Ideen für die Zukunft – Die Natur als Vorbild

Auf Flugreisen komplett verzichten? Ein hehres Ziel, aber schlicht Utopie. Auch wenn jeder Flugzeugpassagier einen rund fünfmal höheren Ausstoß an Kohlendioxid verursacht, als er es bei gleicher Reise mit Bus oder Bahn tun würde. Das Problem von Flugreisen heißt: Effizienz. Die Grundkonstruktion eines Flugzeugflügels hat sich seit Otto Lilienthal nur wenig verändert. Letztlich ist er eine exakte Kopie der Natur – den Flügeln der Vögel abgeschaut. Ausgerechnet ein Meeresbiologe ist jetzt dabei, das Fliegen möglicherweise zu revolutionieren – mithilfe einer Buckelwalflosse.
Tuberkel, die wellenförmigen Auswüchse an den Seitenflossen von Buckelwalen, lassen die Meeressäuger extrem effizient schwimmen. An den Flügeln von Flugzeugmodellen sorgen die Tuberkel für etwa 20 Prozent Energieersparnis, weniger Lärm und erhöhte Flugstabilität. Fazit: Die Tuberkel-Technologie verspricht, die Effizienz von Flugzeugen erheblich zu steigern und Fliegen sicherer zu machen. Ein enormer Fortschritt dank einer originellen Idee und eines genauen Blicks in die Natur.

Nicht eine einzige Erfindung des Menschen kann bis heute mithalten mit dem, was Milliarden Jahre Evolution hervorgebracht haben. Beispielsweise die Spinnen. Ihre Netze bestehen aus einem einzigartigen Material: Spinnenseide. Sie ist für die Forschung von besonderem Interesse. Spinnenseide ist viermal belastbarer als Stahl. Zudem äußerst elastisch und biologisch abbaubar! Eigentlich perfekt für Kleidung und Schuhe. Nur Spinnen eignen sich nicht zur Massentierhaltung. Aber Spinnenseide lässt sich synthetisch herstellen. Dazu wird aus dem Erbgut der Spinne das Stück DNA kopiert, das für die Bildung von Spinnenseide verantwortlich ist. Eingesetzt in das Erbgut von Bakterien, produzieren diese dann das Spinnenseiden-Protein. In einer Lösung kristallisieren die Proteine zum ersten künstlich hergestellten Spinnenfaden. Je nach Bedarf ließe sich der Faden industriell weiterverarbeiten, um maßgeschneiderte Produkte herzustellen. So könnten viele Gewebe aus Kunstfaser ersetzt werden. Sogar schusssichere Westen sollen mithilfe der Spinnenfäden aus dem Labor noch sicherer werden. Bei der künstlichen Spinnenseide gibt es, im Gegensatz zu Kunstfasern, keinen Plastikabrieb, der unsere Umwelt belasten könnte.

Bildquelle: dpa

Die Besiedlung von Schiffsrümpfen durch Algen, Seepocken und Muscheln nennt man Biofouling. Egal ob Schiff, Ölplattform oder das Fundament einer Windturbine – die kleinen Meeresbewohner verursachen erhebliche Schäden. Schiffe zum Beispiel verbrauchen aufgrund von Biofouling jährlich mehr Treibstoff – im Wert von bis zu 20 Millionen Euro. Um das zu verhindern, werden heute spezielle Lacke auf den Rumpf aufgetragen. Eine giftige, biozidhaltige Beschichtung, die sich allerdings über die Zeit langsam auflöst und ihr Gift ins Wasser entlässt. Eine schleichende Katastrophe, die nun ein Niederländer mit einem genialen Trick abwenden will, inspiriert vom Seeigel.
Auf den Stacheln von Seeigeln setzen sich nämlich keine Algen oder Seepocken an, sie sind frei von natürlichem Bewuchs. Dieser Effekt lässt sich auch auf Schiffsrümpfe übertragen: Ein Anti-Fouling-Teppich – eine Faserbeschichtung aus Klebstoff und Stacheln aus Nylonfasern – als Folie auf den Bootsrumpf geklebt, soll den Bewuchs verhindern. Die selbstklebende Folie, die den Teppich am Bootsrumpf fixiert, hält fünf Jahre. Und damit sogar länger als jeder giftige Antifouling-Lack. Heute klebt die Faserbeschichtung bereits an Schiffen, ohne negative Einflüsse auf deren Manövrierbarkeit oder Geschwindigkeit. Das Prinzip Seeigel ist ein Erfolg.

Das Wissen der Welt für immer zu speichern ist schwieriger, als man denkt. Schrift auf Stein überdauert mehrere Tausend Jahre, Papier hält nur mehrere Hundert. Um die Daten der ganzen Welt zu speichern, braucht es digitale Medien. Aber gerade sie haben eine extrem kurze Lebensdauer. CDs, Festplatten und USB-Sticks funktionieren oft schon nach wenigen Jahren nicht mehr. Zwei Chemiker wollen dieses Problem nun lösen. Der Datenspeicher der Zukunft existiert seit Jahrmilliarden - mit dem ältesten Code der Welt. Es ist der Speicher der Erbinformation – die DNA. Die Idee der Chemiker: Sie wollen Computertechnik mit Biologie verbinden. Wenn man Informationen digital speichert, verwendet man dazu Einsen und Nullen. Sie übersetzen den digitalen Code - die Einsen und Nullen – nun in die vier Buchstaben des Lebens: A C T G – die Basenpaare des Genoms. So lassen sich Informationen, beispielsweise ein ganzes Buch, in einem DNA-Strang konservieren. Um die DNA zu schützen, wird sie in winzige Glaskügelchen gegeben. Die Forscher setzen die DNA in den Glaskügelchen hohen Temperaturen aus, um so lange Lagerungszeiten im Zeitraffer simulieren. Das Ergebnis: Die DNA - und somit auch die Information darin – haben die Belastung unbeschadet überstanden. Der Code lässt sich wieder vollständig auslesen und in die ursprüngliche Information – das Buch - zurückübersetzen. Die Dimensionen sind beeindruckend: In nur vier Milligramm DNA lassen sich so viele Daten speichern, wie alle momentan verfügbaren Filme auf YouTube – also 800 TB!
Die Möglichkeiten scheinen unbegrenzt: die Natur stand bei vielen Dingen bereits Pate, die uns im Alltag begleiten. Für die Zukunft wird der Blick in die Schatzkammer der Evolution noch wichtiger. Von der Natur lässt sich am besten abschauen, wie sich Belastungen der Umwelt vermeiden lassen.