forschung undtechnik - Neue Zürcher Zeitung

010-059
FORSCHUNG UND TECHNIK
Sieur Sünder drilling
Mittwoch.
14.
Januar 1998
Nr.
59
10
Wiederauferstehung eines totgesagten Planeten
Kaum mehr Zweifel an dem Begleiter von 51 Pegasi
Neben der Sonne kennt man heute acht Sterne mit einem Planeten. Den ersten aussersolaren Planeten glaubte man beim Stern 5 1 Pegasi entdeckt zu haben, doch gerade die Existenz dieses Planeten wurde bald nach seiner Entdeckung in Frage gestellt. Mittlerweile liegen neue Beobachtungsdaten vor, die die Kontroverse um 51 Pegasi zu beenden scheinen:
Allein die Planetenhypothese steht im Einklang mit den neuen Messergebnissen.
Spe. Über kaum einen anderen Stern ist in den
letzten Jahren so viel diskutiert worden wie um 5
Pegasi. Für Furore sorgte dieser sonnenähnliche
Stern erstmals, als die Schweizer Astronomen
Michel Mayor und Didier Queloz vor etwas mehr
als zwei Jahren indirekte Hinweise fanden, dass
jupitergrossen Planeten um51 Pegasi von einem
kreist wird. Damit schien sich zu bestätigen, was
lange
Astronomen schon
vermutet hatten: Die
Sonne mit ihrem Planetensystem ist keineswegs
einzigartig unter den Sternen.
Schon bald traten allerdings Zweifel an der
Planetenhypothese auf. Was wie die periodische
Bewegung eines Planeten aussehe, sei in Wirklichkeit auf ein Pulsieren des Sterns zurückzuführen, lautete der Vorwurf, den David Gray von der
University of Western Ontario vor etwa einem
Jahr erhob. In der jüngsten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins «Nature» zieht David Gray diesen Vorwurf nun zurück. Neue Messdaten sprechen gegen ein Pulsieren von 5 Pegasi und stärken damit die Planetenhypothese.
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Die zweihöckrigen Kamele auch Trampeltiere genannt haben sich perfekt den extremen Witterungsverhältnissen in der Mongolei angepasst. (Bild key)
Überleben bei Trockenheit, Kälte und Hitze
Trampeltiere sind optimal an ihre Umgebung angepasst
Von Jürgen hensch*
Nur wenige Tiere können in den unwirtlichen Wüstensteppen Zentralasiens existieren.
Das Trampeltier überlebt nicht nur lange Trockenzeiten, sondern auch extreme Hitze und
beissende Kälte. Dies vor allem dank einer ausgeklügelten Regulation der Körperwärme und
des Wasserhaushaltes sowie einer Anpassung an die salzhaltige Nahrung.
Vor knapp zwei Millionen Jahren, also vor der
letzten Eiszeit, wanderte ein Teil der Camelidae
aus Nordamerika über die heutige Beringstrasse
nach Eurasien ab. Dort entwickelten sich die beiden Arten der Grosskamele oder Altweltkamele:
das einhöckrige Dromedar (Camelus dromedarius). das in Nord- und Ostafrika und in Südasien lebt, sowie das zweihöckrige Trampeltier
nach der afghanischen Region Baktrien auch als
hadrianisches Kamel bezeichnet (Camelus bactrianus) -, das im bergigen Zentralasien vorkommt
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Auch nach Südamerika wanderten Camelidae
aus; dort entwickelten sie sich zu den höckerlosen
KJeinkamelen oder Neuweltkamelen mit den
Wildformen Vikunja und Guanako und den
domestizierten Formen Lama und Alpaka.
Vernachlässigte Forschung
,
denen seit
Im Gegensatz zu den Dromedaren
Jahrzehnten grosses internationales Interesse entgegengebracht wird, finden die doppelhöckrigen
Kamele in der westlichen Welt nur wenig Beachtung. Nur vereinzelt waren westliche Wissenschafter vor Ort tätig, nicht zuletzt wegen der
extremen klimatischen Verhältnisse, der Sprachprobleme sowie der politischen Schwierigkeiten.
Die Yak-Kamel-Stiftung setzt sich nun zum Ziel,
die Erforschung der Trampeltiere zu fördern, um
die Haltung, die Ernährung und die Gesundheit
e
zu verbessern.
der Bergkamel
Weltweit gibt es etwa 1,5 Millionen Trampeltiere und etwas mehr als 18,6 Millionen Dromedare. Im Unterschied zum Dromedar, das als
«Kamel der Ebene» ein rT i e der Wüste ist, lebt
das zweihöckrige Kamel vorwiegend in Berggebieten. Der Lebensraum der Trampeltiere liegt
zu über 90 Prozent in der Inneren Mongolei, der
Wüste Gobi sowie in den Wüstensteppen Kasachstans. Felsmalereien lassen darauf schliessen, dass
die doppelhöckrigen Kamele während der Jungsteinzeit (3000-1800 v. Chr.) in der Mongolei
domestiziert wurden. Wilde Trampeltiere findet
man heute ausschliesslich in der Wüst Gobi, und
bei einem Bestand von etwa 1000 Tiesie sind
ren vom Aussterben bedroht.
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Das Klima in der Wüste Gobi ist extrem kontinental. Im Sommer werden Temperaturen von bis
zu 50 °C gemessen, während es im Winter bis zu
minus 40 °C kalt werden kann. Pro Jahr fallen
nur gerade 80 bis 120 Millimeter Niederschlag, in
den Wintermonaten auch als Schnee. Die Futtergrundlage ist auch im Winter für die Kamele ausreichend, da die in der Regel dünne Schneedecke
innerhalb von wenigen Stunden oder Tagen
schmilzt. Die Vegetation der Wüstensteppen besteht vorwiegend aus Salzkräutern und Sträuchern, die nur von Kamelen optimal genutzt werden können. Ihre Anatomie ermöglicht es ihnen,
rohfaserhaltige dornige Futterpflanzen aufzunehmen. Dank der gespaltenen Oberlippe und der
langen, mit dickem Plattenepithel überzogenen
Zunge können Kamele Blatter aus Dornenbüschen herauspflücken, ohne sich zu verletzen.
Salz als Lebensgrundlage
Der tägliche Salzbedarf eines hadrianischen
Kamels wird auf 80 bis 120 Gramm geschätzt.
Das Bedürfnis, grosse Salzmengen zu sich zu nehmen, hat sich durch die Anpassung an die Wüstensteppen entwickelt, in denen oft Brackwasser
und salzhaltige Pflanzen vorhanden sind. Stehen
Der Autor ist Präsident der Yak-Kamel-Stiftung. Adresse:
Postfach 10, D-25361 Krempe.
dem Trampeltier salzhaltige Kräuter zur Verfügung, verschmäht es jede andere Nahrung. Bei
hochwertigem Futter ohne Salzanteil magern die
Tiere ab, und ihre beiden Fetthöcker reduzieren
sich bis auf einen Drittel ihrer ursprünglichen
Grösse. Man schätzt, dass ein erwachsenes Trampeltier 50 bis 100 Hektaren Wüstensteppe als
Weidefläche benötigt. Langzeitbeobachtungen
zeigen, dass diese Tiere extensiv weiden und die
Pflanzen also niemals völlig abfressen.
Ein Rind verliert bei völligem Wasserentzug
täglich 7 bis 8 Prozent seines Körpergewichts. Es
kann also höchstens drei bis vier Tage auf Flüssigkeit verzichten. Beim Kamel hingegen beträgt der
Gewichtsverlust nur gerade ein bis zwei Prozent,
so dass es in Ausnahmesituationen zwei bis drei
Wochen ohne Wasseraufnahme überleben kann.
Nach einer Durstphase kann ein Kamel dann
innerhalb weniger Stunden über 100 Liter Flüssigkeit laktierende Kamelstuten sogar bis zu 50
Liter aufnehmen. Der ungewöhnliche Wasserhaushalt beim Kamel ist sowohl durch eine geringe Evaporation als auch durch eine stark verzögert ablaufende Dehydration gekennzeichnet.
Darüber hinaus kann das Kamel auch über einen
längeren Zeitraum hinweg feste Nahrung ohne
Wasseraufnahme zu sich nehmen.
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Wechselhafte Körpertemperatur
Die beiden Höcker des Trampeltieres dienen
nicht als Wasserspeicher, sondern bilden die
wichtigste Energiereserve. Jeder der beiden Fetthöcker enthält 25 bis 35 Kilogramm Fett. Das
entspricht einem Energievorrat von 220 000 bis
320 000 Kilokalorien. Im Gegensatz zum Dromedar sind die beiden Höcker des Trampeltiers
jedoch nicht elastisch. Nach dem Verbrauch der
Fettreserven kommt es daher zu einem Umfallen
der Höcker. Anhand der beiden Höcker ob prall
gefüllt oder zusammengefallen
zeigt sich also
der Ernährungszustand der Tiere.
täglichen
Körpertemperaturen schwanken
Die
beim doppelhöckrigen Kamel zwischen 34 °C am
Morgen und 40 °C am Abend. Die Wärme wird
also während des Tages gespeichert und im Laufe
der kühlen Nacht ohne grossen Wasserverlust
wieder abgegeben. Zusätzlich wirkt das Wollkleid
als Isolierschicht, das in der Wärmeregulation des
Organismus vielseitige Aufgaben zu erfüllen hat.
Im Gegensatz zu den Dromedaren wächst den
doppelhöckrigen Kamelen ein voluminöses langes Wintervlies, das bis an die Mähne und an den
unteren Teil des Halses reicht. An der Stirnseite
wächst ein grosses Haarbüschel. Die Vorderextremitäten sind vom Ellenbogengelenk an mit Haarsträhnen bedeckt. Das Vlies ist rostbraun bis
dunkelbraun, zuweilen hellgrau. Im Frühjahr lokkert sich das Haarkleid und bildet Büschel, die
von Kopf, Hals, Rücken und von den Beinen
herabhängen. Sie werden laufend abgestossen
oder können mit der Hand abgezogen werden.
Unterschiedlich ist schliesslich auch der Milchertrag von Dromedar und Trampeltier. Beim
doppelhöckrigen Kamel liegt der Ertrag pro Jahr
bei 1000 bis 1500 Litern. Demgegenüber liegt der
Ertrag beim Dromedar bei 1500 bis 2500 Litern
pro Laktation. Die Lagerfähigkeit von Kamelmilch unterscheidet sich übrigens wesentlich von
Kuhmilch. Bei Sommertemperaturen von 40 °C
behält die Kamelmilch bis zu 12 Stunden ihren
typischen Geruch, und es tritt in dieser Zeit keine
Säuerung ein. Bei Temperaturen unter 10 °C
kann Kamelmilch gar bis zu 60 Stunden ohne
Qualitätseinbusse aufbewahrt werden.
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Die Diskussion um 51 Pegasi wäre wohl nie
entbrannt, wenn sich Planeten ausserhalb unseres
Sonnensystems direkt beobachten liessen. Da
diese Objekte jedoch zu lichtschwach sind, um
sich von ihrem viel helleren Zentralgestirn abzuheben, ist man auf indirekte Schlussfolgerungen
angewiesen. Man analysiert hierzu das vom Stern
ausgesendete Licht und schaut nach periodischen
Veränderungen der Spektrallinien. Unter dem
wechselseitigen Einfluss der Schwerkraft beginnt
nämlich auch das Zentralgestirn zu schlingern.
Bewegt sich der Stern auf die Erde zu, werden
seine Spektrallinien zu höheren Frequenzen verschoben, bewegt er sich von der Erde weg, so verringern sich die Frequenzen. Der gleiche «Doppler-Effekt» verändert auch den Klang der Sirene
eines vorbeifahrenden Krankenwagens.
Tatsächlich beobachteten Michel Mayor und
Didier Queloz im Spektrum von 51 Pegasi solche
Veränderungen mit einer Periode von etwas mehr
als vier Tagen. Dass diese Schwankungen eine
andere Ursache besitzen könnten, schlossen die
Forscher damals mit grosser Wahrscheinlichkeit
aus. Zu einem anderen Schluss kam allerdings
David Gray. Zwischen 1989 und 1996 hatte auch
er das Spektrum von 51 Pegasi mit einem hoch-
auflösenden Spektrographen analysiert und dabei
nicht nur eine periodische Verschiebung, sondern
auch eine Verformung der Spektrallinien festgestellt. Da ein rotierender Planet die Form der
Spektrallinien intakt lässt, suchte Gray nach einer
alternativen Erklärung. Er postulierte schliesslich,
dass 51 Pegasi pulsiert. Wenn sich seine Oberfläche und mithin die leuchtende Materie auf
einen irdischen Beobachter zu und wieder weg
bewegt, variieren die Frequenzen der Spektrallinien ebenfalls periodisch. Zudem sollten sich die
Spektrallinien verformen.
Da es sich bei dieser Verformung um einen
subtilen Effekt handelt, konnten nur weitere Messungen zu einer Klärung beitragen, welche der
beiden Hypothesen die richtige ist. Allerdings
entzog sich 5 Pegasi für einige Zeit der Beobachtung. Erst Mitte vergangenen Jahres konnten Forscher ihre Messinstrumente wieder auf den Stern
richten. Nun liegen die Ergebnisse von drei verschiedenen Forschungsgruppen vor. Am interessantesten dürfte dabei die Schlussfolgerung sein,
zu der sich David Gray auf Grund der neugewonnen Daten genötigt sieht. Obwohl der kanadische
Astronom den gleichen Spektrographen benutzte
wie während des ersten Beobachtungszeitraums,
konnte er dieses Mal keine Veränderung in der
Form der Spektrallinien feststellen.
Man konnte zwar noch argumentieren, dass das
erwartete Signal dieses Mal im «Rauschen» des
Messinstruments untergegangen ist. Da jedoch
auch die beiden anderen Forschungsgruppen
eine von der University of Texas in Austin, die
andere vom High Altitude Observatory in Boulder/Colorado
zu einem negativen Resultat
kommen, ist diese Erklärung unwahrscheinlich.
Die Hypothese vom pulsierenden Stern ist damit
so gut wie widerlegt. Das bedeutet zwar nicht,
dass damit die Existenz des Planeten bewiesen
wäre. Die Planetenhypothese ist aber derzeit die
einfachste und plausibelste Erklärung, die mit den
Messdaten im Einklang steht.
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Quelle: Nature 39. 127; 153-155 (1998).
Ein Pulsar mit vorgetäuschtem Planeten
Spe. Planeten in anderen Sonnensystemen lassen sich heute nur mit indirekten Methoden nach-
Radiowellen gelten, die der Pulsar PSR
B 1257+ 12 aussendet; denn auch sie geraten auf
ihrem Weg zur Erde unter den Einfluss des
Sonnenwindes. Tatsächlich lässt sich in der Ankunftszeit der Radiosignale eine zeitliche Variation feststellen. Bisher führte man das auf die Existenz eines Planeten zurück. Wenn nämlich der
Pulsar und der Planet um ihren gemeinsamen
Schwerpunkt kreisen, bewegt sich der Pulsar periodisch auf die Erde zu und wieder von ihr weg.
Folglich sollte sich die Ankunftszeit der Radiowellen periodisch ändern. Stutzig machte die Forscher jedoch, dass diese Variation ebenfalls mit
einer Periode von 25,3 Tagen erfolgte. Aller
Wahrscheinlichkeit nach rührt sie deshalb vom
Sonnenwind her und nicht von einem Planeten.
suchung bereits den Rand unseres Sonnensystems
hinter sich gelassen. Sie bewegte sich aber immer
noch im Einflussbereich der Sonne, da der von
der Sonne ausgehende Teilchenwind auch noch
jenseits der äusseren Planeten spürbar ist. Dieser
Sonnenwind bläst nicht gleichmässig. Bedingt
durch die Rotation der Sonne, schwankt die
Dichte der Teilchen im interplanetaren Raum mit
einer charakteristischen Frequenz. Die fast perfekte Übereinstimmung zwischen der Rotationsfrequenz der Sonne und der Modulationsfrequenz spricht dafür, dass die Trägerwelle vom
Sonnenwind moduliert wird. Was jedoch für das
Signal der Pioneer-Sonde gilt, sollte auch für die
Dies bedeutet nun aber nicht, dass der Pulsar
ganz ohne Planet dasteht. Denn in der Ankunftszeit der Radiowellen lassen sich weitere Variationen ausmachen, die mit anderer Periode erfolgen
und folglich nicht mit der Rotation der Sonne im
Zusammenhang stehen. Vermutlich besitzt der
Pulsar nicht drei, sondern nur zwei Planeten.
Auch auf die anderen Planeten, die man in den
letzten beiden Jahren ausserhalb unseres Sonnensystems entdeckt hat, trifft das Argument der Forscher nicht zu. Die andere Umlaufzeit dieser Planeten spricht dagegen, dass sie durch die Rotation
der Sonne vorgetäuscht werden.
weisen. Dass man dabei zuweilen fehlgeleitet
wird, haben Wissenschafter des Max-Planck-Instituts für Aeronomie in Katlenburg-Lindau, der
Universität Bonn und des Jet Propulsion Laboratory in Pasadena unter Beweis gestellt. PeriodiSonne täuschen
sche Prozesse im Umfeld unsere
r
aller Wahrscheinlichkeit nach die kreisförmige
Bewegung eines mondgrossen Planeten um den
Pulsar PSRB 1257+ 12 vor.
Über einen Zeitraum von mehreren Jahren werteten die Forscher die Funkverbindung zwischen
der Erde und der Pioneer- 10-Sonde aus. Dabei
stellten sie fest, dass die Trägerwelle mit einer
Periode von 25,3 Tagen moduliert wurde. Die
Pioneer-Sonde hatte zum Zeitpunkt der Unter-
Quelle: Science 278. 1919-1921 (1997).
Fehlerhafte Wanderung der Nervenzellen
geistigen Behinderung
Gendefekt führt zur
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du. Die stark gefurchte Oberfläche des Hirns
ist nur wenige Millimeter
die Grosshirnrinde
dick. Sie enthält aber eine Reihe von präzis übergelagerten
Diese charakZellschichten.
einander
teristische Architektur der Grosshirnrinde entEntwicklung,
frühen
wobei die
steht während der
Nervenzellen in geordneter Folge vom Innern des
Peripherie
auswandern.
Hirns an die
Störungen in der Bewegungsfähigkeit dieser
Nervenzellen können schwere Hirnschäden zur
Folge haben. In der Tat sind Krankheiten bekannt, die auf einer fehlerhaften Wanderung der
sogenannten
Beim
beruhen.
Nervenzellen
Smooth Brain Syndrome zum Beispiel vermögen
vorgesehenes
die Nervenzellen ihr
Ziel nicht zu
erreichen. Die Betroffenen weisen eine schwere
geistige Behinderung auf, ihre Grosshirnrinde
zeichnet sich durch eine glatte Oberfläche aus.
Eine Arbeitsgruppe um Chris Walsh an der Harvard Medical School hat nun die Erbsubstanz von
einer Patientin mit diesem Syndrom näher untersucht. Vorhergehende Studien hatten ergeben,
dass bei dieser Patientin ein Abschnitt des
X-Chromosoms mit einem des 2. Chromosoms
vertauscht worden war. Solche Translokationen
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Neue Zürcher Zeitung vom 14.01.1998
führen dazu, dass das an der Bruchstelle liegende
Gen seine Funktion nicht mehr richtig ausüben
kann. Die Wissenschafter fragten sich also, ob der
Defekt in dem auf dem X-Chromosom liegenden
Gen die Ursache der Krankheit sein konnte.
Die Forscher isolierten und charakterisierten
das betreffende Gen. Es zeigte sich, dass es die
Bauanleitung für ein noch unbekanntes Protein
enthält. Bei diesem Protein, das den Namen
Doublecortin erhielt, handelt es sich vermutlich
um ein Signalmolekül. Die Wissenschafter untersuchten anschliessend verschiedene Familien, in
denen das Smooth Brain Syndrome sowie ein verwandtes Leiden gehäuft auftreten. Auch bei diesen Patienten fanden die Wissenschafter im betreffenden Gen verschiedene Fehler, die vermutlich dazu führen, dass das Doublecortin-Protein
nicht mehr hergestellt werden kann. Laut den
Forschern legen diese Resultate den Schluss nahe,
dass Mutationen im Doublecortin-Gen diese geistigen Behinderungen verursachen. Es scheint,
dass das Doublecortin-Protein bei der Wanderung der Nervenzellen während der frühen Hirnentwicklung eine wichtige Rolle spielt
Quelle: Cell 92. 1-20(1998).