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Fehlendes Eiweiß wird ersetzt

Ein Durchbruch auf dem Gebiet der Gentherapie wird aus den Niederlanden vermeldet. Dort gelang es – zunächst im Tierversuch an Rhesusaffen – fremdes Erbmaterial mit Hilfe eines Mäusevirus in blutbildende Stammzellen zu übertragen. Jetzt soll diese Methoden einer geringen Zahl von Patienten zugutekommen, die von einer seltenen Immunschwäche – der ADA-Defizienz – betroffen sind.

Bei dieser Krankheit ist eines der geschätzten 100.000 Gene defekt, aus denen sich das menschliche Erbmaterial zusammensetzt. In fast jeder Körperzelle findet sich – zusammengeknäult auf mikroskopisch kleinem Raum – ein etwa 120 Zentimeter langer Faden aus rund drei Milliarden Bausteinen, das menschliche „Genom“.

Fehler im Genom sind dafür verantwortlich, daß etwa fünf Prozent aller Neugeborenen an einer mehr oder weniger ernsthaften Erbkrankheit leiden. Häufig genügt der Austausch eines einzigen Bausteines um die Betroffenen zeitlebens zu belasten. Sobald die Erbinformation geschädigt ist, wächst die Wahrscheinlichkeit, daß sich in die Produktion der Eiweiße Fehler einschleichen.

Bei Patienten mit ADA-Defizienz ist das entsprechende Eiweiß manchmal defekt, manchmal wird es auch überhaupt nicht hergestellt. Die Adenosin-Deaminase (ADA) aber ist für den Abbau giftiger Stoffe in der Zelle zuständig. Fehlt sie, so sammeln sich die Giftstoffe im Blut an. Innerhalb kurzer Zeit sterben einige der wichtigsten Zellarten im Immunsystem an dieser Vergiftung. Betroffen sind vor allem T-Zellen und B-Zellen: Die körpereigene Immunabwehr bricht zusammen. Damit sind die kleinen Patienten den Angriffen von Bakterien und Viren schutzlos ausgeliefert.

In den letzten Jahren sind bereits mehrere Anläufe unternommen worden, um die heimtückische Krankheit in den Griff zu bekommen. Beispielsweise ist es möglich, gesunde Blutzellen auf dem Wege einer Knochenmarktransplantation zu übertragen. In aller Regel scheidet diese Möglichkeit aber aus, weil es zu einem Angriff der Spenderzellen auf die Organe des Empfängers kommt (Graft-versus-host-disease) Die Erfolgsrate bei Knochenmarktransplantationen liegt bei etwa 50 Prozent. Selbst wenn ein idealer Spender gefunden wird – was nur für jeden Dritten Patienten gelingt – liegt die Erfolgsaussicht „nur“ bei 90 Prozent.

Das fehlende Eiweiß könnte im Prinzip auch direkt dem Patienten verabreicht werden, ein Verfahren, mit dem ebenfalls schon experimentiert wurde. Dabei fand man allerdings heraus, daß ADA, das direkt in die Blutbahn gespritzt wird, innerhalb von wenigen Minuten zerfällt.

Diese Schwierigkeit versuchte man dadurch zu umgehen, daß man das Eiweiß mit einer Schutzhülle aus der Substanz PEG umgab; die Lebenszeit von ADA wurde damit im Blut auf mehrere Tage verlängert. Aber auch hier gibt es schwerwiegende Probleme: Nach ein bis zwei Jahren entwickeln die Patienten Antikörper gegen das fremde ADA, dieses wird dann wie ein Krankheitserreger angegriffen, so daß die Gentherapie unter den geschilderten Methoden noch am ehesten als zukunftsträchtig erscheinen mag.

(erschienen in „DIE WELT“ am 28. August 1991)

Was wurde daraus? Abgesehen davon,dass die Zahl der menschlichen Gene heute eher auf 22.000 geschätzt wird, und nicht mehr auf 100.000: Elf weitere Jahre sollte es dauern, bis zur ersten Heilung der ADA durch eine Gentherapie, damals noch in Kombination mit einer Chemotherapie. Bald darauf wurde jedoch bei den behandelten Kindern Blutkrebs festgestellt. Weitere Arbeiten folgten, bis es zuletzt einer italienischen Arbeitsgruppe gelang, die Gentherapie so zu modifizieren, dass kein Krebs mehr ausbrach. Gemäß dem letzten Update aus dem Jahr 2017 war man hier bei allen 18 Patienten erfolgreich. Die Prozedur lag da schon 2 bis 13 Jahre hinter ihnen, und alle haben die Krankheit überlebt.

Guten Appetit!

Nur wenige Gourmets können sich wohl mit dem Gedanken anfreunden, Nigerianische Riesenratten oder Schwarze Leguane zu verspeisen. Dennoch – nach einem Vorschlag des amerikanischen National Research Council (NRC) sollen insgesamt 40 Arten exotischer Tiere und kleinwüchsige Formen „gewöhnlicher“ Kühe, Schweine und Schafe künftig einen wichtigen Beitrag zur Ernährung der wachsenden Weltbevölkerung leisten.

Der – ernstgemeinte – Vorstoß erwartet bei einer Umstellung der Ernährung auf kleine Haustiere eine bessere Versorgung der Menschen in der Dritten Welt. Die Expertengruppe des NRC verweist auf das rasche Bevölkerungswachstum: „Haustiere für Entwicklungsländer sollten kleiner und handlicher werden; derzeit brauchen sie einfach zuviel Platz und verursachen zu hohe Kosten.“

Die Kommission begründet ihren Vorstoß damit, daß sämtliche Tiere auf der Liste relativ billig in Anschaffung und Unterhalt sind („Science“, Band 253, S. 378). Mit einer Tonne Heu etwa kann entweder eine einzige Kuh ernährt werden oder aber 300 Kaninchen. Ein weiterer Vorteil liegt in der sprichwörtlichen Vermehrungsrate der Kleinsäuger.

Neben Leguan und Riesenratte werden auch die nur 60 Zentimeter große Mexikanische Minikuh, das elf Kilogramm schwere Sudanesische Zwergschaf und die nepalesische Terai-Ziege als Kandidaten für den erweiterten Speiseplan der Dritten Welt genannt. Weitere Leckereien aus der Familie der Nagetiere: Pampashasen, Agutis, Viscachas und Pakas, allesamt Bewohner des südamerikanischen Kontinents.

(erschienen in DIE WELT am 24. August 1991)

Ein Gentest beseitigt alle Zweifel

Erstmals haben Wissenschaftler jetzt die Identität eines Mordopfers mit genetischen Methoden festgestellt. Wie das Wissenschaftsmagazin „Nature“ jüngst vermeldete, isolierten englische Forscher genetisches Material aus den Knochen eines Mädchens, das 1981 im Alter von 15 Jahren ermordet wurde. Die Leiche wurde zwar erst acht Jahre später gefunden, dennoch gelang es Alec Jeffreys von der Universität Leicester mit molekularbiologischen Methoden einen „DNA-Fingerabdruck“ zu ermitteln.

Bei dieser Methode wird die Tatsache genutzt, daß keine zwei Menschen völlig identisches Erbmaterial tragen – eineiige Zwillinge ausgenommen. Daher entstehen beim Zerteilen des Erbmaterials im Labor Bruchstücke charakteristischer Länge, die sich nach mehreren Arbeitsgängen in Form eines Bandenmusters darstellen lassen, ähnlich der Strichcodes, die sich auf Buchrückseiten, Milchtüten und Konservenbüchsen befinden.

Weil das Erbmaterial von Vater und Mutter kurz nach der Befruchtung der Eizelle nach festen „Spielregeln“ gemischt wird, lassen sich aus den Strichmustern – dem genetischen Fingerabdruck – auch Verwandschaftsverhältnisse ableiten. In Großbritannien wurde die Methode deshalb auch als Beweismittel bei Vaterschaftsklagen und für Einwanderungsanträge zugelassen, bei denen die Immigranten auf angebliche Familienangehörige mit britischer Staatsbürgerschaft verwiesen.

Im Fall der ermordeten 15jährigen, deren Leiche in einen Teppich eingewickelt war, hatte man bereits Anhand der Zähne einen recht konkreten Verdacht auf deren Identität. Die mutmaßlichen Eltern hatten sich dann bereit erklärt, einen Vergleich ihrer genetischen Fingerabdrücke mit dem des Mordopfers vornehmen zu lassen.

Jeffreys und seine Kollegen Erika Hagelberg und Ian Gray isolierten dann aus einem fünf Gramm schweren Stück eines Oberschenkelknochens wenige tausendstel Gramm Erbmaterial, das im Labor untersucht wurde. Dabei zeigte sich, daß der weitaus größte Teil der gefundenen Erbsubstanz aus bodenlebenden Pilzen und Bakterien stammte.

In Kombination mit einer weiteren molekularbiologischen Technik, der Polymerase-Kettenreaktion (PCR), gelang es den Forschern dennoch, die menschliche Erbsubstanz gezielt zu vermehren. Die PCR, die 1990 sogar den Titel „Reaktion des Jahres“ erlangte, basiert auf einem Eiweiß, das in allen Organismen vorkommt und dort der Vermehrung der Erbsubstanz vor der Zellteilung dient.

Beim Vergleich des Bandenmusters der mutmaßlichen Eltern mit dem Mordopfer wurden schließlich gleich sechs DNA-Bruchstücke gleicher Länge gefunden. Die Wahrscheinlichkeit, daß dieses Ergebnis auf Zufall basieren könnte, wird von den Forschern mit höchstens eins zu 5000 beziffert. Damit scheint es auch es auch vorstellbar, den Verbleib ungezählter Menschen zu klären, die etwa in verschiedenen Militärdiktaturen Südamerikas verschwanden. In den letzten Jahren waren dort mehrfach Massengräber entdeckt worden.

Quelle: Hagelberg, E., Gray, I. & Jeffreys, A. Identification of the skeletal remains of a murder victim by DNA analysis. Nature 352, 427–429 (1991).

(erschienen in „DIE WELT“ am 16. August 1991)

Klimastudien in der Polarnacht

Nach langer, unfreiwilliger Unterbrechung unterhält Deutschland jetzt wieder eine Forschungsstation in der Arktis. Die in Ny-Ålesund auf der norwegischen Insel Spitzbergen gelegene, nach dem Pionier der deutschen Polarforschung, Carl Koldewey, benannte Station wurde am vergangenen Samstag offiziell eröffnet.

Deutsche Forschungsstation in der Arktis eröffnet

Ny-Ålesund befindet sich auf 79 Grad nördlicher Breite und war bis vor wenigen Jahren die nördlichste Bergwerkssiedlung der Welt. Heute sind in die alten Gebäude vorwiegend norwegische, britische, japanische und deutsche Wissenschaftler eingezogen. Sie nutzen die günstige Lage- der Nordpol ist nur runde 1500 Kilometer entfernt – für eine Reihe von Untersuchungen, die von der Erforschung der Lufthülle und dem Verhalten der Gletscher bis zu Studien an der einheimischen Tier- und Pflanzenwelt reichen.

Die Carl-Koldewey-Station, die vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven (AWI) unterhalten wird, besteht aus einem zweigeschossigen Stationsgebäude, dem „Blauen Haus“ mit vier Wohn-, drei Arbeitsräumen und einem Tagungsraum. Angegliedert sind ferner Laborräume für chemische und geophysikalische Untersuchungen sowie mehrere Laborcontainer für das Ozonerforschungsprogramm des AWI.

Die Arktis sei der Schlüssel zum Verständnis der globalen Umweltveränderungen, betonte der Parlamentarische Staatsseketär im Bundesministerium für Forschung und Technologie, Bernd Neumann, anläßlich der Eröffnungszeremonie. „Modellrechnungen zeigen, daß der Temperaturanstieg aufgrund des Treibhauseffektes in der Arktis zwei- bis dreimal höher ist als in Mitteleuropa. Die Schädigung der Ozonschicht ist außerdem in den Polarregionen am stärksten ausgeprägt.“

Professor Gotthilf Hempel, Direktor des AWI, bezeichnete die Eröffnung der Station als einen „Meilenstein in der Geschichte der deutschen Arktisforschung“. Zwar hatten sich bereits 1881 im Rahmen des Ersten Polarjahres die ersten deutschen Forscher in die Arktis gewagt und auch die von Alfred Wegener 1930 in Grönland errichtete „Eismitte-Station“ hatte für einiges Aufsehen gesorgt. An die Aktivitäten des „anderen Deutschland“ erinnern noch heute die Überreste einer Forschungsstation, die 1958 anläßlich des Ersten Geophysikalischen Jahres in der Nähe von Ny-Ålesund errichtet wurde.

Erstmals existiert jetzt aber eine Basis, von der aus kontinuierliche Untersuchungen deutscher Wissenschaftler möglich sind. De facto allerdings ist die Carl-Koldewey-Station schon seit Oktober 1990 in Betrieb; damals hatten die beiden ersten deutschen Überwinterer des AWI, Dr. Wolfgang Breitschuh und Detlef Kittler, ihre Arbeit aufgenommen und während der mehrmonatigen Finsternis der Polarnacht die ersten meteorologischen und luftchemischen Messungen angestellt.

Seit dem 1. Juli dieses Jahres werden von Dr. Roland Neuber und Thorsten Schmitt tägliche Ballonaufstiege meteorologischer Sonden durchgeführt, die Druck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeit messen. Die Daten werden an den norwegischen Meteorologischen Dienst weitergeleitet und von dort in das Welt-Wetternetz eingespeist. Für die unteren Luftschichten, in denen die Ballonsonden keine guten Meßwerte der Windgeschwindigkeit erreichen, wurden bis zum November letzten Jahres Untersuchungen mit einem akustischen Meßsystem angestellt, das aus drei schwenkbaren Schalltrichtern besteht.

Dieses Sodar (Sonar Detection and Ranging) erlaubt es, kurze Schallsignale stark gebündelt in die Atmosphäre zu entsenden. Der aus Höhen bis zu 500 Metern reflektierte Schall wird dann mit empfindlichen Mikrophonen gemessen. Aus den empfangenen Signalen können Windgeschwindigkeit und Windrichtung, aber auch Turbulenzen vom Boden aus bestimmt werden. Zum Leidwesen der Wissenschaftler ist die Anlage seit November 1990 wegen eines technischen Defektes außer Betrieb.

Mehr Glück hatten die Forscher mit der Luftchemie; wie Neuber erklärte, füllen vor allem die Ozonmessungen mit einem gepulsten Laser (Lidar) eine Lücke im weltweiten Meßnetz. Anders als die Messungen der benachbarten norwegischen Forschungsstation, ergibt sich mit dem Lidar ein recht genaues Bild der Ozonverteilung in verschiedenen Luftschichten von 15 bis 40 Kilometern Höhe.

In diesen Regionen spielt sich auch die Entstehung des arktischen Ozon1ochs ab, das erst im letzten Jahr nachgewiesen wurde. Durch eine technische Finesse des Geräts ist Neuber in der Lage, Messungen auch am Tage durchzuführen, was unter der Mitternachtssonne einen unschätzbaren Vorteil gegenüber „gewöhnlichen“ Lidars darstellt.

In wenigen Tagen werden in der neuen Forschungsstation auch die ersten Biologen eintreffen. Sie wollen die Makroalgen des Königsfjordes untersuchen und der Frage nachgehen, in welchem Umfang die Pflanzen Bromverbindungen in die Atmosphäre abgeben.

(erschienen in „DIE WELT“ am 14. August 1991)

Ende des Traums vom Fliegen

Vorbei sind die Zeiten, da man guten Gewissens in den – mehr oder weniger – wohlverdienten Urlaub fliegen konnte. Auch Geschäftsleute, die derzeit noch auf Kurzstrecken wie Köln-Frankfurt durch die Lüfte schweben, müssen sich auf kritische Fragen ihrer umweltbewußten Zeitgenossen gefaßt machen.

Der Traum vom Fliegen? Klimaforscher und Umweltschützer sind skeptisch: „Der Flugverkehr ist bereits heute ein spürbarer Faktor im Klimageschehen der Atmosphäre“, erklärte Professor Ulrich Schuhmann am Mittwoch auf einem Seminar des Forschungszentrums für Umwelt und Gesundheit in Frankfurt.

Schuhmann, der sich bei der Deutschen Forschungsanstalt für Luft und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen von Berufs wegen mit der Auswirkung des Luftverkehrs auf die Umwelt befaßt, präsentierte eine Studie, wonach jährlich rund 1700 Milliarden „Passagierkilometer“ zurückgelegt werden, Tendenz steigend.

Die Zahl, welche sich aus der Multiplikation der Flugpassagiere mit den zurückgelegten Kilometern ergibt, belegt, daß das Linienflugzeug längst zum Massenverkehrsmittel geworden ist. Bei jährlichen Zuwachsraten von annähernd sechs Prozent wird sich der zivile Flugverkehr bis zum Jahr 2005 verdoppeln.

Die Treibstoffmengen, die dabei verbrannt werden, sprechen ebenfalls für sich: 176000 Tonnen Kerosin jährlich, wobei der Anteil der Militärs auf etwa ein Viertel veranschlagt wird. 20 Mal mehr Treibstoff wird allerdings für den Verkehr insgesamt verbraucht, wobei Kraftfahrzeuge den weitaus größten Anteil haben. Die neuesten Zahlen der Deutschen Lufthansa belegen, daß Flugpassagiere noch verhältnismäßig sparsam unterwegs sind: Im Durchschnitt benötigen sie 6,2 Liter Kerosin für 100 Reisekilometer.

Auch ein flüchtiger Blick auf die Schadstoffbilanz läßt die Airlines in einem günstigen Licht erscheinen: Nach einer Untersuchung des TÜV Rheinland betragen die Emissionen durch Zivilflugzeuge nur einen kleinen Bruchteil dessen, was im Verkehr insgesamt in die Luft geblasen wird. 0,7 Prozent lautet der Wert für Kohlenmonoxid, 0,8 Prozent für Kohlenwasserstoffe, und auch bei den Stickoxiden macht der Anteil der Luftfahrt nur ein Sechzigste! der verkehrsgebundenen Belastungen aus.

Dennoch ist Vorsicht geboten. Die Verweilzeit der Schadstoffe wächst mit der Höhe, in der diese Substanzen entstehen. In bodennahen Schichten werden sie durch eine Vielzahl chemischer Reaktionen in etwa zwei Tagen umgewandelt; in zehn Kilometer Höhe muß man schon mit 30 Tagen rechnen.

In der darüber liegenden Luftschicht, die von der Concord ebenso durchflogen wird wie von einer Unzahl Militärjets, wird die Verweilzeit sogar in Jahren gemessen. Bedenklich ist auch, daß Stickoxide und Wasserdampf, der ebenfalls bei der Verbrennung entsteht, in den höheren Luftschichten normalerweise nur als Spurengase vorhanden sind. Das bedeutet, daß die Freisetzung dieser Gase die Zusammensetzung der Luft in diesen Schichten deutlich verändern kann.

Die komplexe Chemie der Atmosphäre führt dann zu einem scheinbar widersprüchlichen Verhalten der Stickoxide (NOx): In hohen Konzentrationen fördert NOx die Bildung von Ozon. Dies führt dazu, daß am Boden und bis in eine Höhe von etwa 15 Kilometern das für uns giftige Gas deutlich zugenommen hat. In niedrigen Konzentrationen fördern Stickoxide dagegen den Abbau von Ozon (O3), ein Vorgang, der schon seit geraumer Zeit in der hochliegenden Stratosphäre beobachtet wird. Diese Reaktion hat mit dazu beigetragen, daß der Vorrat an O3, welches in der Stratosphäre als Schutzschild vor krebserregenden UV-Strahlen wirkt, ständig abnimmt.

Als klimabildender Faktor könnte jedoch der von Flugzeugen abgegebene Wasserdampf noch weit drastischere Folgen haben. Wasserdampf spielt im Haushalt der Natur unter allen Treibhausgasen die wichtigste Rolle. Die zusätzlichen Wassertropfen aus den Triebwerken unserer Passagierjets entfalten ihre Wirkung vorwiegend als Kondensationskeime für die Bildung von Eiswolken (Cirruswolken). „Die Bewölkungszunahme aufgrund des Luftverkehrs ist heute bereits sichtbar“, erklärte Schuhmann, der diese Behauptung auch mit eindrucksvollen Satellitenaufnahmen belegen konnte.

Einige der gemessenen Kondensstreifen erreichten dabei Längen von bis zu 200 Kilometern bei einer Breite von zehn Kilometern. Die zusätzliche Bewölkung zwischen Frankfurt und Genua, gemessen an insgesamt 142 Tagen, betrug im Schnitt 0,4 Prozent.

„Diese Wolken aber haben einen weitaus größeren Einfluß auf den Treibhauseffekt als das Kohlendioxid“, betonte Schuhmann. Anders als „dicke“ Wolken können Cirruswolken die Temperatur am Boden erhöhen, weil sie für Sonnenlicht durchlässig sind, die von der Erde zurückgestrahlte Wärme aber nur zum Teil in den Weltraum entlassen. Modellrechnungen für die untersuchte Region gehen daher davon aus, daß die Temperatur dort im Mittel um 0,4 Grad Celsius erhöht wird.

Trotz dieses deutlichen Effekts war sich Schuhmann mit den anderen anwesenden Experten einig, daß die Diskussion um die ökologischen Auswirkungen des Flugverkehrs andere Probleme nicht verdrängen dürfe. Höchste Priorität sollte demnach ein weltweites Verbot der Fluorchlorkohlenwasserstoffe haben, die als Treibgase und Kühlmittel Verwendung finden. Sehr dringend sei auch die Verminderung der CO2-Massen aus Verbrennungsvorgängen, dann folge die Reduktion der Schadstoffe aus dem Verkehr am Boden, dann erst der Flugverkehr.

(erschienen in „DIE WELT“ am 9. August 1991)

Eine Bibliothek auf der Laserdisk

Die Liebhaber von ledergebundenen, goldbedruckten Büchern werden den funkelnden Kompakt-Disketten in ihren Plastikhüllen wenig abgewinnen können. Dennoch: für viele Praktiker, die täglich mit großen Mengen wissenschaftlicher Literatur arbeiten, haben die Glitzerscheiben Dank ihrer gewaltigen Speicherkapazität ihre Reize.

Seit April dieses Jahres bereits nutzen eine Handvoll Interessenten, vorwiegend aus der chemisch-pharmazeutischen Industrie, diese Technik. Ein gemeinsam von den Verlagen Blackwell, Elsevier, Springer und Pergamon gegründetes Unternehmen, die Adonis Ltd. in Amsterdam, verschickt an ihre Abonnenten wöchentlich eine CD, auf der die Inhalte von 350 ausgewählten Zeitschriften zu finden sind. Ein handelsüblicher Personalcomputer mit einem Laufwerk für Kompakt-Disketten und einem angeschlossenen Laserdrucker bilden neben der jährlichen Grundgebühr von 20000 Mark die Grundlage für den Einstieg ins elektronische Bibliothekswesen.

Beim Ausdruck eines Textes werden dann jeweils weitere sechs bis 14 Mark fällig. Dieser Betrag wird von den Verlagen festgelegt, deren Publikationen via Adonis erhältlich sind. „Adonis hat praktisch ein Zählwerk eingebaut, das berechnet, was wann von wem und wie oft ausgedruckt wird“, erklärt Professor Dietrich Götze vom Springer-Verlag.

Das System wurde in erster Linie entwickelt, um die Kosten des Kopierens aus wissenschaftlichen Zeitschriften zu senken und gleichzeitig auch die Gebühren für Urheberrechte einzuziehen. Anders als in Deutschland ist nämlich die Industrie weltweit nicht von der Zahlung dieser Gebühren befreit und auch durchaus Willens, hier ebenso ihren Beitrag zu leisten, wie das bei Schulen, Bibliotheken und Copyshops als selbstverständlich erachtet wird.

Auch das europäische Patentamt, das auf einen möglichst schnellen und vollständigen Zugriff auf Fachinformationen angewiesen ist, verfolgt schon seit Jahren ein Projekt zur elektronischen Literaturerfassung. Dort hat man bereits vor Jahren damit begonnen, etwa 50 Millionen Dokumente in computerlesbarer Form auf optische Speicherplatten zu bannen. Rund 10000 Seiten können auf einer CD gespeichert werden, der Zugriff auf bestimmte Artikel erfolgt dann aufgrund eines ausgefeilten Suchprogrammes mit großer Geschwindigkeit.

Beim Abruf der Texte, die im jetzigen Entwicklungsstadium noch als Bilddateien gespeichert sind, werden aus Bits und Bytes wieder lesbare Buchstaben. Ein angeschlossener Laserdrucker bringt die gespeicherten Fachartikel mit der gleichen Qualität zu Papier, wie ein modernes Kopiergerät. Dies ist zwar für Textpassagen allemal ausreichend, bei Bildern aber bleibt mitunter noch wichtige Information auf der Strecke. Röntgenaufnahmen etwa verlieren während dieses Prozeßes an der Schärfe, die für einen behandelnden Arzt bei vergleichenden Studien nötig wäre.

Schon in zwei bis drei Jahren wird man auch diese Schwierigkeiten beseitigt haben, so Götze. Dann sollte bereits ein Prototyp zur Verfügung stehen, bei dem die eingelesenen Artikel in Text- und Bilddateien getrennt werden. Die Suchmöglichkeiten wären dann praktisch unbegrenzt und auch die Qualität der Abbildungen würde sich kaum noch vom Original unterscheiden.

(erschienen in „DIE WELT“ am 29. Juli 1991)

Neues Benzin schont die Umwelt

Eine verblüffende Variante, die zunehmende Luftverschmutzung in den Griff zu bekommen, wurde in den Vereinigten Staaten entwickelt. Nicht mit Bio-Alkohol, Wasserstoff oder Solarkraft sollen die Automobile des 21. Jahrhunderts angetrieben werden, sondern mit – Benzin. Die achtgrößte amerikanische Ölgesellschaft, Atlantic Richfield (Arco), hat nach eigenen Angaben einen Kraftstoff entwickelt, dessen Verbrennung gegenüber normalem Benzin wesentlich umweltfreundlicher sein soll.

Nach Auskunft der Ölgesellschaft könnte der Treibstoff mit der Bezeichnung EC-X (für Emission Control-Experimental) die Menge gesundheits- und umweltschädigender Abgase um fast die Hälfte reduzieren. EC-X ist bereits marktreif, wird aber vermutlich erst Mitte der neunziger Jahre an die Zapfsäulen amerikanischer Tankstellen gelangen.

Der Treibstoff ist zwar teurer als herkömmliches Benzin, hat aber gegenüber anderen Substanzen wie Methanol den Vorteil, daß er in allen Fahrzeugen ohne Umbauten problemlos genutzt werden kann, ohne zu einem Leistungsverlust zu führen. Die Autofahrer werden vermutlich ab 1995 gezwungen sein, den Preisaufschlag für EC-X hinzunehmen.

Dann wird nämlich der Vorschlag der US-Umweltbehörde (EPA) bindend, „umweltfreundliches“ Benzin in den Großräumen Baltimore, Chicago, Hartford, Houston, Los Angeles, Milwaukee, New York City, Philadelphia und San Diego einzuführen.

87 weitere Regionen können dieser Regelung auf eigenen Wunsch beitreten; insgesamt wäre dann mehr als die Hälfte des amerikanischen Benzins „schadstoffarm“ gemäß den Richtlinien der EPA. Unabhängig davon steht der Bundesstaat Kalifornien bereits kurz vor der Verabschiedung neuer Treibstoffnormen. Alle dort ansässigen Ölgesellschaften müssen dann „sauberes“ Benzin verkaufen oder auf alternative Kraftstoffe umsteigen.

Hintergrund der Bemühungen zur Luftreinhaltung ist der „Clean Air Act“, ein Gesetz, das einschneidende Maßnahmen zur Emissionskontrolle zwingend vorschreibt. Zwar wurden bei der Entwicklung verbrauchsarmer Motoren in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht, doch wurde der Verbesserung des Treibstoffs wenig Aufmerksamkeit zuteil. Erst in jüngster Zeit hat man damit begonnen, auch bei der Herstellung von Benzin an die Umwelt zu denken.

Ein Vorschlag der EPA sieht vor, einen Mindestgehalt von zwei Prozent Sauerstoff für Benzin zwingend vorzuschreiben, was zu einer vollständigeren Verbrennung führen würde. Dies ist durch die Addition von Methanol oder Ethanol zum Treibstoff möglich. Der Zusatz von Schwermetallen soll ebenfalls verboten werden; der Anteil der krebserregenden Chemikalie Benzol würde auf maximal ein Prozent begrenzt. In Deutschland sind derzeit noch fünf Prozent Benzol im Benzin erlaubt.

Der Direktor der EPA, William K. Reilly, kommentierte das neue Programm mit den Worten: „Es handelt sich hier um die vielversprechendste Maßnahme zur Reduktion von ozonbildenden Substanzen, giftigen Emissionen und Kohlenmonoxid in den Großstädten. Die Luftverschmutzung in Amerikas Ballungsräumen wird damit deutlich reduziert werden.“

(erschienen in „DIE WELT“ am 25. Juli 1991)

Schon zehn Kilo Uran reichen aus

Trotz gewaltiger Anstrengungen scheint Saddam Hussein nicht in der Lage zu sein, eigene Kernwaffen herzustellen. Nicht nur die Kontrollen der Internationalen Atomenergie-Organisation und die Aktivitäten des UN-Sicherheitsrates versperren dem Diktator den Weg zur Bombe; auch die technischen Schwierigkeiten sind nicht zu unterschätzen.

Zu diesem Urteil kommt Joachim Fechner, der im Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit zuständig ist für die Sicherung kerntechnischer Anlagen. Fechner verweist Zeitungsmeldungen, nach denen Studenten aus öffentlich zugänglicher Literatur eine funktionsfähige Atombombe bauen könnten, in das Reich der Fantasie: „Hierbei handelt es sich nicht um eine Atombombe, vielmehr um eine kritische Anordnung spaltfähigen Materials. Damit können Sie keine Kettenreaktion aufrechterhalten, allenfalls Neutronenstrahlung erzeugen, die im Umkreis von bis zu 100 Metern tödlich wirkt.“

Für den Bau einer Atombombe werden theoretisch „nur“ zehn Kilogramm Plutonium oder angereichertes Uran benötigt. Dank eines geheimgehaltenen „Forschungsreaktors“ besitzt der Irak vermutlich jetzt schon 25 bis 40 Kilogramm. Die Anreicherung des Urans könnte mit Tausenden simpler Gaszentrifugen erfolgt sein und eine Reinheit von bis zu 90 Prozent erbracht haben – nicht „ideal“, aber ausreichend für den Bau einer Atombombe.

Allerdings bezweifelt der Sicherheitsexperte, daß im Irak genug „hochkarätiger Sachverstand“ vorhanden ist, um eine Bombe zu zünden. Das spaltbare Material muß dazu nämlich innerhalb von millionstel Sekunden gleichmäßig verdichtet werden, da sonst die atomare Kettenreaktion wieder abbricht. „Dies ist die eigentliche Schwierigkeit; die dafür nötigen Daten sind auch niemals veröffentlicht worden“, so Fechner.

(erschienen auf Seite 1 in „DIE WELT“ am 17. Juli 1991)

Größter Saurier-Schädel gefunden

Den größten Dinosaurierschädel, der jemals gefunden wurde, hat der amerikanische Student Tom Evans im texanischen Big Bend National Park entdeckt. Der 80 Millionen Jahre alte, gehörnte Schädel eines Chasmosaurus ist fast 180 Zentimeter lang und vollständig erhalten. Der Chasmosaurus brachte vermutlich ein Gewicht von fünf Tonnen auf die Waage und erreichte eine Länge von zehn Metern. Bemerkenswerterweise bestand Evans Vorbildung nur aus einem elfwöchigen Kurs der Paläontologie an der Universität Chicago. Die Entdeckung des Saurierschädels gleich am ersten Tag einer Exkursion wurde von Evans Professor, Paul Sereno, als „Jahrhundertfund“ beschrieben. Sereno selbst hatte bereits vor drei Jahren in Argentinien den bisher ältesten Dinosaurier überhaupt ausgegraben, den 230 Millionen Jahre alten Herrerasaurus. (Aus „Science“, Band 252, S. 207).

(erschienen in „DIE WELT“ am 13. Juli 1991)

Was wurde daraus? Offenbar wurde der Fund nach genauerer Inspektion einer anderen Gattung zugeordnet und steht nun als Agujaceratops mariscalensis in den Lehrbüchern. Inzwischen wurden wohl größere Schädel gefunden, doch meine oberflächliche Recherche konnte keinen eindeutigen Rekordhalter ermitteln. Zwei Kandidaten sind ein Triceratops und der mit ihm verwandte Torosaurus.

Mangelware Organspender

Ein Kind – Ausdruck der Liebe und des Vertrauens zwischen zwei Menschen, Ausdruck auch der Hoffnung in die Zukunft. Ein Baby – gezeugt und geboren, weil sein Blut oder seine Organe das Leben eines anderen Menschen retten sollen. Kann es einen größeren Gegensatz geben?

Die enormen Fortschritte der biomedizinischen Grundlagenforschung haben dazu geführt, daß heute mehr Transplantationen durchgeführt werden als je zuvor. Die Erfolgsquoten steigen, auch Eingriffe, die noch vor wenigen Jahren als unmöglich galten, werden zur Routine. Doch zusammen mit dieser erfreulichen Entwicklung wächst die Angst vor Organhandel und dem Mißbrauch der neuen Techniken.

Während Organe in der Vergangenheit zumeist von toten Spendern gewonnen wurden, hat in den Vereinigten Staaten jetzt ein Fall für Schlagzeilen gesorgt, in dem ein Kind erklärtermaßen gezeugt und geboren wurde, um das Leben eines anderen Familienmitgliedes zu retten.

Trotz aller Fortschritte in der Transplantationsmedizin fehlt es nämlich in den USA wie überall an Organen, um den rapide gestiegenen Bedarf zu befriedigen. Obwohl jährlich rund 15000 Operationen vorgenommen werden, stehen mehr als 23000 Menschen auf der Warteliste der zuständigen US-Behörde. Zu häufig verlieren die Patienten das Rennen gegen die Zeit; wahrscheinlich werden 2000 unter ihnen sterben müssen, weil kein geeigneter Spender gefunden werden kann.

Ein Einzelfall veranschaulicht das menschliche Leiden hinter den nackten Zahlen: Vor drei Jahren hatten die Ärzte der 16-jährigen Anissa Ayala die Diagnose „chronische myeloische Leukämie“ gestellt, eine Form des Blutkrebses, die binnen fünf Jahren zum Tode führt (Anmerkung: heutzutage liegt die 5-Jahres-Überlebensrate bei 90 %). Die einzige Chance für das Mädchen bestand in einer Knochenmarktransplantation, doch war trotz verzweifelter Suche in den gesamten USA kein geeigneter Spender zu finden.

Mehr als bei allen anderen Geweben kommt es bei Transplantationen des Knochenmarks darauf an, daß die blutbildenden Zellen von Spender und Empfänger sich möglichst ähnlich sehen. Eiweißstrukturen auf der Oberfläche dieser Zellen werden sonst als fremd erkannt, es kommt zum „Krieg“ zwischen den vermeintlichen Eindringlingen und den Immunzellen des Empfängers.

Eine Art Zufallsgenerator im Erbgut sorgt dafür, daß nur etwa zehn unter einer Million Menschen identische Eiweißstrukturen auf den Oberflächen ihrer Zellen aufweisen. Nur zwischen diesen Menschen ist ein Krieg der Abwehrzellen mit Sicherheit auszuschließen. Die einzige Ausnahme von dieser Regel bilden nahe Verwandte: Weil die väterlichen und mütterlichen Erbanlagen nach der Befruchtung der Eizelle gemäß fester Spielregeln neu gemischt werden, haben Geschwister eine 25prozentige Chance auf „baugleiche“ Abwehrzellen.

Ausgehend von dieser Überlegung beschlossen Anissas Eltern, diese Chance zu nutzen. Nachdem der Vater Anissas eine Vasektomie hatte rückgängig machen lassen wurde Mary Alaya im Alter von 43 Jahren schwanger und brachte im April 1990 Marissa zur Welt, deren Immunzellen sich glücklicherweise als passend erwiesen.

Vor wenigen Wochen war es dann soweit: Ärzte entnahmen der 14 Monate alten Marissa in einer Routineoperation etwa einen achtel Liter Knochenmark, das direkt anschließend der kranken Schwester injiziert wurde. Die Operation am City of Hope National Medical Center im kalifornischen Duarte war für die Spenderin völlig ungefährlich, wenn auch mit vorrübergehenden Schmerzen verbunden. Die behandelnden Ärzte beziffern Alayas Chancen auf eine vollständige Genesung jetzt mit 70 Prozent.

Im Gefolge des aufsehenerregenden Falles ist in den Vereinigten Staaten die Diskussion über die ethischen Aspekte der Transplantationsmedizin neu entbrannt. Eine Umfrage für das Nachrichtenmagazin „Time“ ergab, daß 47 Prozent der Bevölkerung keine moralischen Bedenken dagegen haben, wenn Eltern ein Kind empfangen, um damit das Leben eines anderen Kindes zu retten. 37 Prozent der Befragten hielten diese Vorgehensweise dagegen für unmoralisch.

Als wesentlich problematischer wird dagegen die Verwendung von embryonalem Gewebe zur Behandlung von Krankheiten angesehen. Die Zellen, die sich noch in einem sehr frühen Entwicklungsstadium befinden, sind sehr anpassungsfähig. Transplantate werden vom Immunsystem des Empfängers meist nicht als fremd erkannt.

Eine ganze Reihe von medizinischen Untersuchungen haben ergeben, daß Zellen aus dem Gehirn eines frühzeitig abgetriebenen Föten den Zustand von Patienten verbessern können, die an der Parkinson´schen Schüttellähmung leiden. Knapp die Hälfe der Amerikaner hält derartige Experimente allerdings für unakzeptabel, nur 36 Prozent würden ein solches Vorgehen befürworten.

Der sehr begrenzte Einsatz fötalen Gewebes hat bereits Anlaß zu heftigen Auseinandersetzungen gegeben. Während die Kritiker mit Schrecken feststellen, daß Aldous Huxleys utopischer Roman „Schöne neue Welt“ bereits eingeholt wird vom biomedizinischen Alltag, sehen Patienten mit unheilbaren, aber weit verbreiteten Leiden wie der Alzheimer´schen Krankheit einen Silberstreifen am Horizont.

„Warum“, so fragen sie, „sollte das Gewebe aus einem totgeborenen Fötus nicht benutzt werden dürfen, um das Leiden schwerkranker Menschen zu mildern?“ In den USA aber besteht zur Zeit ein gesetzliches Verbot, öffentliche Gelder zur Erforschung dieser Möglichkeit bereitzustellen. In Deutschland schließt das Embryonenschutzgesetz diese Forschung ebenfalls aus.

Auch Neugeborene, die mit einer tödlichen Mißbildung des Gehirns – einer Anenzephalie – zur Welt kommen, wurden bereits als mögliche Organspender ins Gespräch gebracht. Diese „Gehirnlosigkeit“ tritt bei etwa drei von 10000 Neugeborenen auf und führt in den allermeisten Fällen zu einem Schwangerschaftsabbruch.

Nur in seltenen Ausnahmefällen (etwa bei Zwillingsschwangerschaften, in denen das zweite Kind gesund ist) kommen diese Kinder lebend zur Welt; doch sie sterben dann nach wenigen Tagen im Krankenhaus. Ihre Körper werden anonym bestattet oder enden im Krematorium. Nun wären einige Eltern prinzipiell bereit gewesen, die Organe ihrer hirnlosen Kinder zur Transplantation freizugeben in der Hoffnung, dem schrecklichen Schicksal der Anencephalen doch noch einen Sinn zu geben.

Von dieser Möglichkeit wurde auch in der Vergangenheit schon mehrmals Gebrauch gemacht, in Einzelfällen auch in der Bundesrepublik. Zu den wenigen Ärzten, die sich offen zu dieser Vorgehensweise bekannten, gehört der Münsteraner Gynäkologe Fritz Beller, der aber mit seiner Vorstellung unter den Kollegen überwiegend auf Ablehnung traf. 1989 erklärte die Arbeitsgemeinschaft der Transplantationszentren der Bundesrepublik, anencephale Kinder nicht als Organspender in Betracht zu ziehen.

Bei dieser Entscheidung spielte auch die Tatsache eine Rolle, daß selbst die „hirnlosen“ Kinder nicht hirntot im medizinischen Sinne sind und damit die gesetzliche Voraussetzung für eine Organspende nicht erfüllen. Da nach dem Hirntod dieser Kinder allenfalls noch die Nieren zu nutzen wären, wollte man diese Überlegung trotz des akuten Organmangels in Deutschland nicht weiter verfolgen.

Obwohl noch in weiter Zukunft besteht dennoch die Hoffnung, daß weitere Fortschritte in der Grundlagenforschung es eines Tages ermöglichen könnten, Ärzte, Angehörige und Patienten aus dem ethischen Dilemma zu befreien, das letztlich durch die moderne Medizin heraufbeschworen wurde. Die Zucht großer Mengen spezialisierter Zellen im Reagenzglas etwa könnte die Abhängigkeit von lebenden oder toten Organspendern vermindern helfen.

Wissenschaftler der Universität Sussex im Süden Englands und der schottischen Universität Strathclyde arbeiten derzeit an diesem Problem: Die größte Schwierigkeit bei der Anzucht von Zellen besteht darin, daß diese nur dann zu vermehren sind, wenn sie sich in einem frühen Entwicklungsstadium befinden. Für Transplantationen würden aber spezialisierte Zelltypen wie Leber-, Pankreas- oder auch Nervenzellen benötigt. Dem steht entgegen, daß Zellen in der Regel mit der Spezialisierung ihre Teilungsfähigkeit einbüßen. Caroline MacDonald, Julien Burke und Lynne Mayne glauben, das Problem überwinden zu können, indem sie spezialisierten Zelltypen zur „Unsterblichkeit auf Widerruf“ verhelfen.

Dazu führen die Forscher fremde Gene in ihre Zellen ein. Eines dieser Gene (T) trägt die Anweisung, die Zellteilungen trotz Spezialisierung fortzusetzen – ein Vorgang, der sonst nur in entarteten Zellen beobachtet wird. Das Gen, ein Bruchteil der Erbinformation des Affenvirus SV40, ist schon lange Zeit bekannt und trägt die Bauanleitung für ein Eiweiß – das große T-Antigen -, welches offensichtlich in die Regulation der Zellteilung eingreift.

Die größte Herausforderung besteht für die britischen Wissenschaftler darin, das Fremdgen nach Gutdünken wieder abzuschalten, so daß die Zellen nach einer Transplantation aufhören, sich zu vermehren und den Platz im Körper einnehmen, der ih1en von den behandelnden Ärzten zugewiesen wird. Auch dieses Ziel scheint im Bereich des Machbaren zu legen: Versehen mit einem „genetischen Schalter“ – einem Promotor – kann das Gen für das große T-Antigen nach Belieben an- und ausgeschaltet werden, einfach indem bestimmte Hormone oder Antibiotika zur Nährflüssigkeit der Zellen hinzugefügt werden.

Noch raffinierter ist ein Trick, den der New Yorker Forscher Harvey Ozer erproben will: Er will einen temperaturabhängigen Promotor benutzen, der beispielsweise bei 28 Grad in der Zellkultur den Befehl zur Teilung gibt und sich nach dem Transfer in einen menschlichen Körper bei 37 Grad selbständig abschalten würde.

Derzeit stecken diese Versuche noch in den Kinderschuhen. Die beteiligten Forscher aber könnten uns einen guten Schritt näher bringen an eine „schöne neue Welt“. Eine Welt vielleicht, in der lebensrettende Organe, Gewebe und Zellen in ausreichender Menge und für alle zur Verfügung stehen, ohne daß menschliche Körper als Ersatzteillager dienen müßten.

(erschienen in „DIE WELT“ am 6. Juli 1991)

Was wurde daraus? Die Transplantationsmedizin hat sich ständig weiterentwickelt, doch der Organmangel kostet weiterhin unzähligen Menschen das Leben. Der spektakuläre Fall von Anissa und Marissa Alaya hatte ein Happy-End; beide sind heute wohlauf und die Geschichte wurde unter dem Titel „For the Love of my Child“ sogar verfilmt. Die chronisch myeloische Leukämie, die zum Zeitpunkt des Artikels noch beinahe einem Todesurteil gleichkam, wird heute in der Mehrzahl der Fälle erfolgreich behandelt. Die 5-Jahres-Überlebensraten liegen bei über 90 %.