Superbakterien sind keine „sechseckigen Krieger“, ihre fatale Schwäche ist … | Technologie-Wochenzeitung

Zusammengestellt von Zhou Shuyi und Pingsheng

In diesem "Wettbewerb" mit Ameisen verlor der Mensch

Ameisen und Menschen sind beides sehr soziale Tiere und die einzigen beiden Arten, die beim Tragen großer Gegenstände üblicherweise zusammenarbeiten. Eine am 23. Dezember in PNAS veröffentlichte Studie konzipierte einen „Wettbewerb“, bei dem die Forscher eine interessante Frage stellten: Wer kann große Objekte besser tragen und komplexe Labyrinthe durchqueren?

Zum Vergleich entwarfen die Forscher eine realitätsnahe Version des „Klavierbewegungsproblems“. Bei diesem klassischen Rechenproblem, das häufig in den Bereichen Robotik und Bewegungsplanung verwendet wird, geht es darum, wie man ein speziell geformtes Objekt (wie etwa ein Klavier) in einer komplexen Umgebung von Punkt A nach Punkt B bewegt. Bei diesem Experiment trugen die Teilnehmer kein Klavier, sondern ein riesiges T-förmiges Objekt durch ein „Labyrinth“, das aus einer durch zwei Schlitze getrennten Kammer bestand, die in zwei Größengruppen unterteilt war, die der Größe von Ameisen und Menschen entsprachen, sowie in Gruppen unterschiedlicher Größe. In der Studie wurden drei Ameisenkombinationen entworfen: einzelne Ameise, kleine Gruppe (ca. 7 Ameisen) und große Gruppe (ca. 80 Ameisen); Die menschlichen Teilnehmer wurden in drei Kombinationen aufgeteilt: Einzelperson, kleine Gruppe (6–9 Personen) und große Gruppe (26 Personen).

Um die Ergebnisse vergleichbarer zu machen, wurde bei einigen Experimenten die Kommunikation zwischen den menschlichen Teilnehmern eingeschränkt. Beispielsweise wurde ihnen das Sprechen oder Gestikulieren verboten und sie mussten sogar Masken und Sonnenbrillen tragen, um Mundbewegungen und Augenkontakt zu verhindern. Darüber hinaus konnten die menschlichen Teilnehmer nur über einen Griff Kraft ausüben, der den Griff von Ameisen simulierte, und die Kraft wurde von einem Messgerät am Griff aufgezeichnet.

Die Analyse zeigte, dass Menschen bei Einzelaufgaben aufgrund ihrer kognitiven Vorteile und ihrer strategischen Planung Ameisen leicht übertrafen. Bei der Gruppenaufgabe war die Situation jedoch umgekehrt. Besonders in größeren Gruppen übertreffen Ameisenkolonien nicht nur die Leistung einzelner Ameisen, sondern übertreffen in manchen Fällen sogar menschliche Gruppen. Sie zeigen einzigartige „kognitive“ gruppenbezogene Verhaltensweisen, die ihnen helfen, eine bestimmte Bewegungsrichtung beizubehalten und die Wiederholung von Fehlern zu vermeiden.

Im Gegensatz dazu ist bei Menschen keine signifikante Verbesserung der Gruppenleistung zu beobachten. Wenn die Kommunikation eingeschränkt ist, ist die Leistung sogar noch schlechter, als wenn man alleine handelt. Sie neigen dazu, den naheliegendsten Weg zu wählen, um einen Konsens zu erzielen. Diese Strategie funktioniert zwar kurzfristig, ist auf lange Sicht jedoch unklug. Unsere Ergebnisse bestätigen diese Annahme: Ameisen, die in Gruppen agieren, sind intelligenter, und für sie ist das Ganze mehr als die Summe seiner Teile. Im Gegensatz dazu erweitert Gruppenaktionen die menschlichen kognitiven Fähigkeiten nicht. Die im Zeitalter sozialer Netzwerke so populär gewordene „Schwarmintelligenz“ konnte in unseren Experimenten nicht nachgewiesen werden.

Auch Superbakterien haben fatale Schwächen

Superbakterien breiten sich in Scharen aus und die Antibiotika, die einst so gut wirkten, sind gegen sie machtlos. Eine naheliegende Frage ist, ob Bakterien sich vermehren und die Oberhand gewinnen sollten, da sie eine Antibiotikaresistenz entwickelt haben und im Vergleich zu gewöhnlichen Bakterien im Vorteil sind. Dies ist jedoch nicht der Fall. Warum?

Eine kürzlich in Science Advances veröffentlichte Studie liefert die Antwort: Antibiotikaresistenz hat ihren Preis. Wenn Bakterien eine Arzneimittelresistenz entwickeln, verlieren sie andere Wettbewerbsvorteile. „Wir haben die Achillesferse antibiotikaresistenter Bakterien entdeckt“, sagte Gürol Süel, Professor an der University of California in San Diego und Autor des Artikels.

Ribosomenmodell | Ashley Moon, Süel Lab, UC San Diego

Ribosomen, die molekularen Maschinen, die Zellen zur Synthese von Proteinen verwenden, sind auf Magnesiumionen angewiesen, um ihre Struktur und Funktion zu stabilisieren. Gleichzeitig muss Adenosintriphosphat (ATP), die Hauptenergiequelle der Zellen, mit Magnesiumionen kombiniert werden, um die biologische Aktivität aufrechtzuerhalten. Wenn Magnesium nur begrenzt verfügbar ist, konkurrieren die beiden miteinander. In der neuen Studie wurde eine Ribosomen-resistente Variante namens „L22“ in Bacillus subtilis mithilfe einer Simulation auf atomarer Ebene untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass das L22-Ribosom stärker an Magnesiumionen bindet als gewöhnliche, nicht-resistente Bakterien. Unter Bedingungen einer eingeschränkten Magnesiumversorgung sanken die ATP-Werte in resistenten Variantenzellen deutlich, während gewöhnliche Bakterien weniger betroffen waren. In Co-Kultur-Wettbewerbsexperimenten zeigte sich, dass Magnesiummangel das Wachstum resistenter Bakterien sogar unter Antibiotikadruck deutlicher einschränkte. Dies führt dazu, dass medikamentenresistente Bakterien im Wettbewerb mit gewöhnlichen Bakterien oft „verlieren“.

„Obwohl allgemein angenommen wird, dass Antibiotikaresistenz der Hauptvorteil des bakteriellen Überlebens ist, haben wir festgestellt, dass die Fähigkeit, mit einem Magnesiummangel in der Umwelt umzugehen, für die bakterielle Vermehrung wichtiger ist.“ Süel ist davon überzeugt, dass die neue Entdeckung dazu beitragen kann, die Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen auf nicht-medikamentösem Wege zu verhindern.

Jede Zigarette, die Sie rauchen, verkürzt Ihr Leben um 20 Minuten

Eine aktuelle Studie über die Schädlichkeit des Rauchens zeigt, dass jede gerauchte Zigarette das Leben des Rauchers im Durchschnitt um etwa 20 Minuten verkürzt. Dies übertrifft die Schätzungen früherer Studien deutlich. Der zugehörige Artikel wurde am 29. Dezember in Addiction veröffentlicht.

Jeder weiß, dass Rauchen schädlich ist, doch das Ausmaß der Schäden wird oft unterschätzt.

Einer alten Studie aus dem Jahr 2000 zufolge verkürzt jede gerauchte Zigarette das Leben um durchschnittlich 11 Minuten. Die neue Studie basiert auf neueren und besseren Daten und wurde vom britischen Ministerium für Gesundheit und Soziales in Auftrag gegeben und vom University College London an Rauchern in Großbritannien durchgeführt. Die Forscher sammelten 50 Jahre Nachbeobachtungsdaten aus der British Doctors Study und der Million Women Study, um den Gesundheitszustand der britischen Bevölkerung zu verfolgen und zu analysieren.

Nach Berücksichtigung des sozioökonomischen Status und anderer Faktoren zeigten die Ergebnisse, dass Männer pro gerauchter Zigarette durchschnittlich etwa 17 Minuten Lebenszeit verlieren, während Frauen etwa 22 Minuten verlieren. Dies bedeutet, dass eine Packung mit 20 Zigaretten das Leben eines Menschen um etwa 7 Stunden verkürzen kann. Wenn Raucher nicht mit dem Rauchen aufhören, verkürzt sich ihre durchschnittliche Lebenserwartung um etwa 10 Jahre (für Männer) bis 11 Jahre (für Frauen) und liegt damit deutlich über den in früheren Studien geschätzten 6,5 Jahren.

„Manche Menschen sagen vielleicht, dass es ihnen nichts ausmacht, ein paar Jahre weniger zu leben, da sie im Alter ohnehin eher an chronischen Krankheiten und Behinderungen leiden. Das stimmt aber nicht. Rauchen verkürzt die ungesunde Phase am Lebensende nicht. Es untergräbt vor allem die relativ gesunde Zeit im besten Alter und führt früher zu Krankheiten. Das bedeutet, dass der Gesundheitszustand eines 60-jährigen Rauchers mit dem eines 70-jährigen Nichtrauchers vergleichbar sein kann“, sagte Sarah Jackson, die korrespondierende Autorin der Studie.

Obwohl einige Raucher ein langes Leben führen, werden manche Menschen aufgrund des Rauchens bereits in ihren Vierzigern krank oder sterben sogar. Dieser Unterschied ist hauptsächlich auf unterschiedliche Rauchgewohnheiten zurückzuführen, beispielsweise auf die Art der Zigaretten, die Häufigkeit des Rauchens und die Tiefe der Rauchinhalation. Auch die Empfindlichkeit gegenüber den Giftstoffen in Zigaretten ist bei jedem Menschen unterschiedlich.

Forscher wiesen darauf hin, dass der durch das Rauchen verursachte Schaden „kumulativ“ sei und es keine sogenannte „sichere Dosis“ gebe. Mit dem Rauchen aufzuhören ist in jedem Alter von Vorteil, aber je früher Sie mit dem Rauchen aufhören, desto gesünder sind Sie und desto höher ist Ihre Lebenserwartung. Einer neuen Studie zufolge kann eine Person, die täglich zehn Zigaretten raucht und am 1. Januar 2025 mit dem Rauchen aufhört, bis zum 8. Januar einen Tag und bis zum 5. August einen Monat Lebensverlust vermeiden.

Bekannte Zeitschriftenredakteure traten kollektiv zurück, um gegen KI-Korrekturlesen und hohe Publikationsgebühren zu protestieren

Der Website Retraction Watch zufolge veröffentlichte die Redaktion des Journal of Human Evolution (JHE), einer bekannten paläoanthropologischen Zeitschrift von Elsevier, am 27. Dezember Ortszeit eine Erklärung auf der sozialen Plattform X. Darin hieß es, dass bis auf einen stellvertretenden Herausgeber alle Mitglieder kollektiv „mit tiefer Trauer und großem Bedauern“ zurückgetreten seien. Weiter hieß es, dass „Elseviers Handlungen schon immer völlig im Widerspruch zum Geist der Zeitschrift gestanden und von der Qualität und Integrität abgewichen seien, auf die sich JHE für seinen Erfolg verlassen hat.“ Bisher hat Elsevier darauf nicht reagiert. Laut Statistik handelt es sich um die 20. Massenkündigung von Redakteuren seit 2023.

JHE | Rückzugsuhr

In der Erklärung heißt es, Elsevier habe im vergangenen Jahrzehnt eine Reihe „schädlicher und nicht hilfreicher“ Reformmaßnahmen ergriffen, die die Grundprinzipien untergraben, für die die Zeitschrift seit 38 Jahren eintritt. Dazu gehört die Einstellung der Unterstützung für Texteditoren und Redakteure von Sonderausgaben. Als Reaktion auf die Proteste erklärte Elsevier, dass sich Redakteure nicht um Sprache, Grammatik, Lesbarkeit, Konsistenz und Genauigkeit der Terminologie und des Formats kümmern sollten. Die Herausgeber betonten, dass Zeitschriften wie JHE besonders darauf achten sollten, internationale Standards einzuhalten, um eine weite Verbreitung der Artikel zu ermöglichen. Elsevier nimmt dies jedoch nicht ernst und führt bei der Bearbeitung häufig Fehler ein, die im Originalmanuskript nicht vorhanden sind. Beispielsweise verwendete Elsevier im Herbst 2023 KI, um einen bereits eingegangenen und bearbeiteten Artikel zu ändern, ohne mit dem Herausgeber zu kommunizieren. Dies führte zu zahlreichen Formatierungsproblemen: Alle Eigennamen im Artikel wurden nicht großgeschrieben und Gattungen und Arten nicht kursiv dargestellt. Die Redakteure brauchten sechs Monate, um das Problem zu beheben.

In der Erklärung wurde auch erwähnt, dass Elsevier trotz starker Widerstände die Neuorganisation der Redaktion vorgenommen und die „wissenschaftliche und personelle Struktur“ der Redaktion „einseitig kontrolliert“ habe. Dadurch wird die Zahl der Mitherausgeber halbiert und alle Mitherausgeber des JHE müssen ab 2023 ihre Verträge jährlich erneuern. Weniger Mitherausgeber bedeuten, dass sich ihr Wissensspektrum auf die breite Palette hochgradig interdisziplinärer Themen der Artikel beschränkt. Darüber hinaus plante Elsevier auch, das seit 1986 bei JHE eingeführte Modell mit zwei Chefredakteuren abzuschaffen. Nachdem sie auf starken Widerstand gestoßen war, schlug sie vor, die beiden Chefredakteure beizubehalten, allerdings um den Preis einer Halbierung ihrer Gehälter.

In der Erklärung wurde kritisiert, dass Elsevier für JHE eine Artikelbearbeitungsgebühr (APC) von 3.990 US-Dollar (ohne Steuern) berechnet, was viel höher ist als bei ähnlichen Zeitschriften. Die Herausgeber sind der Ansicht, dass dies die meisten Forscher entmutigen und dem Engagement der Zeitschrift für Fairness und Inklusivität zuwiderlaufen wird. Aufgrund der hohen Veröffentlichungsgebühren lagerte Elsevier die Papierverarbeitung an minderwertige Unternehmen aus, die minderwertige Papiere produzierten. „Dies schadet der Wissenschaft, den Disziplinen und der Karriereentwicklung des wissenschaftlichen Nachwuchses.“

Das unheimliche Tal durchqueren: Roboter-Gesichtsausdrücke lebensechter gestalten

In einer am 20. Dezember im Journal of Robotics and Mechatronics veröffentlichten Studie entwickelten Forscher der Universität Osaka in Japan eine Technologie zur dynamischen Gesichtsausdruckssynthese, die es humanoiden Robotern ermöglicht, emotionale Zustände wie Aufregung oder Schläfrigkeit besser auszudrücken. Man geht davon aus, dass diese Technologie die Kommunikationsfähigkeiten von Robotern deutlich verbessern wird und ihnen einen natürlicheren und menschenähnlicheren Informationsaustausch mit Menschen ermöglichen wird.

Einen schläfrigen Gesichtsausdruck auf einem kindlichen Roboter erzeugen | Hisashi Ishihara

Es wird berichtet, dass humanoide Roboter zwar lächeln, die Stirn runzeln oder verschiedene andere vertraute Ausdrücke zeigen können, es jedoch schwierig ist, hinter diesen Ausdrücken einen konsistenten emotionalen Zustand zu erkennen, wodurch es unmöglich ist, ihre wahren Gefühle zu bestimmen, was bei den Menschen zu Unbehagen führt.

Traditionell werden Gesichtsausdrücke bei humanoiden Robotern mithilfe eines „Patchwork-Ansatzes“ erreicht. Dieser Ansatz erfordert die Vorbereitung mehrerer voreingestellter Actionszenen, um sicherzustellen, dass beim Wechsel zwischen diesen Szenen unnatürliche Gesichtsbewegungen vermieden werden. Allerdings ist die tatsächliche Anwendung mit zahlreichen Herausforderungen verbunden. Dazu müssen nicht nur komplexe Actionszenen im Voraus vorbereitet und unnatürliche Bewegungen während des Übergangs minimiert werden, sondern es ist auch eine Feinabstimmung der Bewegungen erforderlich, um die vermittelten Ausdrücke präzise zu steuern.

In dieser neuen Studie entwickelten Forscher eine Technik zur Synthese dynamischer Gesichtsausdrücke mithilfe „wellenartiger Bewegungen“. Die Technologie stellt die verschiedenen Gesichtsbewegungen, aus denen sich Ausdrücke zusammensetzen, wie etwa Blinzeln, Gähnen usw., als separate Wellen dar. Diese Wellen werden in die relevanten Gesichtsregionen weitergeleitet und überlagert, wodurch in Echtzeit komplexe Gesichtsausdrücke erzeugt werden. Bei dieser Methode ist keine vorherige Vorbereitung komplexer und vielfältiger Bewegungsdaten erforderlich, und unnatürliche Übergänge der Gesichtsbewegungen werden vermieden. Diese Technologie kann außerdem einzelne Wellenformen basierend auf dem internen Zustand des Roboters anpassen, sodass sich Änderungen der internen Bedingungen des Roboters sofort als Änderungen der Gesichtsbewegungen widerspiegeln.

Forscher sagten, dass Roboter mit komplexen Gesichtsbewegungen mithilfe dieser Technologie in der Lage sein werden, lebendigere Ausdrücke zu zeigen und je nach Veränderungen in der Umgebung emotionale Veränderungen zu zeigen, was die Kommunikation zwischen Menschen und Robotern erheblich bereichern wird. (Nachrichtenagentur Xinhua)

Zwei Injektionen pro Jahr, fast 100% Prävention der AIDS-Behandlung in meinem Land zugelassen

Am 2. Januar zeigte die offizielle Website der National Medical Products Administration (NMPA), dass der vom US-amerikanischen Biopharmaunternehmen Gilead eingereichte Zulassungsantrag für die neuen Medikamente der Klasse 5.1, Lenapavir-Tabletten und Lenapavir-Injektion, für die Verwendung in Kombination mit anderen antiretroviralen Medikamenten zur Behandlung erwachsener Patienten zugelassen wurde, die mit dem multiresistenten humanen Immundefizienzvirus Typ 1 (HIV-1) infiziert sind und bei denen mit den derzeitigen Behandlungsmethoden keine virologische Unterdrückung erreicht wird. Gilead hat den Vermarktungsplan und die Preise für Lenapavir jedoch noch nicht bekannt gegeben.

Lenapavir ist ein HIV-1-Kapsidinhibitor, der auf dem Konzept der Präexpositionsprophylaxe basiert. Es behandelt die HIV-Infektion, indem es die Virusreplikation verhindert und gleichzeitig das Risiko einer HIV-Infektion verringert.

Am 20. Juni 2024 gab Gilead bekannt, dass Lenapavir in der klinischen Phase-III-Studie zur Präexpositionsprävention von HIV bei Frauen eine Wirksamkeit von 100 % gezeigt habe. Nachdem 2.134 Frauen das Medikament eingenommen hatten, infizierte sich keine von ihnen mit AIDS. Dies ist das erste Mal weltweit, dass ein HIV-Präventionsmedikament in klinischen Studien der Phase III eine 100-prozentige Wirksamkeit erreicht hat. Das Medikament wird alle sechs Monate eingenommen und ist in zwei Formen erhältlich: Injektion und Tablette. Im Jahr 2020 wurde das Medikament von der Europäischen Kommission und der US-amerikanischen FDA zur Behandlung erwachsener Patienten mit multiresistenter HIV-Infektion zugelassen. Im November 2022 reichte Gilead einen Antrag auf Marktzulassung von Lenacapavir-Tabletten und -Injektionen ein, der vom Drug Review Center der National Medical Products Administration angenommen wurde. (Gilead Sciences)

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