Frankfurter Allgemeine Zeitung - 19.02.2020

SEITE N2·MITTWOCH,19. FEBRUAR2020·NR.42 Naturu nd Wissenschaft FRANKFURTER ALLGEMEINE ZEITUNG

Der RiesenhirschMegaloceros giganteus
trug einstein Mega-Geweih, bis zu drei-
einhalb Meterbreit und 40 Kilogramm
schwer.War diese imposanteKonstrukti-
on aberrobustgenug,umsichdamit nach
Artder Hirsche zu duellieren?Wasbis-
her fraglichschien, bestätigen
nun Wissenschaftler um
AdaKlinkhamervonder
University ofNewEng-
land in Armidale.
Die Forscher stu-
diertenzum Ver-
gleichauchandere
Vertreterder
Hirschfamilie. Sie
scannten Schädel
und Geweihe mit
Computertomogra-
phen, um dann mit
der Finite-Elemente-
Methode die Kräfte zu be-
rechnen,die bei typischen
Belastungen auftreten.
WieKlinkhamer und ihre
Kollegen in den „Procee-
dings of theRoyalSociety B“
(doi: 10.1098/rspb. 2019.1873) berichten,
entpuppte sichdas riesigeGeweih als
kampftauglich–allerdings mit Einschrän-
kungen. Die ausgestorbenen Hirsche mit
der Statur eines Elchs hätten nicht so agie-
renkönnen wie Damhirsche, so dieFor-

scher .Diese eher zierlichen Arten sind die

nächsten lebendenVerwandten der Rie-

senhirsche und ebenfalls mit einem Ge-

weih ausgestattet,das handförmig endet.

Wenn sichdie fingerartigen Auswüchse

mit denen des Gegnersverhaken, wird

so langegedrückt undgedreht,

bis ein Duellant niedergerun-

genist.Wären Riesenhir-

sche derartaneinander-

geraten, wäreihr ausla-

dendes Geweih wohl

zerbrochen.

Um ihreKräftezu

messen, hätten Rie-

senhirsche, die in

Europa vor11500

Jahren ausstarben,

Verzweigun gendes

Geweihsmit kürzerem

Hebelarmnutze nmüs-

sen.Den größtenTeilih-

resKopfschmucks stellt en

dieRiesenhirschevermutli ch

bloß spektakulärzur Schau.

Auch Dam-und Rothirsche

versuche nzunächst, mitsol-

chem Imponiergehab eden Sieg zu errin-

gen. Nurwenn sie an einen ebensostattli-

chen Gegnergeraten, istKämpfenange-

sagt .Stets verbundenmit de mRisiko,Ver-

letzungen zu erleiden oderVerlus te am

knöchernen Kopf. DIEMUTKLÄRNER

Zu sperrigfürsDuell

Das Geweih der Riesenhirschewar nicht nur Zierde

Vonder Textverarbeitung bis zurKünstli-

chen Intelligenz–inder Welt der traditio-

nellen Computer basiertalles auf den bei-

denbinären Informationseinheiten „1“

und„0“. Quantencomputer hingegen nut-

zensogenannteQuantenbits,kurz Qubits

genannt.Qubits sind nicht begrenzt auf

zwei Zustände, sondernkönnenallemögli-

chen Einstellungen dazwischen einneh-

men. DieseTatsache lässt die Rechenleis-

tung eines Quantencomputer smit der

Zahl der Quantenbits exponentiell anstei-

gen. Dochnochist diese Technologie nicht

ausgereift.DieSchwierigkeitbestehtinsbe-

sonderedarin, brauchbareQubits zuentwi-

ckeln,die sich in ausreichendem Maße

kontrollieren un dverschalten lassen.

Prinzipiell kommt jedesquantenme-

chanische Zweizustandssystem inFrage,

etwa der Eigendrehimpuls–üblicherwei-

se als Spin bezeichnet–vonElektronen

oder vonAtomkernen. In der Praxiser-

weisen sichviele Ansätzejedochals unge-

eignet, da sie zu störanfällig sind oder

nicht ausreichend manipuliertwerden

können. Hinzukommt, dassdie Sy steme

oftmals nur mit aufwendigen Apparatu-

renfunktionieren,etwa mit leistungsfähi-

genKühlsystemen.

Wissenschaftlervonder University of

NewSouth Wales in Sydneyhaben nunei-

nen vielversprechendenAnsatz für Quan-

tenbits entwickelt, der zur Basiseines all-

tagstauglichen Quantencomputers wer-

denkönnte. Wieder leitendeForscher An-

drew Dzurak und seineKollegen in der

Zeitschrift„NatureCommunications“

(doi: 10.1038/s41467-019-14053-w) be-

richten,schufen sievergleichsweisestabi-

le QubitsinGestalt vonwinzigen Halblei-

terstrukturen aus Silizium,sogenannten

Quantenpunkten. Im Gegensatz zu ande-

renQubit-Architekturen hat dieErrun-

genschaftaus Sydneyden entscheiden-

denVorteil, dasssie mit dengleichen

Halbleitertechnologiengefertigtwerden

kann, die man auchzur Produktion aller

modernenComputerchipsverwendet. Da-

durchist das australischeQuantensystem

skalierbar.

Bei Quantenpunkten (engl.quantum

dots) handeltes sichgenerell um Material-

strukturen, diekeine nennenswerte räum-

liche Ausdehnung haben. In derenInnern

sind Ladungsträgerini hrer Beweglichkeit

derarteingeschränkt, dass ihreEnergie

nichtmehrkontinuierliche,sondernnur

nochdiskreteWerte annehmenkann. Als

Folgebilden sich, ähnlichwie bei den

Elektronenhüllen derAtome, Schalenaus

–der Grund,weshalb man Quantenpunk-

te bisweilenauchkünstli cheAtome

nennt.DerElektronenspin solcherkünstli-

cher Atome lässt sich als Quantenbit nut-

zen: Erkann, vereinfachtgesagt ,entwe-

der nach „oben“ oder „unten“ zeigen be-

ziehungsweise sich in einembeliebigen

Zwischenzustandbefinden.

Im Jahr 2015gelang es denForschern

um Dzurak,erstmalszweisolcher Qubits

in Siliziumbauteilen miteinander zuver-

schalten und so einelementares logisches

Quantengatter zuverwirklichen. In je-

demkünstli chen Atom warjeweils nur

eineinzelnes Elektrongefan gen. Mi telek-

trischen und magnetischen Feldernlie-

ßen sichdie Quantenbitskontrollieren

und manipulieren und so einfacheRe-

chenoperationenausführen. Gleichwohl

erwiesen sichdie Quantenbits bisher als

ziemlichanfällig gegenüber Ladungs-

schwankungen und anderenStörungen.

Das lagvorallem anUnregelmäßigkeiten

derSiliziumbauteile auf atomarerEbene.

Um ihreQuantenpunkterobusterzu ge-

stalten, haben dieForscherumDzurakei-

nemQuantenpunkt sukzessiveweitere

Elektronen zugefügt–bis zu 31Stück. Die

Ladungsträger ordnetensichininsgesamt

vier Schalen an, wie spektroskopischeUn-

tersuchungenoffenbar ten. Tests zeigten,

dassdie entwickelten Quantenpunkte

deutlichrobuster sin dals jene,die nu rein

Elekt ronbesitzen. Alsquantenmechani-

sches Zweizustandssystem diente dabei

der Elektronenspin desElektrons in der

äuße rsten Schale.Die Forscher glauben,

dass bei diesem Aufbau die Elektronen

derinneren SchalenStörungen abschir-

men.Sie würden wie eine Grundierung

auf der unvollkommenen Oberfläche des

Quantenpunktes wirkenund Unebenhei-

tenglätten ,spekuliertRossLeon einer

der Autorender Studie. Dasverleihe dem

Elektron i nder äußeren SchaleStabilität.

Ein weiterer Pluspunkt der Silizium-

Quantenbitsgegenüber anderen Qubit-

Architekturen: Sie funktionieren prinzi-

piell unter alltagsüblichen Bedingungen,

insbesondereauchbei Raumtemperatur.

Der Quantencomputer vonGoogle

„Sycamore“ etwa nutzt supraleitende

Schaltkreise als Qubits, derenquanten-

mechanische Eigenschaften er st bei Tem-

peraturen nahe dem absolutenNullpunkt

auftr eten, beirund minus 270 GradCelsi-

us. Mit insgesamt 53verschalteten Qu-

bits istder Apparat der bislanggrößte

Quantencomputer:Eine Berechnung, für

die herkömmliche Hochleistungsrechner

ungefähr zehntausend Jahregebraucht

hätten, schaffteerinzweihundertSekun-

den. Allerdings taugt „Sycamore“ bislang

nur für eine spezielle Aufgabe,und die

tiefeBetriebstemperatur sprichtgegen

eine künftig eVerwendung im Alltag. Qu-

bits auf Siliziumchipskönnten daher eine

brauchbarereAlternativedarstellen, soll-

te es tatsächlichirgendwanngelingen, sie

in großer Anzahl zu verschalten und

nachBeliebenzumanipulieren.

JANOSCHDEEG

Der Quantencomputer für den Alltag?

„KünstlicheAtome“ auf Siliziumchips dienen alsrobuste Recheneinheiten für eine neue Qubit-Architektur

I

nder letzten Woche dürften
TausendevonFrauen schlaflo-
se Nächte durchwachthaben.
Die aktuelle mediale Hatz auf
das Wehenmittel Misoprostol–
der Handelsname istCytotec –
und dessen Anwendung in der Geburts-
hilfewar geeignet, Schwangereund Müt-
termassiv zu ängstigen. Die öffentliche
Darstellung ließ die Geburtshelfer als
Hasardeureerscheinen, die Schwange-
renohne Skrupel eine nicht zugelassene
Substanz verabreichten und so das Le-
ben vonMutter und Kindgefährdeten.
Wasstimmt, undwasist Pa nikmache?
Misoprostolähnelt den imKörper vor-
kommenden Prostagla ndinen, die für
die Schmerzvermittlung, aber auchfür
die ArbeitvonglattenMuskeln vonBe-
deutungsind, wie sie in Darmund Ge-
bärmuttervorkommen.Das Mittelwar
zunächstzur BehandlungvonMagenge-
schwüren zugelassen worden. Aller-
dings entdeckteman durchZufall, dass
es auchdie Gebärmutter anregt–und
damit eingeeignetes Medikamentdar-
stellt, eine Geburteinzuleiten.
Zu diesem Zweckwar es in Deutsch-
land einmal zugelassenworden, aller-
dingswurde esvomHersteller2006 vom
Marktgenommen.Weil es zugefährlich
war, sagen die aktuellen Medienberichte,
waszurSkandalisierung passt.Aus Renta-
bil itäts gründen, sagen vieleKenner des
Marktes.Undineinem Expertenbrief der
Schweizerischen Gesellschaftfür Gynäko-
logieund Geburtshilfelässt sichdies so-
garschwarz auf weiß nachlesen.
In anderen Ländernist Misoprostol
nachwie vorfür die Geburtseinleitung zu-
gelassen,etwa in Frankreichoder in skan-
dinavischen Ländern. „In Dänemarkhält
man es beispielsweise für derartunbe-
denklich, dassdie Geburtskliniken den
Schwangeren die Tabletten sogar mit
nachHause geben zur Geburtseinleitung.
Dortwartensie völlig ohne jedeÜberwa-
chung, ob es mit der Geburtlosgeht“,
weiß SvenKehl, Professor und Leiter der
GeburtshilfeamUniversitätsklinikum Er-
langen.Nachdem infolgeder anklagen-
den Medienberichtezahlreiche Panikan-
rufe vonbesorgten Mütternund Schwan-
geren dieKlinikeninganz Deutschland
erreichten, hat er zusammen mit Michael
Abou-Dakn, dem Chefarzt der Geburts-
klinik imSt.Joseph Krankenhaus in Ber-
lin, für die Deutsche Gesellschaftfür Gy-
näkologie und Geburtshilfe(DGGG)
und anderegroße Fachgesellschaften
eine Stellungnahmeverfasst.Darin wei-
sen sie darauf hin, dassauch hierzulande
das Wehenmittel als sowertvoll erachtet
wird, dassEnde 2020 in Deutschland die
Zulassung eines Misoprostolpräparates,
das in anderen Ländernbereits auf dem
Markt ist,gestarte twerden soll.
Nicht nur wird Misoprostolinzahlrei-
chen Ländernweltweit häufig undganz
regulärverwendet, dieWeltgesundheits-
organisation(WHO) hat esgerade we-
genseiner gutenNutzen-Risiko-Bilanz
in der Geburtshilfeauf die Liste der un-
verzichtbaren Medikamentegesetzt.
„Wir verfügen über mehr als 150Studien
und Übersichtsarbeiten, die die Sicher-
heit und EffizienzvonMisoprostolbele-
gen“, sagtKehl. Verglichen mit anderen
Wehenmitteln, zum Beispiel dem Hor-
mon Oxytocin, lässt sichmit Misoprostol
eher eine natürliche Geburtherbeifüh-
renund einKaiserschnitt zuverlässiger
verhindern.Das geht zum Beispielaus ei-
nem Übersichtsbeitrag der Cochrane-Ge-
sellschafthervor. „Wichtig istaußerdem,
dassMisoprostoldie Bronchiennicht ver-
krampfen lässt und deshalb auchbei
Schwangeren, die an Asthma leiden, an-
gewendetwerdenkann“, betont der Ge-
burtshelfer.Gleichzeitig nennen viele

Frauenärzteals Vorteil, dassdas Wehen-

mittel alsTablette eingenommenwerden

kann. Es gibt zwar Gele, die ebenfalls in

die Scheide eingebrachtwerden, um die

Gebärmutter zuWehen anzuregen. Aller-

dings besteht hier die Gefahr,dasssie In-

fektionen denWegbereiten. Daskann

besondersdann,wenn dieFruchtblase

geplatzt ist, demUngeborenengefähr-

lichwerden. Misoprostolbewährtsich

vorallem dann,wenn der Muttermund

der Schwangeren, durch den das Kind

aus der Gebärmutter in den Geburtska-

nal hinaustritt, nochnicht geöffne tist.

Hierfür gibt es auchmechanischeVer-

fahren, die den Muttermund mit Hilfevon

Druc kdurch einen Ballon dehnenhelfen.

Dennochkommt man überwiegend nicht

um Medikamenteherum. Eine umfassen-

deAuswertungzahlreicherwissenschaftli-

cher Studien schließt daher mit dem un-

zweideutigenFazit: „Die Anwendungvon

Misoprostolist eineeffektiv eund sichere

Methode zurGeburtseinleitung inTermin-

nähe.“ Soverwundertesnicht, dassMiso-

pros tolinden meistengeburtshilflichen

Abteilungen eingesetzt wird.Unddiejeni-

gen, die auf denEinsatzverzichten, tun

diesaus juristischen Gründen, nichtetwa

weil sie medizinische Bedenkenhätten.

Wo alsoliegt dasProblem?Nicht in

der Substanz, sonderninder Anwen-

dung, sagen Geburtshelfer. „Es gibtkei-

ne einheitlichenVorgabe ninden Leitli-

nien.Undfür Studien, dieverschiedene

Dosierungenvergleichenkönnten,hätte

man in derVergangenheit niemalsein

Ethikvotum erhalten“,beschreibtKehl

das Dilemma.Eine der Empfehlungen

lautet, Misoprostolineiner Dosisvon25

Mikrogramm alle zweiStunden zuverab-

reichen, aber das istkeineswegs ein Dog-

ma. Dassdie Anwendunghierzulande

höchstuneinheitlicherfolgt,belegt eine

Studie derUniversitätsfrauenklinikAa-

chen. EtwazweiDrittel derKliniken,

die an der Befragungteilnahmen, setz-

tenMisoprostolzur Geburtseinleitung

ein,aber nur35Prozentwendete ndas

vonWHO undDGGGempfohlene Sche-

ma an. Das istjedochnicht ungewöhn-

lich, es spiegelt wider,dasseskeinefes-

tenRegeln zurVerabreichung gibt,we-

der national nochinternational. „Er-

schwertwirddie Situation dadurch,dass

es keine Evidenz gibt,wie die Schwange-

re unddas Kind überwachtwerden soll-

ten“, räumtKehlein. In Deutschland

würde mannie eine Mutterunter Miso-

pros tolnachHause schicken, sondern

immer dieHerztöne de sKindesüberwa-

chen. In anderen Ländernhat man da-

mit kein Problem undgeht mi tder Sub-

stanzweit sorgloser um.

Zu den Risiken zählen sogenannteWe-

henstürme, die nicht immer mitwehen-

hemmenden Mitteln gestopptwerden

können. Allerdings wirkten sichdie Kom-

plikationen bisher in zahlreichen Beob-

achtungen nicht auf die Gesundheitvon

Mutter und Kind aus.Unklar ist, ob Miso-

pros toleher als anderewehenfördernde

Mittel zum Einreißen der Gebärmutter-

muskulatur führenkann –sofer netwa

eine Schwangerebei früheren Geburten

einenKaiserschnitt hatteund daherwo-

möglichdie Narbe anfälliger ist. Um die-

ser potentiell lebensbedrohlichenKom-

plikation zu begegnen, istesuntersagt,

MisoprostolindieserKonstellation zu

verabreichen.

Warum–und dies istdie Frage, die ei-

gentlichalle interessieren sollte–

brau chtman überhaupt einMittel zur Ge-

burtseinleitung? Zwanzig Prozent aller

Schwangerenkommen in die Situation,

dassdie Schwangerschaftdringen dbeen-

detwerden muss. Sei es, dassesdem

Kind schlechtgeht, weil es über die Pla-

zenta nicht mehr genügend versorgt

wird. Sei es, dassder Geburtstermin

schon zu langeüberschritten istund man

eine Übertragung fürchtet. Also benöti-

genmehr als 150 000 Schwangereim

Jahr in Deutschland eine Einleitung ih-

rerGeburt. Da in vielenFällen Misopro-

stol das Mittel derWahl darstellt, lässt

si ch hochrechnen,welcher Erklärungsbe-

darfdemnächstauf die Geburtshilfe-Ab-

teilungen zukommt.

Unsichtbarer Ölteppich

DiegrößteÖlkatastrophe deramerikani-

schen Geschichtewar wohl nochgrößer

als gedacht .Bei dervorzehn Jahrenim

Golf vonMexikoexplodiertenPlattform

„Deepwater Horizon“ sindfast drei Mo-

nate lang fast800 Millionen LiterÖlins

Meer geflossen. DieverschmutzteFläche

be rechneteman anhandder Sa tellitenda-

tenauf 150 000 Quadratkilometer. Tat-

sächlichaber, so schließenForscher um

Igal Berenshteinvonder Universityof

Miami,war dieFläche desvongiftigen

polyzyklischen aromatischenKohlenwas-

serstoffenverschmutzten Wassersein

Drittel größer.NachAuswertungvon

Meeresproben entlangder Golfküsten

und der Berechnung mitStrömungsmo-

dellen hatsichgezeigt:Ein Großteil des

auchvon Fischen aufgenommenenMate-

rials warunterhalb der für Satelliten

sichtbarenWasser ströme bis an dieSüd-

spitzeFloridas und in denNordwesten

bisTexas transportiertworde n–Hunder-

te Kilometerweiter ,als man bislang ange-

nommenhat. jom

Asymmetrisches Gehirn

Die linkeund rechte Hirnhälfte sind bei

Menschenaffenauchasymmetrischge-

baut.Langedacht eman, die Spezialisie-

rung der Hirnhälften, etwa die Sprachver-

arbeitung auf der linken Seite, sei erst

nachder Abspaltung des Menschenvon

der Hominiden-Linie entstanden. For-

scher um Simon Neubauer vom

Max-Planck-Institut für EvolutionäreAn-

thropologieund derUniversitätWien ha-

ben in „ScienceAdvances“gezeigt, dass

der Menschsogar amwenigstenkonstant

istinseiner Hirnlateralisierung,vergli-

chen mit Gorilla, Orang-Utan und Schim-

panse. jom

Tragbares Kraftpaket

Puls -und Bewegungsmesser oder EKG-

Sonde im Sportshirt,Temperatursenso-

rensowie Navigationssysteme in derTrek-

kingjacke –auchtragbareElektronik be-

nötigt leichteund elastische,vorallem

aber leistungsfähigeStromquellen. Che-

mikervomUniversity CollegeinLondon

haben einen Superkondensator entwi-

ckelt, der offenkundig all diese Anforde-

rungen erfüllt.Die Stromquelle, die mit

den Doppelschicht-Kondensatorenver-

wandt ist, lässt sichohne Probleme um

180 Gradverbiegen und hat eine mit mo-

dernen Bleibatterienvergleichbarehohe

Energiedichtevon 88,1Wattstunden pro

Liter .Normale Superkondensatorenkä-

men nur auf einZehntel diesesWertes,

schreiben ZhuangnamLiund seineKolle-

genin„NatureEnergy“. Grund für den

Rekordwert seien die Elektroden, diege-

genüber früheren Modellen aus dünnen

Graphitschichten, sogenanntem Gra-

phen, bestünden. In denPorendes Gra-

phenskönnten die Ionen, die für den La-

dungstransportsorgten, optimaleingela-

gert werden. mli

Dieser Superkondsator soll es mit einer

Bleibatterie aufnehmen können. FotoZ.Li

Misoprostolist kein

ConterganimKreißsaal

Wissen inKürze

Jüngste Berichteüber einWehenmittel haben Schwangereeher

verunsichertals aufgeklärt.VonMartina Lenzen-Schulte

Gigant der Hirsche

Foto Interfoto

Warten aufsKindgeht nicht

immer: Etwajede fünfte Geburt

wirdkünstlicheingeleitet.

FotoColourbox