Frankfurter Allgemeine Zeitung - 11.09.2019

NR. 211·SEITE N 1

FRANKFURTER ALLGEMEINE ZEITUNG Natur und Wissenschaft MITTWOCH, 11. SEPTEMBER 2019

Bolivien ist viel kleiner als Brasilien, doch Brand-

rodungen gefährden dort ähnlich schnell und stark

eine besondere Tier- und Pflanzenwelt.Seite N2

Wie die Glücksplätzchen auf dem Umweg über

Amerika ein chinesisches Nationalprodukt wurden:

Forschung zur gastronomischen Migration.Seite N3

Der biotechnische Fortschritt nimmt immer weitere

Hürden. Doch anders als vor zwanzig Jahren herrscht

darüber gespenstisches Schweigen.Seite N4

D

ie meisten Menschen möch-

ten bekanntlich alt werden,

aber nur die wenigsten alt

sein. Wie es gelingt, bis ins

hohe Alter jugendlich frisch

zu bleiben, steht allerdings noch in den

Sternen. Ein Weg dorthin könnte laut ei-

ner Reihe von Beobachtungen das inter-

mittierende Fasten, auch Intervallfasten

genannt, sein. Bei Tieren können längere

Futterpausen jedenfalls altersbedingten

Krankheiten vorbeugen und das Leben

verlängern. Ob sich diese Erkenntnisse

auf den Menschen übertragen lassen, ist

hingegen unklar. Einer der Gründe für

die dürftige Datenlage liegt in der Schwie-

rigkeit, menschliche Probanden dazu zu

bringen, über einen längeren Zeitraum

hinweg strikte Ernährungsprotokolle ein-

zuhalten.

Dennoch bemühen sich einige Wissen-

schaftler darum, die bestehenden Wis-

senslücken zu füllen. So haben Forscher

um Frank Madeo vom Institut für moleku-

lare Biowissenschaften der Universität

Graz kürzlich untersucht, wie sich eintägi-

ge Essenspausen auf das Herzkreislaufsys-

tem und den Stoffwechsel von leicht über-

gewichtigen, aber gesunden Männern

und Frauen auswirken. Ihr Augenmerk

richteten sie dabei auf Prozesse, die über

eine Beschleunigung der Gefäßalterung

die Ausbildung von Herzinfarkten, Diabe-

tes und anderen Zivilisationskrankheiten

begünstigen. Von den insgesamt sechzig

Teilnehmern ihrer Studie hatte die eine

Hälfte jeden zweiten Tag nichts gegessen

und die andere Hälfte ihr Ernährungsver-

halten beibehalten.

Wie im Fachblatt „Cell Metabolism“

(doi: 10.1016/j.cmet.2019.07.016) nachzu-

lesen ist, aßen die Teilnehmer des Fasten-

regimes im Durchschnitt ein gutes Drittel

weniger als zuvor und verloren dabei

rund 3,5 Kilogramm an Gewicht. Damit

einhergehend, sank ihr Blutdruck um

rund fünf Millimeter Quecksilbersäule,

und auch ihr Puls verlangsamte sich et-

was. Umfassende Blutanalysen ergaben

zudem, dass etliche Proteine und Molekü-

le, die jedenfalls bei Tieren den Alterungs-

prozess beschleunigen, fehlten. Noch aus-

geprägter war dieser Effekt bei einer

Gruppe von dreißig Versuchspersonen,

die mehr als ein halbes Jahr lang jeden

zweiten Tag gefastet hatten.

Die Studie des österreichischen Wissen-

schaftlers, der zu den Pionieren der Fas-

tenforschung gehört, lässt allerdings viele

Fragen unbeantwortet. Offen bleibt unter

anderem, ob die günstigen Auswirkungen

des Intervallfastens nur auf den Gewichts-

verlust zurückgingen oder auch auf die Es-

senspausen. Denn die alternierenden Fas-

tentage wurden darin nicht mit einer gän-

gigen Schlankheitskur verglichen. Für et-

was mehr Klarheit sorgen diesbezüglich

die Ergebnisse einer Studie von For-

schern um John Trepanowski von der Uni-

versity of Illinois in Chicago. Die daran

beteiligten Probanden, insgesamt hun-

dert dickleibige Männer und Frauen, hat-

ten sich ein Jahr lang auf eine von drei Ar-

ten ernährt: Ein Drittel von ihnen hatte je-

den zweiten Tag gefastet, ein weiteres

Drittel die tägliche Kalorienzufuhr auf 75

Prozent des Bedarfs begrenzt, und das üb-

rige Drittel weiterhin so gegessen wie bis-

her. Ein halbes Jahr lang waren die Ver-

suchsteilnehmer bei ihren Diätbemühun-

gen engmaschig begleitet worden, danach

waren sie auf sich selbst gestellt gewesen.

Wie aus dem Bericht der Autoren im

„Jama Internal Medicine“ (doi:10.1001/ja-

mainternmed.2017.0936) hervorgeht, er-

wiesen sich das Intervallfasten und die ka-

lorienreduzierte Diät in vielerlei Hinsicht

als gleichwertig. Die Probanden beider

Gruppen verringerten ihre Kalorienauf-

nahme im ersten halben Jahr um durch-

schnittlich 21 Prozent und nahmen sechs

bis sieben Kilogramm ab. In den darauffol-

genden Monaten setzten sie die verlore-

nen Pfunde dann zum Teil wieder an, wo-

gen am Ende der Studie aber immer noch

rund fünf bis sechs Kilogramm weniger als

davor. Auch was den Blutdruck, den Puls,

den Blutzuckerspiegel, die Blutfettwerte

und weitere Gesundheitsparameter an-

geht, hatten beide Diätarten ähnlich vor-

teilhafte Wirkungen. Es gab allerdings ei-

nen Unterschied: In der Gruppe, die alter-

nierend fastete, warfen knapp 40 Prozent

der Teilnehmer vorzeitig das Handtuch

oder wechselten die Diät-Gruppe, im ande-

ren Kollektiv waren es knapp 30 Prozent.

„Dieses Ergebnis erstaunt mich nicht“,

sagt Andreas Michalsen, Chefarzt für Na-

turheilkunde am Immanuel-Krankenhaus

in Berlin. „Wie unsere Erfahrungen zei-

gen, fällt es den meisten Menschen ex-

trem schwer, jeden zweiten Tag ganz oder

weitgehend auf Nahrung zu verzichten.“

Dasselbe gilt auch für eine andere Form

von Intervallfasten, bei der man an zwei

Tagen in der Woche sehr wenig isst und

sich an den übrigen Tagen nicht beschrän-

ken muss. Laut Michalsen stoßen diese

Fastenarten vor allem deshalb auf wenig

Zuspruch, weil sie das Sozialleben stark

beeinträchtigen.

Deutlich besser integrierbar ist dem-

nach das sogenannte „Time-Restricted-

Eating“. Bei dieser besonderen Form des

Intervallfastens verzehrt man sämtliche

Speisen in einem begrenzten Zeitraum

von sechs bis zehn Stunden und nimmt in

den übrigen 18 bis 14 Stunden nichts Ka-

lorienhaltiges zu sich. Man spricht daher

auch vom 6:18-Intervallfasten bezie-

hungsweise vom 8:16- oder 10:14-Inter-

vallfasten. „Wir haben Hunderte von Pa-

tienten, die mit dieser Fastenart sehr gut

klarkommen. Die meisten essen am Mit-

tag und am Abend und lassen das Früh-

stück aus“, sagt Michalsen. Mit dieser

Form von Intervallfasten, bei der ein er-

heblicher Anteil der Essenspause gewis-

sermaßen verschlafen wird, gelinge es vie-

len Patienten, dauerhaft abzunehmen.

Lange Intervalle zwischen den Mahlzei-

ten sind auch deshalb vorteilhaft, weil die

Insulinproduktion dabei eine Verschnauf-

pause erhält. Läuft die Herstellung des Zu-

ckerverwertungshormons nämlich bestän-

dig auf Hochtouren, steigt das Risiko für

einen Alterszucker, einen Typ-2-Diabe-

tes, merklich an. Auch brennt offenbar

buchstäblich das Licht des Lebens in dem

Fall schneller ab. Bei Tieren gibt es jeden-

falls Belege für einen solchen Zusammen-

hang. Lange Essenspausen scheinen zu-

dem selbst dann vor einem Diabetes zu

schützen, wenn sie die Pfunde nicht zum

Schmelzen bringen. Hierfür sprechen zu-

mindest die Ergebnisse einer kleinen,

aber sehr sorgfältig überwachten Studie

von Forschern um Courtney Peterson von

der University of Alabama in Birming-

ham (doi:10.1016/j.cmet.2018.04.010).

Die daran beteiligten Personen, acht

übergewichtige Männer mit erhöhtem

Diabetesrisiko, hatten zweieinhalb Mona-

te lang alle Mahlzeiten unter den Augen

der Studienleiter eingenommen. Die eine

Hälfte hatte täglich achtzehn Stunden

lang gefastet, die andere Hälfte zwölf

Stunden lang. Der Energiegehalt ihrer

Speisen war dabei so bemessen, dass sie

weder ab- noch zunahmen. Wie sich zeig-

te, hatte das Intervallfasten in jedem Fall

einen ausgesprochen heilsamen Einfluss

auf den entgleisten Zuckerstoffwechsel

der Männer, und das, obwohl sich das Ge-

wicht der Probanden nicht änderte.

W

ie Stephan Herzig, Leiter

des Instituts für Diabetes

und Krebs am Helmholtz

Zentrum München, fest-

stellt, scheint sich dabei

eine auf sechs bis acht Stunden begrenzte

Nahrungsaufnahme auf viele Stoffwech-

selprozesse noch günstiger auszuwirken

als andere Arten von Intervallfasten –

und auch als eine kalorienreduzierte Er-

nährung. Wie man weiß, gelte dies nicht

nur für den Zuckerhaushalt, sondern

auch für den Fettstoffwechsel und für die

(einen Diabetes begleitende und vermut-

lich mit verursachende) Anreicherung

von Fett in der Leber. „Weshalb das Time-

Restricted-Eating so wirksam ist, lässt

sich noch nicht beantworten,“ sagt Her-

zig, „das sehen wir uns gerade bei Tieren

genauer an.“

Unklar ist darüber hinaus, ob tägliche

Essenspausen von 16 bis 18 Stunden auch

Entzündungen zu lindern vermögen. Ver-

mittelt vom Immunsystem, spielen ent-

zündliche Prozesse bei altersbedingten Ge-

brechen eine maßgebliche Rolle. Forscher

um Stefan Jordan von der Mount Sinai

School of Medicine in New York City sind

daher der Frage nachgegangen, wie sich

eine längere Essenspause auf die weißen

Blutzellen auswirkt. Im Blut von zwölf ge-

sunden jungen Männern bestimmten sie

den Gehalt verschiedener Arten von Im-

munzellen, und das einmal nach einer

knapp eintägigen Nulldiät und ein anderes

Mal nach einer reichlichen Mahlzeit. Wie

sie in der Zeitschrift „Cell“

(doi:10.1016/j.cell. 2019.07.050) schrei-

ben, führte die längere Essenspause zu ei-

nem markanten Rückgang der Zahl und

Aktivität von Monozyten. Dabei handelt

es sich um Immunzellen, die bei vielen Ent-

zündungsprozessen ihre Hände im Spiel

haben.

Vergleichbare Untersuchungen bei Mäu-

sen zeigten daraufhin, dass die Monozy-

ten nach einer kurzzeitigen Fastenperiode

nicht abstarben, sondern im Knochen-

mark verharrten – möglicherweise, weil

sie in der Peripherie weniger gebraucht

wurden. Dennoch konnten sich die Nager

weiterhin wirksam gegen Infektionen weh-

ren. Nach einer mehrtägigen Hungerpha-

se war dies hingegen nicht mehr der Fall.

Danach heilten Wunden langsamer ab,

und auch Krankheitserreger hatten leichte-

res Spiel. Insofern scheint nicht jede Art

von Fasten gleichermaßen unbedenklich

zu sein. Wie Michalsen in dem Zusammen-

hang anmerkt, besitzen längere und radi-

kalere Fastenkuren beim Menschen zwar

eine nachweislich entzündungshemmen-

de Wirkung, doch sollte man sie nicht

ohne ärztliche Begleitung vornehmen.

I

n der Wildnis herrschen für Tierfor-

scher erschwerte Bedingungen:

Lichtverhältnisse lassen sich für Film-

aufnahmen ebenso wenig kontrollieren

wie die Forschungsobjekte selbst. So-

gar Experten fällt es oft schwer, einzel-

ne Tiere in der Gruppe zu identifizie-

ren, um deren Sozialverhalten zu analy-

sieren. Wissenschaftler der Universität

Oxford und der Kyoto-Universität ha-

ben nun eine Künstliche Intelligenz

(KI) entwickelt, die beim Auswerten

solcher Videos behilflich sein soll. Wie

in „Science Advances“ zu lesen ist, ver-

wendeten sie den Datensatz eines Lang-

zeitprojekts, bei dem eine Gruppe

Schimpansen in Bossou (Guinea), über

14 Jahre hinweg beobachtet worden

war. Mit zuvor markierten Bildern trai-

nierten sie ihr künstliches neuronales

Netz (Convolutional Neural Network)

darauf, 23 ausgewählte Schimpansenge-

sichter auch in der Bewegung zu erfas-

sen. Anschließend zeigten sie dem

Rechner Identität und Geschlecht der

markierten Affen an. Die KI lernte so

unter Anleitung, die einzelnen Tiere im

Video zu unterscheiden. Nach einiger

Zeit erfasste sie die Gesichter selbstän-

dig mit einer Präzision von 81 Prozent,

wusste zu gut 92 Prozent deren Identi-

tät und zu 96 Prozent deren Geschlecht

zu benennen. Während Experten bei ei-

nem Test mehr als 50 von 100 Bildern

falsch identifizierten und dazu gut eine

Stunde benötigten, erkannte die Ma-

schine 84 Affen in wenigen Sekunden.

Damit die KI mit Daten weiterer Tierar-

ten trainiert werden kann, ist der Quell-

text der Software frei zugänglich. jomi

KLUGVERDRAHTET

Waldbrände jenseits des Amazonas Was draufsteht, geht in Erfüllung Der Albtraum vom Leben-Machen

Immer kleiner und damit noch schneller

sollen die Schaltkreise auf den Mikrochips

werden. Doch die Transistoren auf Silizi-

umbasis können mit herkömmlichen Ver-

fahren nicht beliebig verkleinert werden.

Spätestens bei fünf Nanometer ist das

Ende der Fahnenstange erreicht, schätzen

die Experten. Bei noch kleineren Struktu-

ren ist mit störenden quantenmechani-

schen Effekten und Kurzschlüssen zu rech-

nen, die die Funktionsfähigkeit eines Mi-

krochips beeinträchtigen. Um die Compu-

tertechnik weiter voranzutreiben, setzen

die Wissenschaftler deshalb verstärkt auf

andere Chiparchitekturen, vor allem auf

neue Materialien.

Hoch im Kurs stehen wegen ihrer gerin-

gen Abmessungen und halbleitenden Ei-

genschaften einwandige Kohlenstoff-Na-

noröhrchen. Allerdings bereitet es bislang

große Schwierigkeiten, aus den zylindri-

schen Gebilden komplexe und zuverlässig

arbeitende Transistoren und elektroni-

sche Schaltungen zu bauen. Die Gründe:

Nanoröhrchen können auch metallische

Eigenschaften aufweisen, wodurch sie un-

brauchbar sind. Hinzu kommen Hürden

bei der präzisen Plazierung auf einem

Chip. Einen großen Fortschritt in Rich-

tung „Post-Silizium-Elektronik“ haben

nun Forscher vom Massachusetts Institute

of Technology (MIT) in Cambridge er-

zielt. Ihnen ist es gelungen, aus Millionen

von Nanoröhrchen einen funktionsfähi-

gen Mikroprozessor herzustellen, der be-

reits so leistungsfähig ist wie ein Silizium-

prozessor aus dem Jahr 1985.

Seit vor 21 Jahren Wissenschaftler von

der TU Delft erstmals zeigten, dass man

aus Nanoröhrchen Feldeffekt-Transisto-

ren bauen kann, sind beträchtliche Fort-

schritte erzielt worden. So präsentierten

vor fünf Jahren Forscher der Stanford Uni-

versity einen Prozessor, der aus 178 Tran-

sistoren aus Kohlenstoff bestand und ein-

fache Operationen und Befehle ausführen

konnte. Obwohl er nur ein Bit nach dem

anderen verarbeitete, war seine Leistungs-

fähigkeit mit einem Mikroprozessor der

Firma Intel aus dem Jahr 1971 zu verglei-

chen. Die neue Errungenschaft aus dem

MIT-Labor kann nun bereits 16 Bits verar-

beiten. Moderne Chips schaffen 64 Bits.

Als Vorbild für ihren Prozessor diente

den Forschern um Max Shulaker die klassi-

sche Computertechnik, die im Wesentli-

chen auf der Fähigkeit von Transistoren

beruht, die Leitfähigkeit zwischen zwei

Kontakten mit einer Steuerelektrode zu

beeinflussen und damit die binären Zu-

stände „1“ und „0“ darzustellen. Durch die

geschickte Kombination der Transistoren

lassen sich beliebig komplizierte integrier-

te Schaltkreise herstellen, die elementare

logische Operationen ausführen.

Die MIT-Forscher brachten zunächst un-

zählige Nanoröhrchen auf einen zuvor

strukturierten Siliziumwafer. Dann ent-

fernten sie auf chemischem Weg all jene

Röhrchen, die keinen festen Kontakt mit

der Unterlage hatten oder miteinander ver-

knäuelt waren. Anschließend wurden die

verbliebenen Kohlenstoff-Zylinder mit

Metalloxiden bedampft, die dafür sorgten,

dass auch noch alle vorhandenen metalli-

schen Nanoröhrchen halbleitende Eigen-

schaften erhielten. Durch gezielt plazierte

Metall-Elektroden entstanden so aus den

Kohlenstoff-Röhrchen mehr als 14 000

Transistoren. Anschließend wurden je

zwei der Kohlenstoff-Schalter zu logi-

schen Nicht-Gattern verbunden. Danach

schlossen die Forscher ihren Prozessor an

eine Tastatur und einen Monitor an und

ließen ein Computerprogramm laufen,

das die Funktionsfähigkeit des Prozessors

testen sollte („Nature“, Bd. 572, S. 595).

Der Code generierte einen Text, mit dem

sich der Kohlenstoff-Chip selbst vorstell-

te: „Hello World! I am RV16CNano.“

Trotz der Vorschritte wird es noch eini-

ge Jahre dauern, bis Kohlenstoff-Rechner

mit den heutigen Silizium-Computern

konkurrieren können, schreibt Franz

Kreupl von der TU München in einem Be-

gleitkommentar. Um den MIT-Prozessor

schneller zu machen, müsse die Dichte

der Nanoröhrchen und damit die Zahl der

Transistoren auf dem Chip erhöht wer-

den. Zudem müsse die Länge der Nano-

röhrchen von derzeit einigen hundert auf

wenige Nanometer verkürzt werden.

Dann könnten auch Nanoröhrchen-Tran-

sistoren Spannungspulse deutlich schnel-

ler verarbeiten. MANFRED LINDINGER

Das richtige

Timing

D

ie Grenzen meiner Sprache bedeu-

ten die Grenzen meiner Welt“,

hatte Ludwig Wittgenstein in seinem

„Tractatus“ geschrieben und damit vie-

le nachfolgende Philosophen davon

überzeugt, dass unsere Sprache zentral

prägt, wie wir die Wirklichkeit erfah-

ren. Farben sind hierfür ein besonders

beliebtes Beispiel. Denn was gibt uns

vor, wo wir im kontinuierlichen Spek-

trum die Schnitte zwischen diskreten

Farbnamen setzen? Könnte es fremde

Völker geben, die ihre Umwelt so wie

wir wahrnehmen, aber Farben ganz an-

ders einteilen? Für die Blau und Grün

sich so ähnlich sehen wie für uns Ru-

bin- und Karminrot? Die aber dafür 25

verschiedene Gelbtöne als verschiede-

ne Farben unterscheiden? Farblinguis-

ten und Anthropologen arbeiten seit

vielen Jahrzehnten daran, diese Frage

empirisch zu beantworten, indem sie

mit Farbplättchensammlungen durch

die Welt ziehen und Menschen nach

Namen und Sortierung fragen. Eine

eindeutige Entscheidung der Frage, ob

Farben universell und sprachübergrei-

fend oder doch eher kulturell be-

stimmt sind, konnten diese Studien bis-

her aber nicht liefern. Nun versucht

eine Gruppe europäischer Mediziner

und Psychologen in der Zeitschrift

„Cell Reports“, ihren Beitrag zur Auf-

klärung zu leisten. Ihr Studienobjekt

ist ein 54-jähriger Schlaganfallpatient,

genannt „RDS“, der weitgehend die Fä-

higkeit verloren hat, Farben korrekt

beim Namen zu nennen. Der Franzö-

sisch sprechende Portugiese, dessen

Farbwahrnehmung von seinem Schlag-

anfall unbeeinträchtigt ist, konnte im

Bezeichnungstest nur jede dritte Farbe

korrekt benennen, wo gesunde Testper-

sonen eine 93-prozentige Erfolgsquote

aufwiesen. In einem sprachunabhängi-

gen Experiment legten die Forscher

ihm und den anderen Testpersonen je

zwei Tafeln mit jeweils zwei verschie-

denen Farben vor. Im Kategorientest

sollten sie bestimmen, auf welcher Ta-

fel sich Farben derselben Farbkatego-

rie befinden – beispielsweise Hell- und

Dunkelblau –, im Benennungstest, auf

welcher Tafel eine konkrete benannte

Farbe zu sehen ist. Während RDS kei-

ne besonderen Probleme hatte, zusam-

mengehörige Farbtöne zu identifizie-

ren, schnitt er wiederum deutlich

schlechter als die anderen ab, wenn es

darum ging, spezifische Farben zu fin-

den. Das Fazit der Wissenschaftler:

Die erfolgreiche Einteilung von Far-

ben in Kategorien ist von der Fähigkeit

unabhängig, sie zutreffend zu benen-

nen. Mit der Kernspintomographie

konnte außerdem diejenige geschädig-

te Region im Hirn des Schlaganfallpa-

tienten identifiziert werden, die wahr-

scheinlich für die Namensschwäche

verantwortlich ist. Zumindest also

scheinen Farbeinteilung und Farbbe-

nennung somit auf verschiedenen neu-

ronalen Prozessen zu beruhen, so die

Forscher. Was man nun aber von je-

mandem ohne Farbbegriffe über dieje-

nigen mit fremden Farbbegriffen ler-

nen kann, darüber dürfen nun wieder-

um die Philosophen streiten. sian

„Hello World“ – wie der Kohlenstoff die Elektronik erobert

Mit einem Mikroprozessor aus Nanoröhrchen könnte Silizium abgelöst und das befürchtete Ende der Miniaturisierung verhindert werden

Ein paar Stunden länger am Tag den Teller leer lassen, das schmeichelt dem Stoffwechsel. Foto Getty

Fremde Farben

Nicht die Radikaldiät hält den Körper jung, sondern

das sanfte Fasten in sorgfältig gewählten Intervallen.

Davon profitiert auch unser Immunsystem,

wie viele neue Studien belegen.

Von Nicola von Lutterotti