Dieses Jahr steuern wir auf den Gipfel der Wissenschaft zu

Die Zeit vergeht und die Jahreszeiten ändern sich. Im Handumdrehen geht das Jahr 2023 zu Ende. Dieses Jahr hat uns zu viele denkwürdige Momente beschert: Chinesische Wissenschaftler haben erfolgreich die tatsächliche Verschränkung von 51 supraleitenden Quantenbits hergestellt und verifiziert und damit die hervorragende Skalierbarkeit des supraleitenden Quantencomputersystems vollständig demonstriert; Das Mozi Survey Telescope begann mit seiner Himmelsdurchmusterung und hatte seine erste Begegnung mit der Andromedagalaxie. Das weltweit erste interventionelle Experiment zur Gehirn-Computer-Schnittstelle mit nicht-menschlichen Primaten wurde erfolgreich abgeschlossen und die Zukunft der Gehirn-Computer-Schnittstelle hat begonnen …

Rückblickend betrachtet haben die Wissenschaftler unseres Landes mutig die Spitze erklommen und einen Rekord nach dem anderen aufgestellt. Wer in Zukunft Spitzentechnologien verfolgt und Innovationen vorantreibt, wird noch weitere Überraschungen erleben!

Erreichen einer Quantenschlüsselverteilung von 100 Mbit/s

Der internationale Rekord der Bitrate wurde um eine Größenordnung verbessert

Basierend auf den Grundprinzipien der Quantenmechanik kann durch die Quantenschlüsselverteilung grundsätzlich eine bedingungslos sichere vertrauliche Kommunikation erreicht werden. Chinesischen Wissenschaftlern ist es weltweit erstmals gelungen, Quantenschlüssel in Echtzeit mit einer Geschwindigkeit von Hunderten von Megabit zu verteilen. Dazu haben sie Schlüsseltechnologien wie hochpräzise integrierte photonische Quantenzustandskontrolle und supraleitende Einzelphotonenerkennung mit hoher Zählrate entwickelt. Die experimentellen Ergebnisse haben den bisherigen Rekord für die Codierrate um eine Größenordnung erhöht. Am 14. März wurde dieser erfolgreiche Artikel online in der internationalen Fachzeitschrift Nature Photonics veröffentlicht.

Die Quantenschlüsselverteilung kann einfach als Hinzufügen einer zusätzlichen Verbindung zum Netzwerk verstanden werden. Beide Parteien durchlaufen vor der Informationsübermittlung eine Kennwortüberprüfung, um die Sicherheit zu gewährleisten. Die Verbesserung der Kodierrate ist für die praktische Anwendung der Quantenschlüsselverteilung von entscheidender Bedeutung. Durch hohe Bitraten können Dienste für mehr Benutzer bereitgestellt und Anwendungen mit hohem Bandbreitenbedarf realisiert werden, wie etwa die gemeinsame Nutzung großer Datenmengen, verteilte Speicherverschlüsselung usw.

Zuvor lag die höchste Echtzeit-Codierungsrate der Welt bei 10 Megabit pro Sekunde über einen 10 Kilometer langen Standard-Glasfaserkanal. Chinesischen Wissenschaftlern sind Durchbrüche bei Technologien wie der Hochgeschwindigkeits- und hochpräzisen Polarisationszustandsmodulation auf integrierten Photonikchips gelungen. Sie haben eine Übertragungsrate von 115,8 Megabit pro Sekunde über einen zehn Kilometer langen Standard-Glasfaserkanal erreicht, was etwa eine Größenordnung höher ist als der bisherige Rekord. Das System lief über 50 Stunden stabil, mit einer Bitrate von über 200 Bit pro Sekunde bei einer Übertragungsdistanz von 328 Kilometern.

Die Realisierung einer Echtzeit-Schlüsselverteilung mit einer Bitrate von 100 Megabit pro Sekunde wird neue Möglichkeiten in Bereichen mit hohen Datensicherheitsanforderungen schaffen, die praktische Anwendung von Hochbandbreitenkommunikation und zukünftiger Quantenkommunikation im großen Maßstab fördern und die Technologie der Quantenschlüsselverteilung Wirklichkeit werden lassen.

Ultraschneller Wasserstoffionenleiter bei Raumtemperatur entwickelt

Kann für die Entwicklung neuer Batterien verwendet werden

Im April schlugen chinesische Wissenschaftler eine neue Strategie für Materialdesign und -entwicklung vor. Durch mechanochemische Methoden erzeugten sie gezielt eine große Anzahl von Defekten und Nanokristallen im Gitter des Seltenerdhydrids – Lanthanhydrid – und entwickelten den ersten ultraschnellen Wasserstoffionenleiter bei Raumtemperatur. Die zugehörige Forschungsarbeit wurde am 5. April in Nature veröffentlicht.

Wasserstoffionen verfügen über stark reduzierende Eigenschaften und ein hohes Redoxpotential und sind ein potenzieller Wasserstoff- und Energieträger. Wasserstoffionenleitende Materialien, die bei Raumtemperatur eine superionische Leitfähigkeit aufweisen, bieten enorme Möglichkeiten für den Bau neuer Festkörperhydridbatterien und Brennstoffzellen und dürften in Zukunft zu einer Reihe technologischer Innovationen führen.

Bereits im 20. Jahrhundert entdeckten Forscher bei der Untersuchung von farbwechselndem Glas, dass Lanthanhydrid die Fähigkeit zur schnellen Wasserstoffwanderung besitzt, seine elektronische Leitfähigkeit jedoch ebenfalls sehr hoch ist. In den letzten Jahren haben Forscher Sauerstoff in das Lanthanhydridgitter eingeführt, um Oxyhydrid zu bilden und so die Elektronenleitung zu hemmen. Allerdings behindert die Einführung von Sauerstoff auch erheblich die Leitung negativer Wasserstoffionen. Bisher beschriebene Wasserstoffanionenleiter konnten eine ultraschnelle Leitung nur bei etwa 300 °C erreichen, doch die innovative Arbeit chinesischer Wissenschaftler hat eine ultraschnelle Ionenleitung unter milden Bedingungen (Temperaturbereich von -40 °C bis 80 °C) erreicht. Darüber hinaus gelang es den Forschern erstmals, eine Festkörper-Wasserstoffionenbatterie bei Raumtemperatur zu entladen, was die Machbarkeit dieser neuen Sekundärbatterie bestätigte.

Die von den Forschern entwickelte Methode zur Modulation der Materialstruktur weist eine gewisse Universalität auf und dürfte neue Perspektiven für die Forschung und Entwicklung von Wasserstoffanionenleitern eröffnen. Die Gutachter von Nature kommentierten, dass die Arbeit einen sehr interessanten und neuartigen Forschungsansatz zeige.

Interventionsstudie an nichtmenschlichen Primaten erfolgreich

Förderung der Gehirn-Computer-Schnittstelle vom Labor zur Anwendung

Die Zukunft der Gehirn-Computer-Schnittstellen ist da und die Symbiose zwischen Mensch und künstlicher Intelligenz ist möglicherweise nicht mehr weit entfernt. Am 4. Mai wurde in Peking das weltweit erste interventionelle Gehirn-Computer-Schnittstellenexperiment mit nicht-menschlichen Primaten erfolgreich durchgeführt. Das Experiment realisierte eine interventionelle Gehirn-Computer-Schnittstelle und einen gehirngesteuerten Roboterarm im Gehirn des Affen. Der interventionelle EEG-Sensor verlief durch die Drosselvene, gelangte in den Sinus sagittalis und erreichte den motorischen Kortex des Affen. Nach der Operation gelang es ihm, die interventionellen EEG-Signale nichtmenschlicher Primaten zu sammeln und zu identifizieren. Durch dieses Experiment gelang es dem Tier, den Roboterarm aktiv zu steuern.

Die Brain-Computer-Interface-Technologie ist eine revolutionäre Mensch-Computer-Interaktionstechnologie. Sein Wirkungsmechanismus besteht darin, periphere Nerven und Muskeln zu umgehen und direkt einen neuen Kommunikations- und Kontrollkanal zwischen dem Gehirn und externen Geräten herzustellen. Es verfügt über die Fähigkeit, beschädigte oder dysfunktionale natürliche Ausgaben und Eingaben des zentralen Nervensystems zu überwachen, zu ersetzen und zu verbessern/wiederherstellen.

Derzeit befindet sich die Forschung zu Gehirn-Computer-Schnittstellen größtenteils in der Grundlagenforschungsphase und hat auch einige klinische Ergebnisse erzielt. Im Jahr 2022 schlossen amerikanische Forscher den weltweit ersten Versuch zur bilateralen Implantation einer Gehirn-Computer-Schnittstelle am Menschen ab. Einem seit 30 Jahren gelähmten Probanden gelang es, die Maschine über EEG-Signale zu steuern, die Kuchenausgabe abzuschließen und selbstständig zu essen. In meinem Land begann das Shanghai Ruijin Hospital im Jahr 2020 mit der Behandlung therapieresistenter Depressionen durch Gehirn-Computer-Schnittstellen und Methoden der Tiefenhirnstimulation.

Die Forschungsergebnisse dieses interventionellen Gehirn-Computer-Schnittstellenexperiments, das in den Gehirnen nichtmenschlicher Primaten durchgeführt wurde, haben die Weiterentwicklung der interventionellen Gehirn-Computer-Schnittstelle von der prospektiven Laborforschung zur klinischen Anwendung gefördert. Dies ist für die Förderung der Forschung im Bereich der Gehirnforschung von großer Bedeutung und zeigt, dass die Gehirn-Computer-Schnittstellentechnologie meines Landes eine internationale Führungsposition erreicht hat. Diese Technologie bietet künftig breite Marktaussichten im Bereich der medizinischen Rehabilitation bei Hirnerkrankungen.

Affen aus anderen Bergen helfen, das Rätsel der menschlichen Evolution zu lösen

Besseres Verständnis dessen, „was Menschen zu Menschen macht“

Wie ist der Mensch entstanden? Wie entsteht Sozialverhalten? Wie hat sich das intelligente Gehirn entwickelt? Bei der Lösung wichtiger Rätsel über den Menschen richten Wissenschaftler ihre Aufmerksamkeit auf die „nahen Verwandten“ des Menschen – die nichtmenschlichen Primaten. Am 2. Juni wurden 11 Artikel über den Ursprung und die Evolution nichtmenschlicher Primaten in internationalen Zeitschriften wie Science, Science Advances und Nature Ecology & Evolution veröffentlicht, die die Menschheit der Lösung des Rätsels der Evolution des Lebens einen Schritt näher bringen.

Diese 11 Arbeiten stehen in engem Zusammenhang mit dem von chinesischen Wissenschaftlern geleiteten Primatengenomprojekt. Das Primatengenomprojekt wurde von chinesischen Wissenschaftlern initiiert. Bislang hat die Forschung zu zahlreichen Ergebnissen und neuen Entdeckungen geführt, darunter zu der Schlussfolgerung, dass der jüngste gemeinsame Vorfahre aller Primaten vor etwa 68,29 bis 64,95 Millionen Jahren auftrat, also sehr nahe am Massenaussterben am Ende der Kreidezeit vor 65,5 Millionen Jahren. Dies bedeutet, dass „die Evolution der Primaten durch das Massenaussterben beeinflusst werden könnte“. Aufdeckung des molekularen Mechanismus der Bildung der Vorderbeine von Primaten und des Verschwindens des Schwanzes von Affen; Neuerklärung des Ursprungs des menschlichen Chromosoms 8 …

Die bedeutenden wissenschaftlichen Durchbrüche, die durch das Primatengenomprojekt erzielt wurden, werden es uns ermöglichen, den gesamten Evolutionsprozess von den frühen Primaten bis hin zum modernen Menschen besser zu verstehen und so Strategien zum Schutz der Primatenvielfalt sowie zur Entwicklung und Nutzung genetischer Ressourcen zu formulieren.

Rekord für die Anzahl wirklich verschränkter Bits in einem Quantensystem

Herstellung von 51 supraleitenden Quantenbit-Clusterzuständen gelungen

Im diesjährigen populären Science-Fiction-Film „The Wandering Earth 2“ hinterließ der intelligente Quantencomputer MOSS einen tiefen Eindruck beim Publikum. Im Juli gelang es Forschern der University of Science and Technology of China und anderen Institutionen, einen Clusterzustand aus 51 supraleitenden Quantenbits herzustellen und zu verifizieren. Damit brachen sie den Weltrekord für die Anzahl wirklich verschränkter Bits in allen Quantensystemen und machten Science-Fiction zur Realität. Die zugehörige Forschungsarbeit wurde am 12. Juli online in Nature veröffentlicht.

Supraleitende Quantencomputer gelten allgemein als eine der wahrscheinlichsten Lösungen, um Quantencomputer erstmals in der Praxis zu realisieren. Das Quantenbit ist die Grundeinheit des Quantencomputings. Im Gegensatz zum klassischen Bit, das entweder „0“ oder „1“ ist, kann es sich gleichzeitig in einem Überlagerungszustand von „0“ und „1“ befinden, der als „quantenkohärenter Überlagerungszustand“ bezeichnet wird. Wenn man die Quantensuperposition auf Multi-Qubit-Systeme ausweitet, führt dies natürlich zum Konzept der Quantenverschränkung. Sobald mehrere Quantenbits eine kohärente Superposition erreichen, wächst der Zustandsraum, den sie repräsentieren, exponentiell mit der Anzahl der Quantenbits, wodurch ein Beschleunigungseffekt für die Quanteninformatik erzielt wird.

Seit vielen Jahren ist die Erzielung einer großflächigen Multi-Qubit-Verschränkung das Ziel, nach dem Wissenschaftler auf der ganzen Welt streben. Chinesische Wissenschaftler haben eine Reihe wichtiger Ergebnisse bei der Herstellung von Mehrkörperverschränkungen supraleitender Quantenbits erzielt. Seit 2017 haben sie die Vorbereitung von echten verschränkten 10-Bit-, 12-Bit- und 18-Bit-Zuständen abgeschlossen.

Diese Forschung hat den Rekord für die Anzahl wirklich verschränkter Bits in einem Quantensystem deutlich von ursprünglich 24 auf 51 erhöht und damit die hervorragende Skalierbarkeit des supraleitenden Quantencomputersystems eindrucksvoll unter Beweis gestellt. Dies ist von großer Bedeutung für die Untersuchung der Quantenverschränkung mehrerer Körper, die Realisierung groß angelegter Quantenalgorithmen und die messbasierte Quanteninformatik.

Durch die großflächige Verschränkung mehrerer Qubits können wir tiefere Einblicke in die Geheimnisse der Quantenwelt gewinnen. In der Zukunft, im Zeitalter der Quanteninformation, wird die Verschränkung eine einzigartige Ressource darstellen und der menschlichen Gesellschaft sicherere Kommunikation, schnellere Computerleistung und präzisere Messungen ermöglichen …

Jurazeitliche Landfauna „erscheint“ in Fujian

Ausfüllen der Raum-Zeit-Verbindung des Vogelursprungs

Einem am 6. September online in Nature veröffentlichten Artikel zufolge haben Forscher des Instituts für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und anderer Institutionen nach fast drei Jahren Feldgrabungen in der Provinz Fujian eine neue terrestrische Biota entdeckt – die Zhenghe-Fauna. Diese Biota ist die südlichste bekannte Jurafauna, die vogelgeflügelte Tiere bewahrt. Es ist 148 bis 150 Millionen Jahre alt und stammt aus der jüngsten Jurazeit.

Derzeit definiert die wissenschaftliche Gemeinschaft Aves als „die breiteste Gruppe, die alle Vögel umfasst, jedoch nicht Deinonychus“, während sich Vögel auf moderne Vögel und ihre nahen Verwandten beziehen. Spätestens im Oberjura haben sich die Vögel von den nicht-aviären Theropodendinosauriern abgespalten. Daher sind jurassische Vögel von entscheidender Bedeutung für die Erforschung der Herkunft der Vögel und der Entwicklung wichtiger morphologischer und biologischer Merkmale.

Die einzigen bekannten Vögel aus der Jurazeit sind Anchiornis und ähnliche Arten. Die Anzahl der Arten ist gering und ihre geografische Verbreitung ist einheitlich, vor allem in der Yanliao-Biota im Nordosten meines Landes vor 159 Millionen Jahren. Zwischen diesem Zeitpunkt und dem darauf folgenden Auftreten großer Vogelschwärme in der frühen Kreidezeit liegen 30 Millionen Jahre.

Ab 2021 haben das Institut für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und das Fujian Institute of Geological Survey gemeinsam groß angelegte Feldgrabungen in mehreren Becken des späten Mesozoikums in der Provinz Fujian durchgeführt. Am 23. Oktober 2022 entdeckte das Forschungsteam in den Schichten der Oberjurazeit in Zhenghe ein fast vollständiges Dinosaurierfossil. Nach acht Monaten Restaurierung und Forschung bestätigte das Forschungsteam, dass das Fossil zur Aviaria gehörte, und nannte es den seltsamen Fujianosaurus. Dies war das erste Dinosaurierfossil, das in der Provinz Fujian entdeckt wurde.

Die Studie ergab, dass der seltsame Fujiansaurus und der Anchiornis eine monophyletische Gruppe bildeten und der älteste Zweig der Aves waren. Die Entdeckung des seltsamen Fujian-Drachens hat die ökologische Vielfalt primitiver Vögel erhöht und das Verständnis der wissenschaftlichen Gemeinschaft für die Evolution ökologischer Gewohnheiten zu Beginn der Entstehung der Vögel verbessert.

Menschliche Nieren im mittleren Stadium wachsen bei Schweinen

Förderung von Lösungen für den gravierenden Mangel an Spenderorganen

Am 7. September veröffentlichte ein Forschungsteam der Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health der Chinesischen Akademie der Wissenschaften einen Titelartikel in der internationalen Fachzeitschrift Cell Stem Cell, in dem es über eine Strategie zur erfolgreichen Nachbildung des menschlichen Mesonephros bei Schweinen mithilfe der Embryonalkompensationstechnologie berichtete.

Für viele unheilbare Krankheiten ist die Organtransplantation die einzige wirksame Behandlungsmethode geworden, doch der gravierende Mangel an Spenderorganen schränkt die breite klinische Anwendung dieser Therapie ein. Die Organregeneration auf Stammzellenbasis bei Xenograft-Tieren wird in Zukunft eine ideale Möglichkeit sein, dieses Problem zu lösen.

In dieser Studie verwendeten die Forscher einen neuen Typ menschlicher induzierter pluripotenter Stammzellen, kombiniert mit einem optimierten System der embryonalen Kompensationstechnologie, um eine xenogene In-vivo-Regeneration des humanisierten Mesonephros in einem nierendefizienten Schweinemodell zu erreichen. Dies ist weltweit der erste gemeldete Fall einer humanisierten funktionellen xenogenen Organregeneration in vivo.

Die Forscher sagen, dass die mit diesem Ansatz gewonnenen humanisierten Organe nicht nur über ein umfassenderes Spektrum an Zelltypen sowie eine vollständigere Organstruktur und -funktion verfügen, sondern dass sie, da die Spenderzellen aus dem Körper des Patienten selbst stammen, auch Probleme wie die Immunabstoßung, die bei xenogenen oder allogenen Organtransplantationen auftreten, wirksam vermeiden können.

Das Forschungsteam führte über fünf Jahre lang Untersuchungen durch und optimierte das Mensch-Schweine-Embryo-Kompensationssystem in allen Aspekten. Sie haben schließlich das ideale Verfahren zur Embryokompensation ermittelt und erfolgreich die xenogene In-vivo-Regeneration humanisierter Mesonephros erreicht. Dieser Erfolg zeigt zum ersten Mal, dass es möglich ist, humanisierte, funktionsfähige feste Organe in großen xenogenen Tieren auf der Grundlage von Stammzellen- und Embryokompensationstechnologie nachzubilden. Dies ist ein entscheidender erster Schritt hin zur Nutzung großer Tiermodelle mit Organdefekten zur Durchführung einer xenogenen Organregeneration in vivo und ist von großer Bedeutung für die Lösung des Problems des gravierenden Mangels an Spenderorganen.

Das Mozi Survey Telescope beginnt mit Beobachtungen

„Erste Show“ Begegnung mit der Andromedagalaxie

Verträumte Schichten blauer und violetter Staubwolken strahlen ein sanftes, dunstiges Leuchten aus. Dies ist ein „neues“ Foto der Andromedagalaxie. Es handelt sich um eine Zusammenstellung von 150 Belichtungen von jeweils 30 Sekunden, die vom Mozi Survey Telescope aufgenommen wurden. Am 17. September begann das Großfeld-Durchmusterungsteleskop Mozi Survey Telescope der University of Science and Technology of China-Purple Mountain Observatory offiziell mit seinen Durchmusterungsbeobachtungen an der astronomischen Basis Lenghu in Qinghai. Sein „Debüt“ war eine Begegnung mit der Andromedagalaxie, etwa 2,5 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt.

Die Andromedagalaxie ist die der Milchstraße am nächsten gelegene und größte Spiralgalaxie. Seine strukturellen Eigenschaften und sein Metallreichtum ähneln denen der Milchstraße, was ihn zu einem idealen Forschungsobjekt für die Erforschung der Entstehung und Entwicklung der Milchstraße und ähnlicher Galaxien macht. Dieses mit dem Mozi Sky Survey Telescope aufgenommene Foto zeigt die Verteilungseigenschaften des Sternenlichts von hell bis schwach in der Andromedagalaxie und den sie umgebenden Himmelskörpern und kann verwendet werden, um die dynamischen Prozesse innerhalb von Galaxien und die Wechselwirkungen zwischen Galaxien detailliert darzustellen.

Das Mozi Sky Survey Telescope befindet sich auf dem Berg Saishteng in der Stadt Lenghu, Stadt Mangya, Autonome Präfektur Haixi der Mongolen und Tibeter, Provinz Qinghai. Es handelt sich um das leistungsstärkste optische Zeitbereichs-Vermessungsgerät der nördlichen Hemisphäre und das größte Teleskop der Teleskopgruppe der astronomischen Basis Lenghu. Es verfügt über leistungsstarke Funktionen zur Himmelsdurchmusterung und kann alle drei Nächte die gesamte nördliche Himmelskugel durchmustern. Es kann bewegte Himmelskörper und lichtveränderliche Objekte überwachen und wird zur effizienten Suche und Überwachung dynamischer astronomischer Ereignisse eingesetzt. Es werden bahnbrechende, originelle und innovative Ergebnisse in den Bereichen der Hochenergie-Zeitbereichsastronomie, der Zählung der Himmelskörper des Sonnensystems, der Struktur der Milchstraße und der Nahfeldkosmologie erwartet.

Ich patrouilliere den Himmel und suche nach den Unsterblichen, ohne jemals aufzuhören. In Zukunft wird das Mozi Sky Survey Telescope weitere Geheimnisse tief im Universum enthüllen.

Ein hoher Anteil embryonaler Stammzell-Chimärenaffen wird geboren

Neuer Durchbruch bei Krankheitsmodellen bei nicht-menschlichen Primaten

Dem wissenschaftlichen Forschungsteam, das einst den ersten aus somatischen Zellen geklonten Affen züchtete, ist erneut ein Durchbruch gelungen.

Nach fünfjähriger Forschung gelang es einem gemeinsamen Team unter der Leitung des Center for Excellence in Brain Science and Intelligence Technology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften weltweit erstmals, einen chimären Affen zu erschaffen, der mit einem hohen Anteil embryonaler Stammzellen lebend geboren wurde. Die Forschungsergebnisse wurden am 9. November online in der internationalen Fachzeitschrift Cell veröffentlicht.

Der Akademiker Pu Muming, akademischer Direktor des Exzellenzzentrums für Gehirnforschung und Intelligenztechnologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, kommentierte, dass diese Errungenschaft für die biomedizinische Forschung ebenso wichtig sei wie die Technologie zum Klonen von Affen und einen Meilenstein bei der Entwicklung von Krankheitsmodellen für nicht-menschliche Primaten darstelle.

Embryonale Stammzellen sind die „Keimzellen“ in den frühen Stadien der Lebensentwicklung. Sie können sich in vitro nicht nur unbegrenzt vermehren, sondern durch Veränderung der Kulturbedingungen auch zur Differenzierung in Zellen unterschiedlicher Gewebe angeregt werden. Es spielt eine wichtige Rolle beim Aufbau von Tiermodellen, in der Zelltherapie, bei der Organregeneration, bei Organoidmodellen usw.

Es ist bereits gelungen, Chimären bei Mäusen und Ratten zu erzeugen. Allerdings lassen sich aus klassischen embryonalen Stammzellen von Menschen und Affen keine Chimären bilden, und embryonale Stammzellen von Primaten erfordern komplexere Kulturbedingungen als Mäuse. Die Geburt dieses Affen-Chimärentyps mit einem hohen Anteil embryonaler Stammzellen hat den Menschen nun ein klareres Verständnis der damit verbundenen Probleme verschafft.

Akademische Kollegen sind davon überzeugt, dass diese Forschung neue Wege für die Grundlagenforschung und die Entwicklung genetisch veränderter Modelle nichtmenschlicher Primaten eröffnen wird. Durch den Einsatz der Chimären-Affen-Technologie sollen Chargen erkrankter Affen ohne individuelle Unterschiede entstehen. Dies bedeutet, dass bei Krankheiten, die durch Mutationen einzelner Gene verursacht werden, wie etwa ALS, Krankheitsmodelle mit Affen als Vorbild genutzt werden können, um besser eingreifen und neue Medikamente entwickeln zu können.

Genaue Messung des hellsten „kosmischen Feuerwerks“ der Geschichte

Neue Erkenntnisse zum Nachglühen von Gammastrahlenausbrüchen

Im November haben chinesische Forscher auf Grundlage von Beobachtungsdaten des hochgelegenen kosmischen Strahlungsobservatoriums „Lazo“ das hochenergetische Strahlungsspektrum von GRB 221009A, dem hellsten jemals von Menschen beobachteten Gammastrahlenausbruch, genau gemessen. Sie stellten fest, dass die Strahlungsintensität hochenergetischer Gammaphotonen nicht wie theoretisch vorhergesagt schnell abnahm, sondern auf einem hohen Niveau blieb. Die zugehörige Forschungsarbeit wurde am 16. November online in Science Advances veröffentlicht.

Vor etwa 2 Milliarden Jahren drohte ein Stern zu „erlöschen“, nachdem sein Brennstoff aufgebraucht war. Bei seinem Kollaps kam es augenblicklich zu einer Explosion und es bildete sich ein riesiger Feuerball. Das blendende „Feuer“ dauerte Hunderte von Sekunden, wie ein riesiges kosmisches Feuerwerk. „Laso“ auf dem Berg Haizi im Kreis Daocheng in der Provinz Sichuan war Zeuge dieses großartigen „kosmischen Feuerwerks“ – GRB 221009A.

Wissenschaftler sind zu dem Schluss gekommen, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein solch heller Gammastrahlenausbruch die Erde erfasst, bei einmal alle zehntausend Jahre liegt. Die Menschheit hat großes Glück, denn GRB 221009A liegt zufällig im optimalen Beobachtungsbereich von „Laso“. Am 9. Oktober 2022 zeichnete Lasso Gammaphotonen auf, die von GRB 221009A erzeugt wurden, mit einer maximalen Energie von über 10 Billionen Elektronenvolt.

Theoretisch nimmt die Strahlungsintensität hochenergetischer Gammastrahlung umso schneller ab, je höher ihre Photonenenergie ist. Lassos präzise Messungen des Strahlungsenergiespektrums von GRB 221009A zeigten jedoch, dass die Strahlung des Gammastrahlenausbruchs nicht schnell abnahm, sondern sich auf 13 Billionen Elektronenvolt ausdehnte. Diese Entdeckung stellt das traditionelle Standardmodell des Nachglühens von Gammastrahlenausbrüchen in Frage und zeigt, dass die Intensität des kosmischen Hintergrundlichts im Infrarotbereich geringer ist als erwartet, was die Tür für neue physikalische Erforschungen öffnet.

Für das Phänomen, dass die Absorption hochenergetischer Gammaphotonen durch das kosmische Hintergrundlicht geringer ist als theoretisch erwartet, haben die Forscher zwei mögliche Erklärungen gegeben: Entweder gibt es einen neuen physikalischen Mechanismus jenseits des aktuellen Standardmodells der Teilchenphysik, oder es existiert ein neues Teilchen, das Axion, außerhalb des Standardmodells. Auf jeden Fall wird Lassos Beobachtung des hellsten „kosmischen Feuerwerks“ der Geschichte die Menschen dazu veranlassen, die Entstehung und Entwicklung von Galaxien im Universum zu überdenken. (Reporter Sun Yu)