Exzellent erklärt - Spitzenforschung für alle

Legt den Kopf in den Nacken und schaut nach oben: Was sehen wir da eigentlich, und was sehen wir noch nicht? In dieser Folge spricht Larissa Vassilian mit zwei Forschenden des Exzellenzclusters Dynaverse. Die Astrophysikerin Stefanie Walch-Gassner und der Astronom Dominik Riechers erklären, wie sich das Universum über Milliarden Jahre entwickelt hat. Dabei nutzen sie das Bild eines Films mit Szenerie, Schauspielern und schwarzen Flecken.

Es geht um Teleskope, die Jahrzehnte Entwicklungszeit brauchen, um die Frage, warum die Atacama-Wüste ein perfekter Standort ist, und um ein neues Teleskop auf 5.600 Metern Höhe, das den ganzen Südhimmel kartieren soll. Außerdem erfahren wir, wie Computersimulationen Galaxien und Sternexplosionen nachbilden, warum künstliche Intelligenz bei riesigen Datenmengen unverzichtbar wird und was es mit dunkler Energie und der Reionisation des frühen Universums auf sich hat.

Warum haben wir nach einem großen Essen trotzdem noch Lust auf ein Dessert? Diese scheinbar unlogische Frage steht im Zentrum unsrer neuen Folge, in der wir – zum dritten Mal – virtuell am Kölner Exzellenzcluster CECAD zu Gast sind.

Gemeinsam mit der Ärztin und Wissenschaftlerin Ruth Hanssen und dem Neurowissenschaftler Marc Tittgemeyer erfahren wir, warum Essen und Belohnung im Gehirn untrennbar miteinander verknüpft sind – ein evolutionäres Erbe aus Zeiten, in denen Nahrung knapp war und Zucker sowie Fett überlebenswichtige Energiereserven bedeuteten. Wir klären, warum Adipositas keine Frage von Willenskraft oder Disziplin ist, sondern messbare Veränderungen im Gehirn – etwa eine gestörte Insulinwirkung – eine zentrale Rolle spielen. Wir sprechen darüber, wieso Diäten in über 80 Prozent der Fälle scheitern, wie sich Vorlieben fürs Süße durch wiederholten Konsum regelrecht neu „verdrahten“ lassen, welche Rolle moderne Abnehmmedikamente (GLP-1-Analoga) dabei spielen können, und warum Prävention – bis hin zu politischen Maßnahmen wie einer Zuckersteuer – der wohl wirksamste Hebel ist.

Was hat die japanische Faltkunst Origami mit Energieforschung zu tun? Überraschend viel! In dieser Folge tauchen wir ein in die Welt der DNA-Nanotechnologie — ein Forschungsfeld, das die Grenzen zwischen Biologie, Physik und Materialwissenschaft verschwimmen lässt Die beiden Wissenschaftler Philipp Tinnefeld und Tim Liedl erklären, dass sich DNA nicht nur als Träger von Erbinformation eignet, sondern auch als hochpräzises Baumaterial für winzige Strukturen im Nanometermaßstab dient.

Dazu nutzen die Forscher ein Verfahren, das als DNA-Origami bekannt ist. Es hilft ihnen, DNA-Stränge so zu programmieren, dass sie sich selbst zu komplexen dreidimensionalen Formen zusammenbauen. Diese Strukturen können als Gerüste für neuartige Materialien dienen, die Licht gezielt lenken oder photonische Kristalle bilden, die künftig energieeffizientere Computer ermöglichen könnten. Gleichzeitig eröffnen sich Anwendungen in der Katalyse, der Medizindiagnostik und langfristig sogar bei intelligenten Nanorobotern.

Warum trifft der Klimawandel ausgerechnet jene besonders hart, die am wenigsten zu ihm beigetragen haben? In dieser Folge spricht Prof. Gabriele Spilker darüber, wie Klimawandel und Ungleichheit untrennbar miteinander verbunden sind. Sie erklärt, warum sich globale, soziale und zeitliche Ungleichheiten gegenseitig verstärken und weshalb Umweltkatastrophen nicht automatisch zu Protest oder politischem Handeln führen. Dabei zeigt sie, welche Rolle Bildung, Ressourcen, politische Teilhabe und Fragen der Verantwortung spielen – und warum eine wirksame Klimapolitik immer auch eine Frage der Gerechtigkeit ist.

Wie reagieren Böden, Pflanzen und Klima aufeinander – und was bedeutet das für unsere Zukunft? In dieser Folge geht es um das neue Exzellenzcluster TERRA – „Terrestrische Geo-Biosphären Interaktionen in einer sich verändernden Welt“. Gemeinsam mit der Erdsystemwissenschaftlerin Kira Rehfeld und dem Pflanzenökologen Andreas Schweiger spricht Larissa Vassilian darüber, warum die Wechselwirkungen zwischen belebter und unbelebter Umwelt entscheidend für das Verständnis des Klimawandels sind.

Die Forschenden wollen herausfinden, wie Biodiversität und Geodiversität zusammenhängen, warum Böden für den globalen Kohlenstoffkreislauf so wichtig sind und weshalb heutige Klimamodelle viele Prozesse noch nicht ausreichend abbilden können. Dabei reicht der Blick von Mikroorganismen im Boden bis zu globalen Klimaveränderungen und Millionen Jahren Erdgeschichte.

Im Mittelpunkt steht zudem ein weltweit einzigartiges Freilandexperiment im „Diversitorium“: Durch die gezielte Veränderung von Pflanzen, Böden und Klimafaktoren untersuchen Forschende, wie stabil Ökosysteme sind und wie sie auf Umweltveränderungen reagieren.