Gläserner Mensch, Urknall und Geheimnis des Lebens

Wissenschaft und Technik 2000:

An der Wende zum 3. Jahrtausend bestimmt der Mensch zu fast 50% das Aussehen der Erdoberfläche; Grund genug, dass namhafte Geowissenschaftler im Mai 2000 in einem Newsletter des International Geosphere-Biosphere Program erstmals von einer neuen erdgeschichtlichen Epoche sprechen, dem »Anthropozän«.

Unterstrichen wird die immense Bedeutung menschlicher Eingriffe durch eine erschreckende Entdeckung: Bei der Feinanalyse von Luftproben aus dicken Firnschneeschichten der Antarktis stoßen Chemiker auf eine bis dahin in der Atmosphäre unbekannte chemische Substanz, das Trifluormethylschwefelpentafluorid (SF6CF3). Wie es heißt, findet sich SF6CF3 etwa seit Mitte des 20. Jahrhunderts in nennenswerten Mengen in der Atmosphäre. Das war bisher unbekannt, und es ist alarmierend: Das Gas ist extrem langlebig und als Treibhausgas noch wesentlich gefährlicher als der schon vor Jahren als solches erkannte Fluorchlorkohlenwasserstoff. Noch ist nicht erforscht, woher dieses Gas – es trägt nach neuesten Erkenntnissen vor allem zur Ozonlochbildung bei – überhaupt kommt. Die Wissenschaftler vermuten, dass es bei Entladungen und Schaltvorgängen in Hochspannungsanlagen freigesetzt wird.

Erhebliche Fortschritte brachte das Jahr 2000 auf dem Weg zum »gläsernen Menschen«. US-amerikanischen und europäischen Forscherteams gelang es, den genetischen Code des Menschen fast zu 100% zu entschlüsseln. Doch nicht nur der genetische Bauplan ist für die Entwicklung vom Ei zum ausgereiften Organismus entscheidend, die Ribosomen sind genauso wichtig. Sie gelten als die kompliziertesten Bausteine der Zelle, und sie haben die heikelste Aufgabe zu verrichten, die es im lebenden Organismus gibt: Die Proteinsynthese. Was im Inneren dieser Eiweiß-Produktionsanlagen geschieht, blieb lange ungeklärt. Der in Jerusalem geborenen Forscherin Ada Yonath gelang es nach 20-jähriger Forschung nunmehr, mit Hilfe kristallografischer Techniken die gesamte innere Struktur der Ribosomen aufzuklären und ihren Funktionen auf die Spur zu kommen. Besonders Faszinierendes hat im Jahr 2000 die Hochenergiephysik zu bieten. Zum ersten Mal ist es – im Großforschungszentrum CERN in Genf- gelungen, im Labor einen neuen Materiezustand zu erzeugen, nämlich ein Quark-Plasma.

Quarks sind die kleinsten bisher bekannten Materiebausteine. Aus ihnen setzen sich die Elementarteilchen im Inneren der Atomkerne, also die Protonen und Neutronen ebenso zusammen wie Elementarteilchen der Familie der Mesonen. Immer sind dabei wenigstens zwei Quarks miteinander verbunden, und zwar so fest, dass man bisher daran zweifelte, ob sie sich überhaupt voneinander trennen ließen. Genau das ist jetzt gelungen, indem Wissenschaftler schwere Bleiatomkerne mit annähernd Lichtgeschwindigkeit ineinanderschossen. Dabei entstehen unvorstellbar hohe Drücke und Temperaturen, und die Atomkernmaterie wird für etwa eine Zehnteltrillionstelsekunde (10-23 s) zu einem Quark-Plasma, also zu einer Art Gas aus isolierten Quarks und sog. Gluonen. Das Aufregende: Diesen Zustand hatte die Materie in den ersten zehn Millionstelsekunden nach der Entstehung des Kosmos. Dem deutschen Wissenschaftler Reinhard Stock ist es also erstmals gelungen, im Labor gleichsam einen Miniatur-Urknall zu erzeugen.

Eine ebenso sensationelle kosmologische Erkenntnis aus dem Jahr 2000: Die wissenschaftliche Raumsonde »Stardust« fing zur großen Überraschung der Forscher im interstellaren Staub teerähnliche, also organische Riesenmoleküle mit bis zu 2000 Masse-Einheiten ein. »Beim Zusammentreffen mit flüssigem Wasser auf der noch jungen Erde könnten sie die Chemie in Gang gesetzt haben, die Voraussetzung für die Entstehung des Lebens war«, mutmaßt Jochen Kissel, Spezialist für extraterrestrische Physik.

Die Materieforschung brachte 2000 auch zahlreiche praxisnahe Resultate. Bereits 1991 hatte der japanische Wissenschaftler Sumio Iimima in Stuttgart rein zufällig sog. Kohlenstoff-Nanoröhrchen entdeckt; das sind Riesenmoleküle in Gestalt von hauchfeinen Röhrchen mit spiralig verdrahten Bienenwaben-Wänden. Jetzt widmet sich das Max-Planck-Institut für Metallforschung der technischen Verwertbarkeit dieser exotischen Molekülfäden. Anvisiert wurden 2000 u. a. nanoelektrische Quantendrähte für die EDV, Wasserstoffspeicher für ein neues Energiezeitalter, völlig neuartige Verbundwerkstoffe und eine zukünftige Generation von Bildschirmen.