Das Thema des Wissenschaftsjahres 2009 – Forschungsexpedition Deutschland stellt den Pioniergeist der Forschung in den Mittelpunkt: Wissenschaftler überwinden Grenzen und sind Wegbereiter der Welt von morgen. Das haben sie in Deutschland und der Welt schon immer getan. Getrieben von der unbändigen Lust, wissen zu wollen. Forschung fängt mit Fragen an. Was hat die Forschung und was hat Deutschland in den letzten 60 Jahren bewegt? Wir haben 12 Fragen gesucht und 12 Antworten gefunden.

1949–1959

Passt Papier durch eine Telefonleitung?

Ja. Wobei das Papier freilich nicht à la Rohrpost durch die Leitung gepresst wird. Mithilfe einer in den Fünfzigerjahren bahnbrechenden Technologie lässt es sich aber zwischen Sender und Empfänger „fernkopieren“. Dabei wird das Original zunächst vervielfältigt, in elektronische Signale umgewandelt und durch die Telefonleitung geschickt. Am anderen Ende der Leitung werden die digitalen wieder in druckbare Informationen zurückverwandelt. Die Rede ist natürlich vom Faxgerät, früher auch treffenderweise als „Fernkopierer“ bezeichnet. Die Idee stammt von dem unermüdlichen Erfinder und Unternehmensgründer Rudolf Hell: Nachdem er schon andere elektrotechnische Geräte – wie z. B. das Fernschreibegerät „Hellschreiber“ – entwickelt hatte, brachte er 1956 das erste Kleinfaxgerät zur Marktreife.

Kann man aus Pappe Autos bauen?

Ja. Das beweist das Auto, das deshalb liebevoll „Rennpappe“ genannt wurde. Der Hintergrund: In den Fünfzigerjahren waren besonders im Osten Deutschlands die Rohstoffe knapp. Dennoch sollte in der jungen DDR mit dem „Trabant“ der Fahrzeugbau vorangetrieben werden. Als geeigneten Blechersatz entwickelte Diplom-Ingenieur Wolfgang Barthel „Duroplast“, einen preiswerten Mix aus Baumwolle und Harzpulver. Der Trabi wurde knapp drei Millionen Mal verkauft, seit er 1957 zum ersten Mal vom Band rollte. Doch die Käufer des DDR-Autos mussten geduldig sein: Die Wartezeit von der Bestellung bis zur Auslieferung betrug bis zu 14 Jahre.

1960–1969

Verändert eine Tablette die Gesellschaft?

Am 1. Juni 1961 beginnt in Deutschland eine Revolution: Mit „Anovlar“ bringt das Pharma-Unternehmen Schering die erste Antibabypille auf den europäischen Markt – zunächst vorgesehen als Medikament gegen Menstruationsbeschwerden, bei dem die „Unfruchtbarkeit während der Einnahme“ nur als Nebenwirkung im Beipackzettel erwähnt wird. Mit der Schlagzeile „Eine Pille regelt die Fruchtbarkeit“ rückt die Zeitschrift „Stern“ jedoch wenig später die vermeintliche Nebenwirkung ins Zentrum und löst damit eine öffentliche Debatte aus. Während die einen die Pille als das Symbol sexueller Befreiung und des Selbstbestimmungsrechts der Frau feierten, versinnbildlichte sie für andere den Sittenverfall und das Ende der Moral.

Wie kriegt man Computer klein?

Bevor Festplatte, DVD und USB-Stick erfunden wurden, speicherte man Daten mechanisch mit Lochkarten. Die Vorläufer von heutigen Computern waren Großrechner, die ganze Räume einnahmen. Nikolaus Joachim Lehmann wollte das ändern. Am Institut für Maschinelle Rechentechnik in Dresden schuf der Informatiker einen Computer für den individuellen Gebrauch – die Urform des „Personal Computer“, den man inzwischen in den meisten Haushalten findet. 1963 lieferte ein von Lehmann entwickelter Kleinst-Rechenautomat, der „D4a“, zum ersten Mal ein Resultat. Das Gerät war damals eine Sensation: Es war so klein, das es auf dem Schreibtisch Platz hatte. Ab 1966 wurde der Rechner in veränderter Form durch den Volkseigenen Betrieb Büromaschinenwerke Zella Mehlis in Serie hergestellt.

1970–1979

Wie werden Nierensteine zu Staub?

Indem man sie mit Stoßwellen zertrümmert. Diese Technik wurde in einem Flugzeugbau- Unternehmen erdacht und zur Marktreife gebracht. Die Ingenieure ließen sich bei ihrer Entwicklungsarbeit von einer Beobachtung inspirieren: Sie stellten fest, dass Regentropfen beim Aufprall auf die Tragflächen Haarrisse erzeugen und führten dies auf die Kraft von Stoßwellen zurück. Eine ähnliche Technik macht die Behandlung von Nierensteinen deutlich einfacher als früher. Dabei dient das menschliche Gewebewasser als Übertragungsmedium für die künstlich erzeugten Stoßwellen, mit deren Hilfe die Nierensteine gezielt zertrümmert werden.

Was hält Autos in der Spur?

Eine Blockade der Räder kann dazu führen, dass der Fahrer die Kontrolle über sein Fahrzeug verliert – das Auto bricht aus der Spur aus. Früher kam es besonders bei Vollbremsungen zu dieser gefährlichen Situation. Um nicht im Graben oder an der Leitplanke zu landen, blieb dem Fahrer nur, stakkatoartig zu bremsen (Stotterbremse). Seit 1978 kann das gefährliche Blockieren weitaus wirksamer mit dem Antiblockiersystem (ABS) verhindert werden. Nun bleibt auch bei Vollbremsungen die Lenkung des Autos voll funktionsfähig und Hindernisse auf der Fahrbahn können umfahren werden.

1980–1989

Kann man Atome sehen?

Mit bloßem Auge oder durch ein herkömmliches Mikroskop sind Atome nicht erkennbar – sie sind einfach zu klein. Jahrzehntelang arbeitete die Wissenschaft daran, die winzigen Teilchen sichtbar zu machen. Im Jahr 1981 gelang dem Deutschen Gerd Binnig und seinem schweizer Kollegen Heinrich Rohrer der Durchbruch bei ihrer Erfindung des Rastertunnelmikroskops. Das revolutionäre Instrument „sieht“ die Atome nicht, sondern „fühlt" sie. Die untersuchte Oberfläche wird dabei von einer feinen Spitze „abgetastet“ und mit Hilfe von Computerprogrammen optisch dargestellt. Bereits Höhenveränderungen von einem Hundertstel Nanometer – ein menschliches Haar ist sieben Millionen Mal dicker – werden so erkennbar.

Wie kommen Löcher in den Himmel?

Mitte der Achtzigerjahre bestimmte das gefährliche Ozonloch erstmals die Schlagzeilen. Doch: Warum schwindet die Schutzschicht, welche die tückische UV-Strahlung filtert? Die Antwort darauf fand der Meteorologe Paul Josef Crutzen: Schuld sind Treibgase, allen voran Fluorchlorkohlenwasserstoff (FCKW), der bis zu dieser Zeit standardmäßig in Kühlschränken und Spraydosen verwendet wurde. Wenn er in etwa 40 Kilometer Höhe und bei großer Kälte auf kleine Eiskristalle aus Wasser, Schwefelsäure und Salpetersäure trifft, werden aus den Ozonmolekülen Sauerstoffmoleküle – die Ozonschicht wird dünner. Diese Erkenntnis kam dem Chemie-Nobelpreisträger Crutzen übrigens auf einem Langstreckenflug, als er Eisblumen an seinem Flugzeugfenster betrachtete.

1990–1999

Wie sieht es unter Deutschland aus?

Die Mitarbeiter des Niedersächsischen Landesamtes für Bodenforschung suchten nach Antwort auf die Frage: „Was verbirgt sich unter der Erdoberfläche – in mehr als 9.000 Meter Tiefe?“ Dazu riefen die Bodenforscher in den Achtzigerjahren das „Kontinentale Tiefbohrprojekt“ ins Leben. Sie begannen, im oberpfälzischen Windischeschenbach ein Loch in die Erde zu fräsen. 1994 hatten die Teams es geschafft: 300 Wissenschaftler untersuchten in mehr als 100 Einzelprojekten Gesteine, Flüssigkeiten und Gase aus der Erdkruste. Der Ort in der Oberpfalz war für sie besonders interessant, weil in der Tiefe zwei Kontinentalschollen aufeinandertreffen. So gewannen sie neue Erkenntnisse über chemische und physikalische Vorgänge und über die Beschaffenheit der obersten Erdschicht.

Wäscht sich Dreck von selber weg?

Seit 1999 erleichtern selbstreinigende Oberflächen so manche Putzaktion. Das Vorbild für die praktische Erfindung stammt aus der Natur – Vorbild war die indische Lotus-Blume. Der Selbstreinigungseffekt ist physikalisch-chemischer Natur: Die Blätter sind nicht glatt, sondern durch mikroskopisch kleine Strukturen aufgeraut. Bereits 1975 entschlüsselte der Botaniker Wilhelm Barthlott den Trick der reinlichen Pflanzen. Die technische Umsetzung gelang ihm Anfang der Neunzigerjahre. 1999 kam das erste Produkt mit dem „Lotus-Effekt“ auf den Markt – eine selbstreinigende Fassadenfarbe. Inzwischen gibt es auch nahezu unverschmutzbare Fliesen, Folien, Lacke und Glasscheiben.

2000–heute

Passt ein Labor auf eine Briefmarke?

Lange Flure, zahlreiche Zimmer, komplizierte Geräte: So stellt man sich ein Labor meist vor. Im Jahr 2004 hat für die Labortechnik eine neue Ära begonnen. Wissenschaftler entwickelten auf Basis der Siliziumchiptechnologie einen elektrischen Biochip von der Größe eines Fingernagels. Darauf sind Biomoleküle verankert, die andere Moleküle an sich binden können – nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip des DNA-Doppelstrangs – und so ermitteln, was für Stoffe die Flüssigkeit enthält, in der sie sich befinden. Giftstoffe, Erbmerkmale oder Krankheitserreger können mithilfe des Mini-Labors schnell und unkompliziert bestimmt werden.

Können Viren Krebs auslösen?

Als der Krebsforscher Harald zur Hausen in den Siebzigerjahren behauptete, dass auch Viren Krebs verursachen können, widersprach er damit der vorherrschenden Lehrmeinung. Der Mediziner blieb jedoch beharrlich und Anfang der Achtzigerjahre gelang es ihm, aus Tumormaterial die bis dahin unbekannten Papillomavirustypen HPV 16 und 18 zu isolieren. Diese gelten heute als die beiden wichtigsten Ursachen für die Entstehung von Gebärmutterhalskrebs. Dank der Forschungsleistung von zur Hausen konnte ein Impfstoff entwickelt werden, der vor der Infektion mit den Viren bewahrt und so Gebärmutterhalskrebs wirksam vorbeugt. 2006 kam der HPV-Impfstoff auf den deutschen Markt, 2008 wurde Harald zur Hausen für seine Arbeit mit dem Nobelpreis für Medizin geehrt.

(hui/©Redaktionsbüro Wissenschaftsjahr 2009)