolution und Ökologie
Tel. +49 7071 29-74246
katja.tielboerger[at]uni-tuebingen.de

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Antje Karbe

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CAMPOS is a new Collaborative Research Center (CRC) for long-term multidisciplinary research in the field of pollutant turnover on the catchment scale starting in January 2017. It aims at identifying reactive zones and landscape elements controlling storage, biogeochemical transformation, or elimination of pollutants, at identifying the respective processes and their dynamics, as well as at developing a new modeling framework to simulate and predict reactive transport and pollutant behavior on the landscape scale.

CAMPOS seeks for 15 Doctoral Researchers (3 years, 75% TV-L E13) and 3 Postdoctoral Researchers (up to 4 years, 100% TV-L E13/14) starting between January and July 2017 for the following eight collaborative projects:

1 - Assessing Pollutant Turnover in Rivers
PhD P1/1: Field and model based assessment of in-stream contaminant transformation
PhD P1/2: Chemical analysis & bioassays towards detection of environmental processes

2 - Pollutant Turnover in the Groundwater - Stream Transition Zone
PhD P2/1: Biogeochemical transformation in the groundwater-surface water transition zone
PhD P2/2: Transformation of organic micropollutants in sub-catchments
PhD P2/3: Microbial controls of nitrogen cycling in groundwater-stream transition zones

3 - Structural Controls of the Hydrological Functioning of a Floodplain
PhD P3/1: Assessment of dynamic groundwater flow in floodplains
PhD P3/2: Geophysical & hydraulic assessment of a floodplain

4 - Floodplain Biochemistry
PhD P4/1: Floodplain biogeochemistry and pollutant turnover
PhD P4/2: Analysis of speciation, sorption and transformation of glyphosate
PhD P4/3: Spatial-temporal dynamics of microbes in floodplain sediments

5 - Pollutant Turnover and Storage in Fractured Aquifers
PhD P5/1: Molecular ecology - In situ microbial community composition and metabolic capabilities
PhD P5/2: Environmental microbiology and geo-microbiology (denitrification, pyrite oxidation)

6 - Soils
PhD P6/1: Inventory and release characteristics of agrochemicals
PhD P6/2: Microbial regulation of atrazine and MCPA degradation

7 - Stochastic Modeling Framework
Postdoc P7/1: Stochastic soil-crop modeling
Postdoc P7/2: Stochastic reactive transport modeling

8 - Conceptual Model Uncertainty
Postdoc P8/1: Stochastic analysis of model legitimacy
PhD P8/2: Stochastic optimal design (100% TV-L E13)

More information can be found at <link http: www.campos.uni-tuebingen.de external-link-new-window external link in new>www.campos.uni-tuebingen.de

<link http: www.campos.uni-tuebingen.de external-link-new-window external link in new>

Please submit applications to <link mail window for sending>info@campos.uni-tuebingen.de (ONE pdf-file, max. 5MB). Applications should clearly indicate to which position they refer and include a letter of motivation, a CV, transcripts or degree certificates including grades, proof of special qualifications, prints of publications if applicable, and a list of at least two referees.
The participating institutions want to increase the number of female researchers and specifically encourage female candidates to apply. Special gender-equality measures will be emplaced within CAMPOS. Disabled persons will be preferred in case of equal qualification.

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Im SFB „Robust Vision“ arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität und des Max Planck-Instituts für Intelligente Systeme zusammen. Unser Sehvermögen funktioniert verblüffend robust: Selbst in einer sehr variablen Umwelt ermöglicht es uns, aus begrenzten visuellen Informationen verlässliche Schlussfolgerungen über die betrachtete Umgebung zu ziehen. „Dafür werden von unseren Nervenzellen komplexe Berechnungen durchgeführt“, sagt SFB-Sprecher Professor Matthias Bethge, Leiter des Bernstein-Zentrums für Computational Neuroscience an der Universität Tübingen (Centre for Integrative Neuroscience/Institut für Theoretische Physik). Künstliche Sehsysteme wiederum, beispielsweise in selbstfahrenden Autos, sind zunehmend in der Lage, das menschliche Sehvermögen nachzubilden. Der Forschungsverbund will die Prinzipien und Algorithmen besser verstehen, die den Berechnungen visueller Systeme zugrunde liegen und „robustes Sehen“ ermöglichen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler werden dazu Ansätze aus der Neurowissenschaft und dem maschinellen Sehen kombinieren.

Kontakt:

Prof. Dr. Matthias Bethge
Universität Tübingen
Centre for Integrative Neuroscience/Institut für Theoretische Physik
Telefon: +49 7071 29 89017
<link>matthias.bethge@uni-tuebingen.de

Im Sonderforschungsbereich „CAMPOS“ (Catchments as Reactors: Metabolism of Pollutants on the Landscape Scale - Stoffumsatz in Einzugsgebieten: Metabolisierung von Schadstoffen auf der Landschaftsskala) untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Umweltgeowissenschaften der Universität Tübingen mit einem neuen Ansatz das Verhalten von Schadstoffen in Fließgewässern, Grundwasser und Boden. Ziel ist es, realistischere Prognosen über Entwicklungen der Wasser- und Bodenqualität treffen zu können. Im Labor können Prozesse, mit denen Schadstoffe in der Natur transportiert werden, meist nur unvollkommen nachgebildet werden: So lassen sich beispielsweise Schadstoffe, z.B. Pestizide und andere organische Verbindungen, die unter Laborbedingungen schnell abgebaut werden, oft unerwartet lange in Böden und Grundwasser nachweisen.

In dem multidisziplinären Forschungsverbund arbeiten unter anderem Biologen, Chemiker, Geologen und Ingenieure zusammen. In ausführlichen Feldstudien werde man die biogeochemischen Umsätze von Schadstoffen in einem großen Landschaftsraum wie dem Ammertal in Baden-Württemberg erheben, sagt Sprecher Peter Grathwohl, Professor für Hydrogeochemie und Prorektor für Forschung an der Universität Tübingen. Neue Analytik- und Messtechniken machten erstmals eine Studie in diesem Umfang möglich. „Die Ergebnisse zum Transport von Stoffen bilden wir dann in Computermodellen nach – auch hier eröffnen neue stochastische Modellieransätze die Möglichkeit zu genaueren Prognosen.“ An dem SFB sind auch die Universitäten Stuttgart und Hohenheim sowie das Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH) und das Umweltforschungszentrum Leipzig beteiligt.

Kontakt:

Prof. Dr. Peter Grathwohl
Universität Tübingen
Hydrogeochemie / Angewandte Geowissenschaften
Telefon +49 7071 29-75429
<link>grathwohl@uni-tuebingen.de

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Antje Karbe

Pressereferentin

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„Die Medizin ist seit zehn Jahren auf der Suche nach geeigneten Inhibitoren, die JAK3 in ihrer Funktion hemmen“, sagte Professor Stefan Laufer, Inhaber des Lehrstuhls für Pharmazeutische Chemie an der Universität Tübingen: „Durch die isolierte Rolle der JAK3 in Zellen des Immunsystems verspricht man sich durch deren Hemmung eine Immunsuppression, die zur Therapie von Autoimmunkrankheiten wie zum Beispiel der Rheumatoiden Arthritis eingesetzt werden kann. Alle bisher verfügbaren und in manchen Ländern bereits als Arzneimittel zugelassenen Wirkstoffe hemmen aber mehrere Januskinasen gleichzeitig.“ Unerwünschten Nebenwirkungen, die bei der Einnahme von JAK-Hemmern beobachtet worden seien, gingen vermutlich auf diese Wirkungsweise zurück. Die in Tübingen entwickelten JAK-Inhibitoren nutzen kleine Unterschiede in der Aminosäurensequenz der insgesamt vier unterschiedlichen Kinasen aus. In ihrer Wirkung binden sie an ein Cystein, welches nur in der JAK3 vorkommt, und blockieren so die Wirkung dieses Enzyms, nicht aber der anderen Januskinasen.

„Es gibt mehr als 500 Kinasen im menschlichen Körper und viele von ihnen sind essentielle Bausteine des Lebens“, erklärte Laufer: „Aus diesem Grund ist es von entscheidender Bedeutung, dass ein JAK-Inhibitor seine Wirkung hoch selektiv entfaltet.“ Aufgrund der vielversprechenden Eigenschaften der neu entwickelten Wirkstoffe wurden die fraglichen JAK3-Inhibitoren vor kurzem in das „Chemical Probe“ Programm des Structural Genomics Consortium (SGC) aufgenommen. Das SGC ist ein weltweites Netzwerk aus forschenden Universitäten und Pharmafirmen, das sich auf die Erforschung genetisch bedingter Erkrankungen konzentriert und seine Ergebnisse offen gegenüber allen Wissenschaftlern weltweit kommuniziert. Essentielle Beiträge leistete hierzu auch Professor Stefan Knapp von der Universität Frankfurt am Main. Darüber hinaus bestehen seit langem Kontakte zum SCG über die University of North Carolina in Chapel Hill, einer Partneruniversität Tübingens in den USA. „Durch die Bereitstellung unserer neuen Inhibitoren könnte in Zukunft die Grundlagenforschung und das Verständnis um die JAK-Signalwege und deren Rolle in der Steuerung des Immunsystems weiter vorangetrieben werden“, sagte Laufer abschließend.

Publikation:

Michael Forster, Apirat Chaikuad, Silke M. Bauer, Julia Holstein, Matthew B. Robers, Cesear R. Corona, Matthias Gehringer, Ellen Pfaffenrot, Kamran Ghoreschi, Stefan Knapp, Stefan A. Laufer: Selective JAK3 Inhibitors with a Covalent Reversible Binding Mode Targeting a New Induced Fit Binding Pocket.
Cell Chemical Biology 2016, 23. . doi: <link http: dx.doi.org j.chembiol.2016.10.008>dx.doi.org/10.1016/j.chembiol.2016.10.008

Kontakt:

Professor Stefan Laufer
Universität Tübingen
Pharmazeutisches Institut
Telefon +49 7071 29- 72459
stefan.laufer[at]uni-tuebingen.de

Priv.-Doz. Dr. Kamran Ghoreschi
Universitäts-Hautklinik
Universitätsklinikum Tübingen
Telefon +49 7071 29- 80816
kamran.ghoreschi[at]med.uni-tuebingen.de

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Dr. Karl Guido Rijkhoek

Leitung

Janna Eberhardt

Forschungsredakteurin

Telefon +49 7071 29-77853

Telefax +49 7071 29-5566

janna.eberhardt[at]uni-tuebingen.de

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Wissenschaftlichen Angestellten (E 13 TV-L)

zum 01.04.2017 für die Dauer von zunächst drei Jahren zu besetzen.

Erwartet wird Mitarbeit in Lehre und Forschung. In diesem Rahmen sind vertiefte Kenntnisse in geometrischen partiellen Differentialgleichungen erwünscht.

Einstellungsvoraussetzung ist ein Master-Abschluss im Studiengang Mathematik oder ein vergleichbarer Hochschulabschluss. Für die 100 %-Stelle ist darüber hinaus eine abgeschlossene Promotion in Mathematik erforderlich, während die 50 %-Stellen Gelegenheit zur Promotion in Mathematik bieten.

Zu den Dienstaufgaben der Stelleninhaberin/des Stelleninhabers gehören die Betreuung und Durchführung von Lehrveranstaltungen im Umfang von 4 bzw. 2 Semesterwochenstunden und die
Mitwirkung bei Prüfungen.

Die Universität strebt eine Erhöhung des Anteils von Frauen in Forschung und Lehre an und bittet daher entsprechend qualifizierte Wissenschaftlerinnen ausdrücklich um ihre Bewerbung.
Schwerbehinderte werden bei gleicher Eignung bevorzugt berücksichtigt.
Die Einstellung erfolgt durch die Zentrale Verwaltung.

Interessierte werden gebeten, sich schriftlich mit den üblichen Unterlagen bis zum 14.12.2016 zu bewerben bei

Prof. Dr. Reiner Schätzle
Fachbereich Mathematik
Eberhard Karls Universität Tübingen
Auf der Morgenstelle 10
72076 Tübingen

Für Rückfragen wenden Sie sich bitte an die E-Mail-Adresse <link mail window for sending>jung(at)math.uni-tuebingen.de.

<link file:365238 download file>Ausschreibung als PDF.

Coordinator (f/m) - "Cyber Valley"

Your tasks and responsibilities

• Develop and establish the new Cyber Valley research cooperation
• Advising, supporting, and assisting the Executive Board of Cyber Valley
• Coordination of industrial and academic partner network
• Development of a supporting structure for young tech startups in agreement with the Executive Board
• Supervising the Cyber Valley management unit
• Organizing scientific events
• Preparation of scientific reports
• External and public relations
• Advising and supporting Cyber Valley research groups to be established
• Point of contact to connect researchers from partner institutions

Requirements

• Completed scientific higher education
• PhD related to the Cyber Valley research topics is desirable
• Experience in public or private research management
• Possible experience in industry and/or the establishment of tech startups, incubators or accelerators,
• technology transfer, or IP management
• Willingness and capability to learn about the partners’ research and promoting tech startups
• Excellent command of both English and German (at least C1 level)
• Knowledge of standard software packages

Candidates should have excellent organizational and problem solving skills. He/she should be confident to take on a responsible and proactive role in international teams. Conflict resolution and communication skills are essential. Ideally, candidates are familiar with the local, national, and international research landscape (public / industrial) as well as with research funding and are highly motivated to work in research management.

Our offer
Salaries will be based on previous experience according to TVöD guidelines. An initial contract will be offered for 2 years but subsequent extension is possible according to the project runtime. This is a full-time position. The Max Planck Society seeks to increase the number of women in areas where they are underrepresented and therefore explicitly encourages women to apply. The Max Planck Society is committed to employing more handicapped individuals and especially encourages them to apply. The position is available at the earliest convenience and will be open until filled. Preference will be given to applications received by November 2, 2016. Inquiries should be sent to <link mail window for sending>matthias.troendle@tuebingen.mpg.de.

Applications should be sent in English quoting reference number 84.16 as a single pdf-file to
<link mail window for sending>personal@vw.mpi-stuttgart.mpg.de
or as a hardcopy application to:
Max Planck Institute for Intelligent Systems
Joint Administration
Heisenbergstr. 1
70569 Stuttgart, Germany

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Beide Partner können in den Bereichen Mainframes und Enterprise Computing eine reiche Erfahrung vorweisen. Die Universität Tübingen bietet in ihren grundständigen Informatik-Studiengängen bereits seit Jahren Vorlesungen und Praktika zum Enterprise Computing auf der Basis eines IBM-Mainframes an. Das Unternehmen European Mainframe Academy mit Sitz in Augsburg bringt langjährige Erfahrung im Bereich berufsbegleitender Lernmodule mit.

Die Teilnehmer des neuen Weiterbildungsangebots erwerben nebenberuflich ein Zertifikat als „Mainframe Expert“. Die Kursmodule bestehen aus Präsenzseminaren, praktischen Übungen und Lerneinheiten. Gelernt wird in virtuellen Klassenzimmern und ortsunabhängig. Eine Online-Unterstützung für die Kursvor- und -nachbereitung ergänzt das Curriculum. Die wichtigen Praxiskomponenten werden direkt auf Großrechnern durchgeführt. Der neue Zertifikatsstudiengang soll ab dem kommenden Jahr angeboten werden.

„Dass eine Architektur, über welche die weltweit meisten und wichtigsten Transaktionen täglich abgewickelt werden, im universitären Umfeld so gut wie keine Rolle spielt, ist erstaunlich. Die Universität Tübingen bildet hier eine rühmliche Ausnahme“, sagte Wolfram Greis, Geschäftsführer der European Mainframe Academy. „Wir freuen uns, mit ihr einen kompetenten Partner gefunden zu haben, um eine praxisorientierte berufsbegleitende Weiterbildung in diesem für die Wirtschaft wichtigen Umfeld anbieten zu können.“ Qualitätssicherung in der beruflichen Weiterbildung werde künftig wichtiger, da in diesem Bereich viele Anbieter auf den Markt drängten.

Der Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät, Professor Wolfgang Rosenstiel, sagte, Unternehmen hätten mit dem neuen Weiterbildungsangebot die Chance, Mitarbeiter und Absolventen praxis- und lösungsorientiert weiterzubilden: „Ingenieure und Informatiker können sich mit Hilfe dieses neuen Weiterbildungsangebots berufsbegleitend in einem anspruchsvollen Bereich weiterentwickeln.“ Die Universität Tübingen baue dank der neuen Kooperation mit einem bereits etablierten Unternehmen zudem ihr eigenes Weiterbildungsangebot auf einem zukunftsorientierten Gebiet aus.

Volker Fach, ebenfalls Geschäftsführer der European Mainframe Academy, betonte: „Dieses neue berufsbegleitende Weiterbildungsangebot der Kooperationspartner ist eine bundesweit einmalige und innovative Möglichkeit, dem akut drohenden Fachkräftemangel in dieser speziellen Architektur entgegenzuwirken. Aufgrund der methodisch-didaktischen Konstruktion und der hohen Fernlernanteile ermöglicht es sowohl Unternehmen, eigene Mitarbeiter qualifizieren zu lassen als auch Einzelpersonen die Teilnahme zu ermöglichen, welche die Chancen der Mainframe-Architektur für sich professionell entwickeln und nutzen wollen.“

Kontakt:

Prof. Dr. Wolfgang Rosenstiel, Dekan
Universität Tübingen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Telefon: +49 7071 29 – 78090
<link>Dekan[at]mnf.uni-tuebingen.de

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The starting date is January 1^st 2017 or as soon as possible thereafter. The employment will be arranged by the administration of the University of Tübingen (salary TVL E13, 65%, including health insurance, 3 years). Disabled persons will be preferred in case of equal qualification.

Applications including CV, motivation letter, overview of techniques and methods used in the past, transcripts, and contact address of two referees should be send by email before November 17th 2016 to:
Dr. Sara Kleindienst, Microbial Molecular Ecology Group, Geomicrobiology, Center for Applied Geosciences, University of Tübingen, Hölderlinstr. 12, D-72074 Tübingen, Germany, Phone: +49-7071-2974701, Email: <link>sara.kleindienst@uni-tuebingen.de

More information can be found on the website:
<link http: www.geo.uni-tuebingen.de arbeitsgruppen angewandte-geowissenschaften forschungsbereich geomikrobiologie>www.geo.uni-tuebingen.de/arbeitsgruppen/angewandte-geowissenschaften/forschungsbereich/geomikrobiologie

<link file:360389 download file>Advertisement as PDF-file.

Wissenschaftsministerin Theresia Bauer: „Das Zentrum bringt materialwissenschaftliche Hochtechnologie mit historischen und archäologische Fragestellungen zusammen. Die mobilen Messverfahren, die hier entwickelt werden, finden auch den Weg in die Praxis – etwa in der Bauwirtschaft. Ein hervorragendes Beispiel interdisziplinärer Forschung, das vom Wissenschaftsministerium gerne unterstützt wird.“

Das CCA-BW wird sich insbesondere der Untersuchung archäologischer Funde mit unterschiedlichsten und in der materialwissenschaftlichen Archäometrie einzigartigen Untersuchungsmethoden widmen. Die Tübinger Forscher wollen so detaillierte Daten über den Materialaufbau vor allem keramischer Funde gewinnen, wie zum Beispiel ihre chemische und mineralogische Zusammensetzung, Struktur oder Textur. Im Mittelpunkt stehen dabei zum Beispiel ur- und frühgeschichtliche Keramiken als Ausdruck der neolithischen Evolution, farbige Keramiken der klassischen Hochkulturen bis zum biomineralischen Dekor keltischen Schmucks und letztlich auch Echtheitsexpertisen bis in die heutige Zeit.

So können nicht nur die verwendeten Rohstoffe identifiziert werden, um mögliche Handelswege nachzuvollziehen, sondern auch Herstellungs- und Bearbeitungsprozesse, aber auch der Verfall archäologischer Funde besser verstanden werden, was nicht nur Rückschlüsse auf zeitabhängige kulturelle und technologische Entwicklungen erlaubt, sondern auch Hinweise für den Erhalt und gegebenenfalls die Restaurierung der Funde liefert. Dies erfordert den Einsatz einer Vielzahl von verschiedenen Analyseverfahren, aber auch von experimentell archäologischen Studien.

Das Zentrum plant in diesem Kontext zusammen mit dem Industriepartner, der Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik, die Entwicklung einer mobilen Untersuchungseinheit, die auch an entlegenen Orten eine hochauflösende, zerstörungsfreie und multimethodische Analyse von Funden ermöglicht. Damit werden Messungen direkt vor Ort möglich werden, ein großer Vorteil vor allem bei Grabungen, in Sammlungen oder an immobilen Kulturdenkmälern. Das CCA-BW will diese neuen Methoden auch für aktuelle materialwissenschaftliche Fragestellungen nutzen, beispielsweise im Bereich der industriellen Prozesskontrolle, Materialentwicklung oder Schadensanalyse. Das CCA-BW ist interdisziplinär angelegt und erweitert die Archäometrie um eine Reihe von bereits in Tübingen installierten Forschungsbereichen wie die Ur- und Frühgeschichte und die Klassische Archäologie, schlägt aber auch die Brücke zu aktuellen, materialwissenschaftlichen Fragestellungen aus der Mineralogie, Physik und Chemie.

Kontakt:

Dr. Christoph Berthold
CCA-BW
Angewandte Mineralogie
Fachbereich Geowissenschaften
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
christoph.berthold(at)uni-tuebingen.de

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die Arbeitsgruppe Perception Engineering sucht für spannende Projekte rund um das Thema Eye-Tracking und Wahrnehmungsbestimmung Verstärkung.

Zukünftige Fahrzeuge werden den Fahrer zunehmend von der eigentlichen Fahraufgabe entlasten, bis hin zur vollständigen automatisierten Regelung des Fahrzeuges.

Die Beobachtung des Fahrers während des hoch automatisierten Fahrens ist dabei Voraussetzung für eine sichere Gestaltung der Übergabeprozesse, vom hoch automatisierten fahren hin zum manuellen Fahren. Hierfür entwickeln wir Methoden und Algorithmen zur Bestimmung des Zustands, der Tätigkeit und der visuellen Wahrnehmung des Fahrers.

• Führerschein ist vorteilhaft
• Gerne auch aus anderen Disziplinen
• HiWi 40h/Monat
• Ab sofort

Bei Interesse oder Fragen wenden Sie sich bitte an:

David Geisler (<link>david.geisler@uni-tuebingen.de, Tel. +49 7071 29 70492)

The lab aims at elucidating the receptors and co-receptors regulating osmotic stress responses in plants. We are particularly interested in the dynamic assembly of receptor kinase and co-receptor complexes as well as their biochemical and cell physiological output. The thesis will include a wide array of different technologies methods such as proteomics and phosphoproteomics, quantitative biochemistry and spectro-microscopy (e.g. FRET-FLIM, FCCS). Some knowledge in at least one of these techniques would be advantageous.

The work will be performed within the Regional Alliance “Yield Stability in Dynamic Environments” funded by the state Baden-Württemberg in close collaboration with Prof. Waltraud Schulze at the University of Hohenheim.

Who should apply? People that show enthusiasm for science, that take initiative and are proactive and constructive. Applications should include CV and names as well as contact details of two references. Please send your application to <link>klaus.harter@zmbp.uni-tuebingen.de

The University of Tübingen is an equal opportunity employer. Disabled candidates will be given preference over other equally qualified applicants. The University seeks to raise the number of women in research and teaching and therefore urges qualified women to apply. The appointment is facilitated by the central administration.

For more details about ZMBP and its graduate program, please visit: <link http: www.zmbp.uni-tuebingen.de zmbp.html external-link-new-window external link in new>www.zmbp.uni-tuebingen.de/zmbp.html

'Metabolism of iron(II)-oxidizing bacteria under nitrate-reducing conditions'

Iron (Fe) is one of the most abundant elements on Earth and an essential nutrient for microorganisms. Reduced Iron, Fe(II), is furthermore used as electron donor by Fe(II)-oxidizing bacteria. Despite the relevance of Fe(II)-oxidizing bacteria in Fe-rich environments, the metabolic pathway, physiology, and genes involved in Fe(II) oxidation remain largely
unknown.

This PhD project will examine the metabolism of iron(II)-oxidizing bacteria under nitrate-reducing conditions in enrichment cultures by applying omics techniques (e.g. metagenomics, metatranscriptomics, metaproteomics) in tandem with stable-isotope probing. Potential genes involved in Fe(II) oxidation will be identified that can be used as targets for molecular assays, e.g. quantitative PCR (qPCR) and PCR. Assays for DNA- and RNA-based qPCR and PCR will be developed and applied to diverse environmental samples (e.g. rice paddy soil, iron-rich marine and freshwater sediments) in order to estimate the environmental relevance (gene abundance and gene diversity) of Fe(II)-oxidizers in these habitats.

We are offering a PhD position in an interdisciplinary, international, and dynamic team of molecular ecologists, microbiologists, geochemists and geoscientists. This position provides an opportunity for the candidate to be creative and innovative, and to work on a challenging, multidisciplinary topic. Ideal candidates should have a solid background in molecular ecology and environmental microbiology. Applicants must have the ability to work independent and in a team, have excellent management and communication skills and should be highly motivated and committed to pursuing interdisciplinary research. Very good computer and language skills (English) are necessary. The candidate will have the opportunity to present his/her results in international journals and at conferences.

The starting date is October 1st 2016 or as soon as possible thereafter. The project is part of the “Research Training Group 1708 (GRK1708): Molecular Principles of Bacterial Survival Strategies”, supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft. The employment (TVL E13, up to 65%, 3 years) will be arranged by the administration of the University of Tübingen. Disabled persons will be preferred in case of equal qualification.

Applications including CV, motivation letter, overview of techniques and methods used in the past, transcripts, and contact address of two referees should be send by email before September 14th 2016 to:
Dr. Sara Kleindienst, Microbial Molecular Ecology Group, Geomicrobiology, Center for Applied Geosciences, University of Tübingen, Hölderlinstr. 12, D-72074 Tübingen, Germany, Phone: +49-7071-2974701
Email: <link>sara.kleindienst@uni-tuebingen.de

More information can be found on the website:
<link http: www.geo.uni-tuebingen.de arbeitsgruppen angewandte-geowissenschaften forschungsbereich geomikrobiologie members sara-kleindienst.html>www.geo.uni-tuebingen.de/arbeitsgruppen/angewandte-geowissenschaften/forschungsbereich/geomikrobiologie/members/sara-kleindienst.html

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