„Shaping 2021“: Wie gut kennen Sie diese von Nature ausgewählten wissenschaftlichen Neuigkeiten?

Am 14. Ortszeit wählte der Nachrichtenredakteur der Website des britischen Magazins Nature „wissenschaftliche Nachrichten aus, die das Jahr 2021 prägen werden“. Hier ist ein Auszug. Von der weiteren Ausbreitung der Epidemie bis zu den „Marserkundungsreisen“ verschiedener Länder, von der Zulassung von Medikamenten gegen die Alzheimer-Krankheit bis zu den Ereignissen auf der Klimakonferenz in Glasgow: Wie viel wissen Sie über die vielen „entscheidenden Momente“, die sich in diesem Jahr in den Bereichen Wissenschaft und Forschung ereignet haben?

Neue Coronavirus-Varianten verringern den Impfschutz

Die Epidemie begleitet uns nun schon ein ganzes Jahr. Das ganze Jahr über haben Forscher fieberhaft daran gearbeitet, mehr über die Varianten des Coronavirus herauszufinden. Der neue Corona-Impfstoff kann den Virusvarianten Alpha, Beta und Gamma weitgehend widerstehen, dann ist aber Delta „aufgetaucht“. Im März dieses Jahres begann sich die Delta-Variante mit alarmierender Geschwindigkeit in Indien auszubreiten. In einem Land, in dem die Impfkampagne keine großen Fortschritte gemacht hat, hat die Delta-Variante zu einer steigenden Zahl von Todesfällen und Krankenhausaufenthalten geführt. Von dort aus verbreitete sich die Krankheit auf der ganzen Welt und führte zu weiteren schweren Ausbrüchen und Lockdowns. Daten zeigen weiterhin, dass Impfstoffe Menschen, die mit der Delta-Variante infiziert sind, im Allgemeinen vor den schlimmsten Folgen von COVID-19 schützen, dass Impfstoffe gegen Delta jedoch weniger schützen als gegen andere Varianten. Ende November trat die neueste „besorgniserregende Variante“ namens Omicron auf. Erste Daten deuteten darauf hin, dass die Impfimmunität dadurch stark beeinträchtigt wurde, Auffrischungsimpfungen konnten dies jedoch verbessern.

Ärzte in Südafrika berichten, dass es aufgrund der neuen Omicron-Variante des Coronavirus zu einem Anstieg der bestätigten Fälle gekommen sei. Bildquelle: Nature-Website

Marserkundung inszeniert „Romanze der Drei Königreiche“

Der Perseverance Rover der NASA landete am 18. Februar auf dem roten Planeten und läutete damit eine neue Ära der Marserkundung ein. Nach der Landung setzte Perseverance einen kleinen Hubschrauber ein und absolvierte den ersten Motorflug auf dem Mars. Im September dieses Jahres sammelte Perseverance erfolgreich die erste Gesteinsprobe, die zur Erde zurückgebracht werden kann und Wissenschaftlern dabei helfen wird, Anzeichen von Leben auf dem Mars zu analysieren. Am 15. Mai landete Chinas Marsrover Zhurong erfolgreich auf dem Mars. Dabei wurden zahlreiche geologische Daten aus einem bislang unerforschten Gebiet gesammelt. Im Februar dieses Jahres schickten die Vereinigten Arabischen Emirate den Marsrover „Hope“ in die Marsumlaufbahn und machten schließlich Bilder der Mars-„Aurora“.

Ein raketenbetriebener „Himmelskran“ hat dieses Bild aufgenommen, als der Perseverance-Rover der NASA im Februar auf der Oberfläche des Mars landete. Bildquelle: Nature-Website

Abnormale Myonen könnten die Tür zu einer Revolution in der Physik öffnen

Am 7. April berichteten Forscher des Muon g-2-Experiments von Fermilab, dass Myonen – riesige, instabile elektronenähnliche Teilchen – magnetischer sind als ursprünglich vorhergesagt. Vor Jahrzehnten deutete eine frühe Version des Experiments darauf hin, dass sich Myonen auf eine Weise verhalten, die nicht mit den theoretischen Vorhersagen des Standardmodells übereinstimmt. Die Forscher überprüfen nun die diesjährigen Berechnungen. Sollten diese Annahmen zutreffen und die Diskrepanz zwischen Theorie und Experiment weiterhin bestehen, könnte dies ein Zeichen dafür sein, dass die Vorhersagen des 50 Jahre alten Standardmodells der Teilchenphysik nicht zutreffen.

Dieser Speicherringmagnet wurde im Muon g-2-Experiment am Fermilab in den USA verwendet. Bildquelle: Nature-Website

Voller Kontroversen! FDA genehmigt erstes Alzheimer-Medikament

Am 7. Juni Ortszeit hat die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) das erste neue Medikament zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit seit 18 Jahren zugelassen. Das hat die Betroffenen aufgeregt, einige Forscher jedoch auch verärgert. Der Entwickler des Medikaments, das in Cambridge im Bundesstaat Massachusetts ansässige Biotechnologieunternehmen Biogen, sagte, das Antikörpermedikament könne Klumpen des Beta-Amyloid-Proteins aus dem Gehirn entfernen. Einige Wissenschaftler glauben, dass Beta-Amyloid die Grundursache der Alzheimer-Krankheit ist. Allerdings bestehe „Ungewissheit hinsichtlich des klinischen Nutzens des Medikaments“. Die FDA tat dies trotz der dringenden Empfehlung eines Beratungsgremiums, das Medikament nicht zuzulassen, was zum Rücktritt der Berater führte. Die US-Bundesregierung untersuchte daraufhin die Entscheidung.

Die Beseitigung von Amyloid-Plaques aus dem Gehirn ist eines der Ziele der Alzheimer-Behandlung. Bildquelle: Nature-Website

CRISPR-Gen-Editing-Therapie erstmals beim Menschen wirksam

Seit ihrer Einführung wird die Gen-Editierungstechnologie CRISPR als bahnbrechende Neuerung in der Behandlung von Krankheiten angepriesen. Doch um diesen Traum Wirklichkeit werden zu lassen, müssen Forscher CRISPR-Cas9 erfolgreich in Menschen implantieren und nachweisen, dass es sicher und effektiv nur seine Zielgene bearbeitet. Dies wurde durch die Ergebnisse klinischer Studien belegt, die Intellia Pharmaceuticals (NTLA) und Regeneron am 26. Juni veröffentlichten. Die Wissenschaftler testeten ihre Behandlung an sechs Patienten mit einer seltenen Krankheit namens Transthyretin-Amyloidose, die eine abnormale Ansammlung eines fehlgefalteten Proteins in den Organen und Geweben des Körpers verursacht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Konzentration des deformierten Proteins bei allen Teilnehmern zurückging, wobei die Konzentration bei den beiden Personen, die die höchste Dosis erhalten hatten, im Durchschnitt um 87 % sank.

Der CRISPR-Cas9-Komplex (weiß und blau) kann DNA (grün) schneiden und so krankheitsverursachende Gene deaktivieren. Bildquelle: Nature-Website

DeepMind AlphaFold kann eine große Anzahl von Proteinstrukturen vorhersagen

Im Juli gab DeepMind, ein weltbekanntes Team für künstliche Intelligenz, bekannt, dass es mithilfe eines Systems künstlicher Intelligenz (KI) die Strukturen fast aller vom Menschen exprimierten Proteine ​​sowie fast des gesamten Proteoms von 20 weiteren Organismen vorhergesagt habe. Der AlphaFold genannte Algorithmus war im Jahr 2020 erfolgreich und sagte Proteinstrukturen genauer voraus als je zuvor. Mehr als 350.000 im Jahr 2021 veröffentlichte Proteinstrukturen haben das Potenzial, die Biowissenschaften zu revolutionieren, da sie die Geheimnisse von Krankheiten bergen und als Angriffspunkte für Medikamente dienen, sagen Forscher. „Dies ist der größte Beitrag zum wissenschaftlichen Wissen, den ein KI-System jemals geleistet hat“, sagte Demis Hassabis, Mitbegründer und CEO von DeepMind, gegenüber dem Magazin Nature.

Mithilfe von Werkzeugen für maschinelles Lernen wie AlphaFold lässt sich die 3D-Struktur von Proteinen vorhersagen, wie hier gezeigt: menschliches Interleukin-12-Protein, das an seinen Rezeptor gebunden ist. Bildquelle: Nature-Website

Sollte ich mir eine Auffrischungsimpfung geben lassen? Dies ist das Problem, mit dem wir während der Epidemie konfrontiert sind.

Als einige Länder ab Mitte dieses Jahres ernsthaft darüber nachdachten, Menschen, die bereits mit zwei Dosen vollständig geimpft sind, eine dritte Auffrischungsimpfung zu verabreichen, begannen Forscher auch, die Notwendigkeit dieser Maßnahme in Frage zu stellen. Es gibt Hinweise darauf, dass die Impfimmunität angesichts der hochansteckenden Delta-Variante des Coronavirus nachlässt, insgesamt bietet die Impfung aber noch einen gewissen Schutz. Und mit dem Auftreten der neuesten Variante, Omicron, zeigen reale Daten aus Israel und anderen Ländern, dass Auffrischungsimpfungen das Risiko einer Covid-Infektion verringern. Viele Forscher im Bereich öffentliche Gesundheit fordern mehr Erwachsene auf, sich Auffrischungsimpfungen zu verabreichen. Sie weisen jedoch darauf hin, dass sich unter den Infizierten weiterhin Varianten entwickeln werden, wenn in Ländern mit niedrigem Einkommen nur 7 % der Menschen eine einzige Impfdosis erhalten haben. Sie unterstützen Ausnahmeregelungen zum Schutz geistigen Eigentums und andere Mechanismen zur Steigerung der weltweiten Impfstoffversorgung, sodass kein Kompromiss zwischen Auffrischungsimpfungen und Gerechtigkeit notwendig ist.

Ein Gesundheitshelfer geht von Tür zu Tür und impft Menschen im ländlichen Raum von Jerusalem, Kolumbien. Bildquelle: Nature-Website

IPCC-Klimabericht warnt Länder vor anhaltenden Extremwetterereignissen

In seiner ersten umfassenden Bewertung der Klimawissenschaft seit 2013 zeichnete der Zwischenstaatliche Ausschuss für Klimaänderungen der Vereinten Nationen (IPCC) ein düsteres und klares Bild der Gesundheit des Planeten: Wenn die Regierungen nichts unternehmen, um die Treibhausgasemissionen einzudämmen, werden sich die Rekorddürren, Waldbrände und Überschwemmungen, die bereits jetzt weltweit verheerende Schäden anrichten, nur noch verschlimmern. Dem Bericht zufolge hat sich die Erde im Vergleich zum Durchschnittswert zwischen 1850 und 1900 bereits um 1,1 °C erwärmt, und bei den derzeitigen Emissionswerten dürfte die Erwärmung innerhalb eines Jahrzehnts 1,5 °C überschreiten. Wenn die globale Erwärmung 2 °C erreicht, wird das Temperaturkontrollziel des Pariser Abkommens nicht mehr erreicht, und extreme Temperaturereignisse, die zuvor nur einmal alle 50 Jahre auftraten, werden alle paar Jahre wiederkehren, was die Wahrscheinlichkeit von Tod und Zerstörung erhöht. Unterdessen ergänzt die neueste Studie die wachsende Zahl von Untersuchungen zur Klimazuordnung: Forscher haben eine rekordverdächtige Hitzewelle im pazifischen Nordwesten Nordamerikas und beispiellose Überschwemmungen in Deutschland in diesem Jahr direkt mit dem vom Menschen verursachten Klimawandel in Verbindung gebracht.

In einer Welt, in der die globale Erwärmung zwei Grad über dem vorindustriellen Niveau liegt, sind Gletscher und Meereis gefährdet. Bildquelle: Nature-Website

Auf der Suche nach einem Konsens trotz aller Meinungsverschiedenheiten wurde auf der COP26 der Glasgower Klimapakt geschlossen

Auf der 26. Klimakonferenz der Vereinten Nationen (COP26) kündigten Politiker neue Verpflichtungen zur Begrenzung der Treibhausgasemissionen an und erzielten einen Konsens über weitere Reduzierungen. Der von 197 Parteien (196 Länder und die Europäische Union) unterzeichnete Glasgower Klimapakt fordert eine Reduzierung der weltweiten Kohlendioxidemissionen um 45 % bis 2030 im Vergleich zum Stand von 2010. In der Anfangsphase des Gipfels verpflichteten sich die Staats- und Regierungschefs der Welt umfassend zur Beendigung der Abholzung der Wälder, zur Reduzierung der Methanemissionen und zum Ausstieg aus der Kohleverstromung. Insgesamt würden die Versprechen, so die Forscher, bei vollständiger Umsetzung dennoch zu einer um 2,4 Grad Celsius wärmeren Welt als vorindustriellem Niveau führen. Viele bezweifeln, dass die Regierungen den bevorstehenden Herausforderungen gewachsen sein werden.

Staats- und Regierungschefs aus aller Welt, darunter die Präsidentin der Europäischen Kommission, Ursula von der Leyen, US-Präsident Joe Biden und der britische Premierminister Boris Johnson, während eines Treffens im Rahmen der COP26. Bildquelle: Nature-Website

◎ Zhang Jiaxin, Praktikant bei Science and Technology Daily

Quelle: Science and Technology Daily

Herausgeber: Zhang Qiqi

Rezension: Yue Liang

Abschließende Rezension: Liu Haiying