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Bei zwanzig Prozent der untersuchten Gene variierte die Expression zwischen Mensch und Schimpanse in Hirn- und Lebergewebe. Von den über tausend Genen für olfaktorische Rezeptoren erwiesen sich mehr als 60 Prozent als defekt und funktionslos.

Dies passt zu den Arbeiten Cargills und Clarks, die ja ebenfalls eine beschleunigte Evolution bei den olfaktorischen Proteinen registriert hatten.

Noch ist das Bild verschwommen. Aber die Molekularbiologen sind ja auch erst am Anfang ihrer genetischen Vergleiche von Mensch und Schimpanse.

Nachdem die Genome beider Spezies nun fast vollständig vorliegen, dürfte es nur noch eine Frage von wenigen Jahren sein, bis im Einzelnen deutlich wird, was den Homo sapiens vom Schimpansen unterscheidet und die genetische Grundlage unseres Menschseins ist.

Henning Engeln ist promovierter Biologe und lebt als freier Wissenschaftsjournalist in Hamburg. Fisch ist teuer geworden.

Zudem stammt Anchovis sowie Sardinen und deren das Angebot auf den Märkten aus im- Verwandte, extrem rar geworden ist.

Auf dem Schon seit Jahren plädieren NaturEis liegen Zackenbarsch aus der Karibik schützer und einsichtige Politiker für oder Gambas aus Bangladesh.

Der Ka- verschärfte Fangquoten und die Einbeljau kommt aus dem Pazifik statt aus richtung von Meeresschutzgebieten. So subventioniert die Europäoder Mittelmeer gefangen.

Von einem anderen Drama merkt der ische Union weiterhin die Überfischung Verbraucher dagegen nichts: Der Ge- durch Steuergelder in Millionenhöhe.

Pläne zur Roten Liste. So will das italienische UmweltmiRegionen — kommt der Säuger fast nicht nisterium die artenreichen Gewässer mehr vor.

Dabei war er, wie sein Name um Ischia unter Schutz stellen. Ob es sich damit innerschon andeutet, halb der Regieeinst sehr häufig.

Fakten verbindet? Sie haben dieselHoffen lässt zube Ursache: die dem das in Überfischung der Kraft getretene Vom Aussterben bedroht: Meere.

Im Mittelmeer ist die Situa- schen unterzeichnet haben — allerdings tion noch schlimmer. Darunter leiden fehlen Griechenland, Italien, Frankreich nicht nur wir Verbraucher, sondern viel und die Türkei.

Das belegt unter anderem die neue tenkonferenz im Herbst wird über Studie eines internationalen Forscher- einen Management-Plan zum Schutz teams unter Giovanni Bearzi, Gastpro- des Gemeinen Delfins beraten.

Danach sind in der nördlichen Adria, wo dass Ökologie und Ökonomie kein GeGruppen aus fünfzig bis siebzig Delfi- gensatz seien, mag manchmal übernen einst ein häufiger Anblick waren, strapaziert werden.

Aber in der heutiheute mit viel Glück allenfalls noch ver- gen Krise der Fischerei trifft es fraglos einzelte Tiere anzutreffen. Der drasti- zu.

Muss erst der Delfin im Mittelmeer sche Rückgang beruht dabei nicht auf völlig ausgerottet sein, bis Fischereidem unabsichtlichen Beifang der Säu- wirtschaft und Politik das begreifen?

Den Preisträgern gelang eine bedeutende Verbindung zwischen Analysis und Topologie. Von Michael Joachim E s gibt keinen Nobelpreis für Mathematik.

Erst schloss die norwegische Regierung die Lücke, die Alfred Nobel gelassen hatte: Fortan soll die Niels-Henrik-AbelGedächtnisstiftung einmal im Jahr den mit 6 Millionen norwegischen Kronen Euro dotierten Abelpreis für hervorragende wissenschaftliche Leistungen im Fach Mathematik vergeben.

Während der Anlass zur Gründung dieser Stiftung der Der erste Laureat war im vergangenen Jahr Jean-Pierre Serre.

In diesem Jahr nutzt die Stiftung die in den Statuten vorgesehene Möglichkeit, den Preis auf zwei oder mehrere Mathematiker aufzuteilen, die eng verwandte grundlegende Beiträge erbracht haben.

Ausgezeichnet werden Michael F. Atiyah und Isadore M. Fruchtbare Begegnung Singer, in Detroit geboren, promovierte an der Universität Chicago und kam zum Massachusetts Institute of Technology MIT , wo er nun schon seit vielen Jahren Professor ist.

Er beschäftigte sich zunächst mit der Operatortheorie, die man als eine natürliche Weiterführung und Spezialisierung der Analysis ansehen kann.

Dass Singer im Frühjahr bei einem Gastaufenthalt in Oxford auf den fünf Jahre jüngeren Michael Atiyah traf, erwies sich als Glücksfall für die Mathematik.

Atiyah, in London geboren, hatte zuvor in Cambridge studiert und gelehrt, war gerade frisch von dort nach Oxford gekommen und arbeitete eigentlich auf einem ganz anderen Gebiet als Singer.

In den ersten Jahren seiner ilä jg ä h i e s e n r g d t: Erhielten den Abelpreis für die Entdeckung und den Beweis eines Satzes, der Topologie, Geometrie und Analysis verknüpft und Brücken zur Physik sch Michael F.

Atiyah links und Isadore M. Singer rechts. Funktionen mit ähnlichen Werten sind eng benachbarte Punkte in diesem Funktionenraum.

Generell lassen sich geometrische Begriffe auf Funktionenräume übertragen. Ein besonders interessanter Spezialfall sind die linearen Differenzialoperatoren: Sie bilden eine Funktion auf ihre erste, zweite oder noch höhere Ableitung beziehungsweise auf eine Linearkombination dieser Ableitungen ab.

Ein Standardproblem der Analysis ist das Lösen einer Differenzialgleichung. In Räumen aus herkömmlichen Punkten gilt: Wenn eine lineare Abbildung auch nur einen Punkt, der nicht ohnehin der Nullpunkt ist, in den Nullpunkt überführt, dann lässt sie den ganzen SPEKTRUM DER FORSCHUNG AKTUELL Der Indexsatz von Atiyah und Singer 1 0,5 Funktioneräum e sind im Allgemeinen allerdings unendlich-dimensional und die Verhältnisse daher etwas komplizierter.

Aber es gibt keine Funktion, die für ihn unerreichbar wäre; denn jede Funktion lässt sich als zweite Ableitung einer anderen ausdrücken.

In einem unendlich-dimensionalen Funktionenraum können — im Unterschied zum endlich-dimensionalen Raum — also die Dimension des durch einen Differenzialoperator zu null gemachten Teilraums — in unserem Beispiel 2 — und diejenige des unerreichbar gewordenen Teilraums — im hier betrachteten Fall 0 — verschieden voneinander sein.

Die Differenz zwischen beiden bezeichnet man als analytischen Index des Differenzialoperators. Diese Differenz kann allerdings nur dann gebildet werden, wenn die Dimensionen der beiden Teilräume endlich sind.

Und statt Funktionen, die auf einer Linie definiert sind, kann man auch Funktionen auf komplizierteren geometrischen Objekten Mannigfaltigkeiten studieren — etwa einem Kreis oder Torus.

Auch in diesen Fällen lässt sich der analytische Index eines Differenzialoperators definieren; er ist allerdings viel schwieriger zu berechnen.

Dieser ist vergleichsweise schwer zu definieren, sodass ich es hier gar nicht versuchen möchte. Er ist aber weitaus besser berechenbar, und die Geometrie der zu Grunde liegenden Mannigfaltigkeit geht wesentlich mit ein.

Viele nützliche Eigenschaften des topologischen Index folgen direkt aus seiner Definition. Der Indexsatz von Atiyah und Singer besagt nun, dass diese beiden Indizes übereinstimmen.

Zudem enthält er die Indexformel der zwei Mathematiker, die angibt, wie man den topologischen Index aus gut verfügbaren geometrischen Daten explizit berechnen kann.

In einem solchen Fall liegen etwa die Bilder aller Punkte des dreidimensionalen Raums sämtlich auf einer zweidimensionalen Ebene oder einer eindimensionalen Geraden oder sogar im Nullpunkt.

Alle anderen Punkte sind nicht Bildpunkte der Abbildung. Über den vertrauten dreidimensionalen Raum hinaus gilt für Räume mit beliebig aber endlich vielen Dimensionen: Wenn eine lineare Abbildung in einem n-dimensionalen Raum k Dimensionen zu null macht, sind auch k Dimensionen für diese Abbildung unerreichbar.

Eine besonders abstrakte Weise, geometrische Objekte zu studieren, ist die Topologie. Atiyah hatte schon, teilweise zusammen mit Friedrich Hirzebruch aus Bonn, einige wichtige Resultate und Konzepte aus der algebraischen Geometrie in die Topologie übertragen können; und nachdem Hirzebruch den so genannten Signatursatz bewiesen hatte, lag es nahe, nach einer Aussage wie der des Indexsatzes zu suchen siehe Kasten links.

Im- und Export von Erkenntnissen Eben über solche Kenntnisse verfügte Singer. Schon ein halbes Jahr nach ihrer ersten Begegnung, also im Herbst , hatten sie ihren Indexsatz und einen Beweis dafür gefunden.

Damit war eine wichtige Brücke zwischen Topologie und Geometrie einerseits und Analysis andererseits geschlagen. Fortan diente die Brücke dazu, Erkenntnisse aus einem Teilbereich der Mathematik in den jeweils anderen zu übertragen.

Mit dem topologischen Index sich dieser Unterschied ohne kgriff auf die konkrete Form der T ken.

Ende der er Jahre gerieten diese Ergebnisse ins Blickfeld der theoretischen Physiker. Es stellte sich heraus, dass man mit ihrer Hilfe Phänomene in der Quantenphysik erklären kann, insbesondere im Bereich der Eichtheorie und der durch die Quantisierung begründeten Theorie der Anomalien.

Für Atiyah und Singer kamen diese Anwendungen zunächst völlig unerwartet. Dabei wurden verschiedene moderne Konzepte der Mathematik in die Nachbardisziplin importiert; andererseits avancierten physikalisch motivierte Themengebiete zu bedeutenden Gegenständen aktueller mathematischer Forschung.

Dazu gehörte zum Beispiel Aus urheberrechtlich Bilder leider nicht online zeigen. Mit ihrer Hilfe gelang Simon K.

Atiyah und Singer sind für ihre Verdienste schon vielfach geehrt worden. Atiyah wurde mit der Fields-Medaille ausgezeichnet.

Der Abelpreis, den beide am Mai in Empfang nehmen durften, bildet nunmehr den krönenden Abschluss ihres beeindruckenden mathematischen Werdegangs.

Anzeige U MWELT Katastrophe in Raten Eine neue Studie dokumentiert am Beispiel der Exxon-Valdez-Havarie vor 15 Jahren die schädlichen Langzeitwirkungen einer Ölpest.

Damals liefen 47 Tonnen Schweröl aus, weitere Tonnen sanken mit dem Wrack und lauern seither als ökologische Zeitbombe in Meter Tiefe.

Solche spektakulären Unglücksfälle, durch die Medien augenblicklich verbreitet, lösen hektische Aktivitäten aus. Umwelt- und Katastrophenschützer eilen herbei, die Regierung verspricht Unterstützung für örtliche Fischer und Hoteliers, Vorwürfe und Forderungen an die Verursacher und Behörden werden laut.

Im März ergossen sich aus dem Bauch des gestrandeten Rie- d ö l r E K ü tG s e n lisc rö sentankers 42 Millionen Liter Rohöl in den Prince William Sound.

Bis heute wehrt der Konzern Schadenersatzansprüche von tausenden Fischern ab. Er verweist auf die optisch wiederhergestellte Landschaft und preist die robuste Gesundheit der Natur.

Einen Langzeitschaden durch das ausgelaufene Öl gebe es nicht. Das Massensterben von tausenden Meeressäugern und hunderttausenden Seevögeln in den ersten Tagen der Ölpest war demnach erst der Anfang.

Der ü e n re n n kö irIh ih B ilG d ld ie n e n n ed r w Aus urheberrechtlic nicht online zeigen. In hen blieben aber Ölreservoirs, die bis heute Umweltgifte absondern.

Exzitonen eignen sich daher ideal zur Herstellung winzig kleiner Laser — etwa zum Abspielen von Compact Discs oder für die Lichtstrahlen von Laserpointern.

Von Stefan Maier E s treibt sich in jedem CD-Spieler, in Leuchtdioden und vielleicht auch in den Quantencomputern der Zukunft herum. Ich darf vorstellen: das Exziton.

Allerdings währt sein Auftritt in der Regel nur kurz. Sie sind nämlich nicht nur kurzlebig, sondern auch winzig.

Dieses ist im Valenzband des Halbleiters zurückgeblieben, nachdem Bergartige Strukturen veranschaulichen die gemessene Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Exzitons oben und eines Bi-Exzitons unten im Innern eines Quantenpunktes.

Das Exziton beansprucht mehr Platz, weil es wegen seiner kleineren Masse beweglicher ist. Als Konsequenz ihrer Studie plädieren die Autoren für eine gründlich geänderte Sicht auf die Folgen einer Ölpest: Das Öl wirkt nicht nur ein paar Tage lang akut toxisch, erstickend und verklebend.

Selbst in geringen Mengen schwächt es über Jahre hinweg einzelne Spezies und vernichtet ganze Ökotope. Brachiale Säuberungsaktionen, bei denen die zähe schwarze Masse einfach abgespült und nicht wirklich beseitigt wird, sind reine Kosmetik und richten oft mehr Schaden an als das Öl selbst.

Michael Springer ist ständiger freier Mitarbeiter bei Spektrum der Wissenschaft. Loch und Elektron können wandern, bleiben wegen ihrer gegensätzlichen Ladung aber aneinander gebunden und ziehen sich an.

Wenn sie sich nahe genug kommen, umkreisen sie sich in einer Art Paarungstanz. Nur Sekundenbruchteile später — nach wenigen Tanzschritten — kommt es zur Vereinigung: Das Loch im Valenzband wird gefüllt, und ein Lichtblitz besiegelt das Ende des Exzitons.

Das hängt damit zusammen, dass auf Linsen und Lichtstrahlen basierende Mikroskope dem Beugungslimit der Optik unterliegen. Als Erstes überlegten sich die Wissenschaftler, wie sie die Teilchen in kontrollierter Weise erzeugen und für die Beobachtung festhalten könnten.

Die Erzeugung der Elektron-LochPaare ist im Prinzip sehr einfach: Beleuchtung des Chips mit rotem Laserlicht genügt.

In diesem speziellen Fall allerdings mussten die Forscher mehr Aufwand treiben, wollten sie doch Exzitonen nur in einem einzelnen Quantenpunkt und nicht in der ganzen Galliumarsenid-Schicht anregen.

Ein gewöhnlicher Laserstrahl kam da als Lichtquelle nicht in Frage, weil er — wiederum wegen des Beugungslimits — nicht eng genug fokussiert werden konnte.

Das japanische Team benutzte daher eine Glasfaser, der es durch Ätzen mit Flusssäure zu einer extrem feinen Spitze verholfen hatte.

Beobachtung im Käfig Diese war mit rund zwanzig Nanometer Durchmesser nur etwa ein Fünftel so breit wie der Quantenpunkt. Damit hatten die Forscher das Beleuchtungsproblem gelöst: Sie speisten einen roten Laserstrahl in die Faser ein und brachten sie dicht über den Quantenpunkt.

Mit einem kurzen Laserblitz von nur wenigen Mikrowatt erzeugten sie dann jeweils ein Exziton. Die japanischen Physiker wiederholten diesen Versuch unzählige Male und ermittelten für jede Position der Spitze auf dem Quantenpunkt, wie oft sich das Exziton gerade dort vereinigte.

Diese Karte lieferte aber zugleich ein Porträt des Exzitons. Nach den Gesetzen der Quantenmechanik ist sie nämlich nichts anderes als das Quadrat der Wellenfunktion, durch die das subatomare Teilchen vollständig charakterisiert wird.

Auf dem Porträt erkennt man einen kleinen Berg, dessen Gipfel im Zentrum des Quantenpunktes liegt. Alle Artikel sind im Volltext recherchierbar und lassen sich ausdrucken.

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Sie untersuchten die Elektron-Loch-Paare nämlich nicht nur einzeln, sondern auch im Doppelpack. Bei den Bi-Exzitonen erhielten sie einen schmaleren und steileren Berg für die Aufenthaltswahrscheinlichkeit.

Nach diesem Erfolg ruhen sich Matsuda und seine Kollegen keineswegs auf ihren Lorbeeren aus. Vielmehr basteln sie schon an komplizierteren Anordnungen von Quantenpunkten und anderen Halbleiterstrukturen, die sie dann mit ihrer Abbildungsmethode untersuchen wollen.

Ihr Fernziel ist es, die Eignung dieser Gebilde für die Darstellung und Verarbeitung von Quantenbits auszuloten: den Grundeinheiten zukünftiger Quantencomputer.

Doch jetzt schon werden Studenten froh sein, sich endlich ein Bild vom unanschaulichen Exziton machen zu können.

Stefan Maier ist promovierter Physiker und forscht am California Institute of Technology in Pasadena.

Der Ölpreis erreichte Anfang Juni Rekordwerte. Tankstellenpächter spürten Kaufzurückhaltung an den Zapfsäulen, sogar die globalen Aktienmärkte notierten branchenübergreifend schwächer.

Der Trend zur Verteuerung des wichtigsten Energieträgers scheint unaufhaltsam. Auf einmal wird allenthalben die prinzipielle Frage debattiert, wie lange das schwarze Lebenselixier der Weltwirtschaft überhaupt noch reichen kann.

So prognostiziert der angesehene Erdölgeologe Colin J. Campbell, schon gegen Ende unseres Jahrzehnts werde die jährliche Weltölproduktion bei 25 Milliarden Barrel ihren Höhepunkt erreichen und danach wegen beginnender Er- schöpfung der Vorräte bis ziemlich steil auf rund ein Viertel abfallen.

Gegen solche Prognosen opponiert ein Mann der Erdölwirtschaft ganz entschieden: Leonardo Maugeri, beim italienischen Energiekonzern Eni zuständig für die Firmenstrategie, hält Campbell genüsslich vor, der habe seine Schätzung der letztlich gewinnbaren Ressourcen mit den Jahren immer wieder nach oben korrigieren müssen Science, Wer dem dissonanten Chor der Experten lauscht, hört eine wiederkehrende Grundmelodie heraus: Nicht das Öl geht derzeit zur Neige, wohl aber das billige Öl.

Bei einem jährlichen Weltbedarf von 30 Milliarden Barrel und ge- lq lrn e u. Ö ä t G ü d k ö ir r n e n n e n w Noch sprudeln die Doch wie lange die Vor reichen, ist unter Experten umstritten.

Mehrere Jahrzehnte sind für Ökonomen eine Ewigkeit, für Geologen aber nur ein Augenblick. Selbst wenn neue Entdeckungen geologischer wie technologischer Art dem schwarzen Gold noch einen zusätzlichen Aufschub von einigen Jahrzehnten verschaffen — historisch betrachtet neigt sich die Ära einer erdölbasierten Weltwirtschaft unwiderruflich dem Ende zu.

Die brisante Lage im Nahen Osten gibt einen Vorgeschmack auf drohende globale Verteilungskämpfe um das knapper werdende Gut. Höchste Zeit, die Weltwirtschaft mit allen energietechnischen Mitteln von ihrer Ölabhängigkeit zu lösen.

Zum Thema Energiesparen — nicht nur beim Benzinverbrauch — haben Wissenschaft und Technik eine ganze Menge ungenutzter Ressourcen anzubieten.

Von Dirk M.

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