von Iris Rapoport

Weihnachtsbraten

So ein Braten enthält wertvolle Eiweiße (Proteine), die uns wichtige Aminosäuren liefern. In diese müssen die oft riesigen Eiweißmoleküle gespalten werden, ehe wir sie  nutzen können. Doch selbst, wenn uns voller Vorfreude das Wasser im Munde zusammenläuft, geschieht mit den Eiweißen beim Kauen kaum etwas. Der Speichel, der sich da fließend sammelt, enthält keine Enzyme zu ihrer Verwertung. Erst wenn so ein Bissen in den Magen rutscht, steht dort mit dem Pepsin ein Enzym für die Proteinverdauung bereit. Pepsin ist das wichtigste Enzym, das der Magen liefert. Aber der Magen bildet etwas noch Wichtigeres: Salzsäure. Nein, Nahrungseiweiße aufspalten kann diese Säure nicht. Wohl aber Keime abtöten. So wird gesichert, dass die Ernährung uns nicht zur gesundheitlichen Bedrohung gerät. Gleichzeitig schafft die Magensäure auch wichtige Voraussetzungen für die Eiweißverdauung.

Pepsin kann, wie alle Eiweiß-verdauenden Enzyme, nicht zwischen Körper- und Nahrungseiweißen unterscheiden. Um Selbstverdauung zu vermeiden, ist unser Verdauungstrakt deshalb nicht nur mit einer dicken Schleimschicht ausgekleidet, sondern die Enzyme werden zunächst auch in inaktiver Form gebildet. Beim Pepsin ist dazu der Ort, an den sich Eiweiß und Wasser zur Katalyse der Spaltung anlagern müssen, durch einen kurzen Enzymabschnitt deckelartig verschlossen. Der Deckel muss weg. Das wird durch die Säure initiiert und durch bereits aktiviertes Pepsin fortgesetzt. Für das aktive Pepsin schafft die Salzsäure mit einem niedrigen pH-Wert des Magensaftes optimale Wirkungsbedingungen.

Und noch etwas. Die oft kugelförmigen Eiweiße bieten nur wenige Angriffsorte. Unter der Einwirkung der Säure falten sich die kompakten Strukturen auf und bisher verborgene Bereiche werden zugänglich. Denaturierung nennt man diesen Prozess. Die entfalteten Ketten bieten deutlich mehr Angriffsmöglichkeiten. Das Pepsin beginnt, unsere Brateneiweiße in Bruchstücke, Peptide genannt, zu spalten.

Der wichtigste Ort der Eiweißverdauung ist jedoch nicht der Magen, sondern der sich anschließende Dünndarm. Die meisten der dort wirkenden Enzyme werden von der Bauchspeicheldrüse geliefert: Trypsin und Chymotrypsin erzeugen immer kleinere Bruchstücke und gleichzeitig spalten andere Enzyme direkt Aminosäuren ab. Die werden durch die Darmzellen hindurch ins Blut transportiert. Parallel werden auch kleine Peptide in die Darmzellen aufgenommen und erst dort durch weitere Enzyme endgültig in Aminosäuren zerlegt. Proteine sind die Nahrungsbestandteile, die am häufigsten Allergien verursachen. Das kann auf verschiedenen Wegen geschehen und ist bis heute nicht völlig verstanden. Potentiell kann jedes Protein Allergien auslösen. Doch zum Glück sind die Eiweiße unseres Bratens für die meisten Menschen gut zu verdauen. Weihnachtsbraten gibt es ohnehin nur einmal im Jahr. Auch hat eine einmalige kalorische Sünde viel geringere Folgen, als stetige kleine. Wir sollten den Festtagsschmaus einfach entspannt genießen!

 

von Iris Rapoport

Rubens wusste’s besser

Der Leumund der Fette ist schlecht. Ein Zuviel, ob in der Nahrung, ob am Körper, ist auch wahrlich nicht gut. Doch dabei wird schnell übersehen, dass Fett unverzichtbar ist. Es wartet durchaus nicht nur dröge in seinen Polstern, bis wir seine Energie brauchen. Es hat viele Funktionen: In der Unterhaut gelegen, isoliert es gegen Wärmeverlust. Als Talg, auf Haut und Haare verteilt, sichert es deren Geschmeidigkeit und schützt gegen Krankheitskeime. Die  Fettpolster von Katzen-Samtpfoten sind zwar dicker, aber unsere Fußsohlen sind zum Laufen auch ausreichend gepolstert. Und im Innern des Körpers ruhen Organe, wie etwa die Niere, gut stoßgeschützt in ihrem Fett.

Schließlich, ohne unbedingt Rubens zum Maßstab zu machen, sowohl ein Zuviel als auch ein Zuwenig an modulierender Schicht beeinträchtigt nicht nur die Ästhetik. Doch Fette können noch mehr. Komplexe Lipide bilden das Gerüst aller Zellmembranen. Und einzelne Fettsäuren, aus diesen Membranlipiden enzymatisch herausgetrennt, liefern Vorstufen für die Gewebshormone. Mehr noch, das gesamte Fettgewebe produziert, vergleichbar einer Drüse, verschiedenste Hormone. Und nicht zu vergessen, auch Cholesterin ist ein Lipid und Muttersubstanz vieler wichtiger Stoffe. Es gibt also keinen Zweifel – jeder Mensch braucht Fett.

Was würde  bei einer “No Fett Diät “geschehen? Prinzipiell können wir Fett aus Kohlenhydraten und Proteinen selbst produzieren. Zur Energiespeicherung und Cholesterinsynthese reicht das allemal. Aber es sind uns Grenzen gesetzt. Die Ursache ist simpel: unser Körper kann nur Fettsäuren synthetisieren, die entweder gar keine oder nur eine Doppelbindung besitzen. Diese Doppelbindung sitzt genau in der Mitte der meist 18 Kohlenstoffatome langen Ketten. Aber für Zellmembranen oder Gewebshormone brauchen wir auch Fettsäuren, die weitere Doppelbindungen besitzen und zwar solche, die, vom Schwanzende her gezählt, vom 3. oder 6. Kohlenstoffatom ausgehen. Sie werden omega-3 und omega-6 Fettsäuren genannt. Die zu ihrer Bildung notwendigen Enzyme hat die Evolution bei Tieren eingespart. Das überlassen wir den Pflanzen. Deren Öle, außer dem aus Oliven, liefern uns ausreichend omega-6 Fettsäuren.

Doch an omega-3 leiden wir oft Mangel! Da sieht es bei den Quellen magerer aus. Aber Raps- und Leinöl etwa, sind gute Quellen. Und über Fischgenuss machen wir uns omega-3 Fettsäuren, die letztendlich aus Algen stammen, zunutze. Damit ist eine Aufgabe der Nahrungsfette klar; sie müssen uns essenzielle Fettsäuren liefern. Eine weitere, sie ermöglichen die Resorption der fettlöslichen Vitamine. Und noch etwas. Spezielles Augenmerk wird derzeit darauf gerichtet, dass Art und Menge der Nahrungsfette auch die Zusammensetzung unserer Darmflora beeinflussen. Das  wiederum könnte Auswirkungen auf unsere Gesundheit haben. (doi10.1016/j.cmet 2015.07.026,2015)

So ist der schlechte Ruf der Fette eigentlich übelste Nachrede – es ist nur eine Frage des richtigen Fetts - und wieder mal der richtigen Menge.

 

 

von Iris Rapoport

Chefsache Fett

Bostons Bürgermeister Menino hatte es schon 2008 zur Chefsache erklärt: keine künstlichen trans-Fettsäuren mehr in den Restaurants dieser Stadt! Die FDA (U.S. Food and Drug Administration) hat in diesem Jahr nachgezogen. Fette, die jene trans-Fettsäuren enthalten, gelten für die Ernährung  als “allgemein nicht mehr sicher”. Drei Jahre haben die Hersteller nun Zeit, sie aus ihren Produkten zu entfernen.

Doch was sind diese ominösen trans -Fettsäuren eigentlich? Fettsäuren sind generell Karbonsäuren mit langen Kohlenwasserstoffketten. Meist sind die Kohlenstoffatome dieser Ketten mit Einfachbindungen verbunden. Aber manchmal kommen auch Doppelbindungen vor. Ist das der Fall, können zwei strukturell unterschiedliche Formen auftreten. Die cis-Form, bei der die Fettsäureketten gekrümmt und die trans-Form, bei der sie langgestreckt sind. Normal für unseren Körper sind cis-Formen. Dienen die Fettsäuren zur Energiegewinnung, dann ist das egal. Aber funktionell kann es problematisch werden. Etwa, bei der Bildung von Gewebshormonen oder in Zellmembranen.

Indes zur Chefsache wurde es, weil trans-Fettsäuren den LDL-Spiegel im Blut erhöhen und den HDL-Spiegel senken. Ein hoher LDL- bzw. ein niedriger HDL-Spiegel sind wichtige Risikofaktoren beim Entstehen von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Sie sind die Todesursache Nr.1 und man hofft, deren Zahl reduzieren zu können.

Wie kommen trans-Fettsäuren in unsere Nahrung? Natürliche flüssige pflanzliche Öle enthalten sie nicht. Jedoch entstehen sie bei deren Umwandlung zu streichfähigen Fetten durch einen Prozess, der “Härtung” genannt wird. Dabei erfolgt eine Wasserstoffanlagerung an einige Doppelbindungen. Die werden dadurch zu Einfachbindungen. Parallel wandeln sich verbleibende Doppelbindungen oft in die trans-Form um.

So werden viele Margarinen produziert. Desgleichen entstehen trans-Fettsäuren bei der Herstellung von Pommes frites, Kartoffelchips, Keksen und vielen Fertiggerichten. Nun ist es beileibe nicht so, dass erst Fetthärtung die trans-Fettsäuren in unsere Nahrung gebracht hat. Sie kommen ganz natürlich in Milchprodukten, Rind- oder Hammelfleisch vor. Leider bilden sie sich auch zahlreich beim Braten in Öl.

Die WHO fordert schon seit über einem Jahrzehnt, künstliche trans-Fette aus der Welternährung zu tilgen. Doch deutsche Behörden sehen bisher, außer der Forderung “gehärtetes Fett” auf Verpackungen zu kennzeichnen, keinerlei Handlungsbedarf. Sie befinden, dieser Vermerk in dem sehr Kleingedruckten und eine verantwortungsbewusst produzierende Industrie, müsse dem mündigen Bürger reichen.

Tatsächlich hat die Lebensmittelindustrie im letzten Jahrzehnt bei vielen Margarinen den Gehalt an trans-Fetten deutlich gesenkt. Doch wer kann schon ohne numerische Deklarationspflicht erahnen, wie viel wo enthalten – und ohne empfohlene  Obergrenze, wie viel vermutlich tolerierbar ist. Darum: wann immer sich beim Einkauf den Hinweis “gehärtetes Fett” findet, sollte man das Produkt möglichst meiden!

von Reinhard Renneberg

Scharfe Waffen gegen Krebs

Wer bei einem Polizeieinsatz schon mal Pfefferspray abbekommen hat, dürfte das in bleibend unangenehmer Erinnerung behalten. Wobei der Name Pfefferspray eigentlich in die Irre führt. Was da versprüht wird, stammt nämlich nicht aus Pfefferkörnern, sondern aus den richtig scharfen Chili-Paprikaschoten. Der Pharmakologe Wilbur L. Scoville (1865-1942) beschrieb 1912 in Detroit erstmals, wie man die Schärfe von Chili bestimmen kann. Freiwillige wurden gebeten, eine immer weiter verdünnte Lösung der zu untersuchenden Probe zu verkosten und zu sagen, ob sie noch Schärfe feststellen konnten oder nicht. Der Grad der Verdünnung, bei dem keine Schärfe mehr festzustellen war, wird seitdem als Scoville-Grad angegeben, SCU für Scoville Unit. Gemüse-Paprika ohne feststellbare Schärfe hat den Scoville-Grad 0.

Wie meine ungarischen Verwandten versichern, ist Paprika sehr gesund. Das aromatische Gemüse enthält 0,1 bis 0,4 Gewichtsprozente Vitamin C. Und so gelang dem ungarischen Chemiker Albert Szent-Györgyi erstmals, Vitamin C in genügender Menge zu isolieren (1937 Nobelpreis für Medizin) – natürlich aus Paprika. Die ursprünglichen Chili-Schoten sind so ziemlich das “Heißeste”, was man finden kann.  Dafür sorgt der Wirkstoff Capsaicin. Reines Capsaicin entspricht 15 Millionen Scoville-Grad. Das bedeutet, dass man einen Milliliter reinen Capsaicins mit 15 Millionen ml (= 15 000 Liter) Wasser verdünnen müsste, um keine Schärfe mehr festzustellen, die Füllung eines großen Wasser-Tanklasters von 15 Kubikmetern!

Interessant für Feinschmecker: Capsaicin wird durch Hitze oder Gefrieren nicht zersetzt. Es ist nicht wasserlöslich, aber gut in Fett und Alkohol. Aha! Tipp: Nach einem scharfen Gericht sollte man also eben nicht Wasser, sondern Milch oder Alkohol trinken. Bei uns im Fernen Osten gibt es schon seit Jahren Cremes und Pflaster mit Capsaicin bei Schmerzen. Die Schärfe hemmt auch Bakterienwachstum und Schimmelbildung. Gut nicht nur in den Tropen!

Indische Forscher zeigten  schon vor zehn Jahren, dass Capsaicin in hoher Konzentration Prostata-Krebszellen bekämpfen kann. Das war in Mäusen. Gesunde Zellen blieben unversehrt. Die Mengen waren für eine tägliche Verabreichung aber einfach zu groß. Ashok Kumar Mishra und Jitendriya Swain vom Indian Institute of Technology in Madras suchten deshalb nach dem Mechanismus, wie sich Capsaicin an Zelloberflächen von Krebs- und Normalzellen bindet. Capsaicin selbst fluoresziert. Es lässt sich deshalb gut sichtbar machen, wie es sich an Membran-Rezeptoren bindet und Kationen-Transport-Kanäle der Krebszellen aktiviert.  Dieser „Pfefferspray“-Einsatz könnte Leben retten.

 

 

 

Ein guter Anfang ist zumindest gemacht – auf dem Weg zu “scharfen” Pillen und Injektionen gegen Krebs. Der Wirkstoff Capsaicin wird dann zum Ärger der Pharma-Konzerne preiswert aus Chili extrahiert. Von der Natur lernen, heißt siegen lernen.

 

 

von Iris Rapoport

Völlegefühle

“Fette liegen uns schwer im Magen” – das ist eine alte Weisheit. Doch warum gerade Fette und nicht  Kohlenhydrate oder Eiweiße? Die Ursachen sind mannigfaltig. Zuvorderst, weil Fette auf dem Verdauungsparkour durch Mund, Magen und Darm am längsten intakt bleiben.

Die Kohlenhydratverdauung beginnt schon im Mund. Fett wird dort nur in winziger Menge gespalten, vermutlich, damit wir es schmecken. Die Eiweißverdauung startet im Magen. Dort gibt es zwar ein fettspaltendes Enzym. Doch das ist für die Milchfettspaltung beim Säugling verantwortlich und beim Erwachsenen kaum mehr aktiv. So ruht die  Last der Verdauung von Fetten allein auf der Lipase im Darm. Dieses Enzym wird von der Bauchspeicheldrüse gebildet und ins Gedärm, in den Speisebrei abgegeben. Doch dort lauert das Hauptproblem! Die wasserunlöslichen Fette scheiden sich als Tröpfchen vom Speisebrei ab und entziehen sich so dem Angriff durch das Enzym. Es ist der chemische Aufbau der Fette, der diese Schwierigkeiten beschert.

Die energieliefernden Nahrungsfette bestehen aus Glycerin, das mit drei langkettigen Fettsäuren verbunden ist. Deren Kohlenwasserstoffschwänze verursachen die Wasserunlöslichkeit. Sie bestimmen nicht nur die Eigenschaften der Fette, sondern auch die der letztlich entstehenden Spaltprodukte: freie Fettsäuren und Glycerin, das noch eine Fettsäure trägt.

Die Evolution hat das Problem mittels Gallensäuren gelöst. Gallensäuren sind hervorragende Lösungsvermittler, denn sie vereinen fett- und wasserfreundliche Bereiche in einem  Molekül. Sie werden in der Leber aus Cholesterol gebildet und gelangen mit dem Gallensaft in den Darm. Gallensäuren sind im Speisebrei gut löslich und bohren sich von dort mit ihrem fettfreundlichen Anteil in die Fetttröpfchen hinein. Sie emulgieren die Fette. Dabei entstehen Grenzflächen, an denen die Lipase sich gut anlagern kann. So vermag sie endlich mit Hilfe von Wasser die Fette zu spalten.

Zur Resorption durch die Darmzellen werden noch mehr Gallensäuren benötigt. Die lagern sich mit den Fettspaltprodukten zu kugligen Gebilden, Mizellen genannt, zusammen.  In diesen Mizellensammeln sich alle wasserabweisenden Molekülteile der Gallen- und Fettsäuren im Innern, während die wasserfreundlichen nach außen ragen. Kein Wunder, dass sich da anderes Fettlösliche problemlos mit einlagert:  Vitamine A, E, D, K und auch das Cholesterin. So verpackt kann nun alles Fettige durch die Darmzellen resorbiert werden.

Was für ein aufwendiger Prozess! Und man ahnt es – sehr störanfällig. Sind nicht genug Gallensäuren verfügbar, sind Fettverdauung und Resorption, auch die der fettlöslichen Vitamine, sehr schnell gestört und die Fette liegen extrem schwer im Magen.

So nimmt manche Lebensweisheit künftige Erkenntnisse vorweg. Doch gilt das beileibe nicht immer. Man würde den Spruch vom “Verdauungsschnaps” ja gern glauben, doch die Fettverdauung wird durch Hochprozentiges wohl eher gehemmt.

von Reinhard Renneberg

15152 Mikrobenarten in New Yorks U-Bahn

Wenn es Gottes eigenes Land selber betrifft, neigt “der Amerikaner” dazu, mimosenartig zu reagieren. Die Yankees sind es schlicht gewohnt, dass alle Kriege und Konflikte außerhalb ihres Landes ausgetragen werden: Korea, Vietnam, Afghanistan, Irak, Syrien. 9/11 ist auch deshalb ein Trauma.

Gerade am 11. September habe ich in meiner Umweltvorlesung an der Uni in Hongkong vor 500 Studenten ein kritisches Youtube-Video gezeigt über die “Ungereimtheiten” der offiziellen US-Erklärung. Mein Vorlesunsassistent, ein typischer US-Student, hat daraufhin empört den Hörsaal verlassen. Mitleidiges Kopfschütteln bei den Chinesen.

Unlängst gab es in den USA landesweit panische Reaktionen, als das “Wall Street Journal” über Ergebnisse von DNA-Analysen in der New Yorker U-Bahn berichtete. Die größte U-Bahn der Welt mit 469 Stationen und etwa 5,6 Millionen Fahrten täglich ist nach Meinung der Yankees ein mögliches Ziel von Bio-Terroristen. Christopher Mason vom Weill Cornell Medical College in New York analysierte 1427 Genproben aus 466 U-Bahnstationen in New York, insgesamt zehn Milliarden DNA-Fragmente. Er fand unglaubliche 15152 bekannte mikrobielle Lebensformen. Die andere Hälfte waren bisher noch unbekannte Mikrobenarten. Besonders schockierte die US-Leser, dass zu den bekannten Arten der gefährliche Milzbrand-Erreger (Bacillus anthracis) und Pest-Bakterien gefunden wurden. Bereits eine Woche später relativierten die Forscher die Warnung der Medien, offenbar auf Druck der Behörden. “Die DNA-Spuren stammen von nicht mehr ansteckenden Pest- und Anthraxerregern,” hieß es.

Im Text des Fachjournals „Cell Systems“ (DOI: j.cels.2015.01.001) las es sich ohnehin gar nicht so spektakulär. Da stand schon, dass die New Yorker U-Bahn im Großen und Ganzen sicher sei und die Genfragmente keinen Hinweis auf funktionierende krankmachende Komponenten gäben. Befragte Kollegen bemängelten dennoch Fehler in den Publikationen und eine reißerische Verbreitung der Ergebnisse. Sie verweisen auf Arbeiten der New York University, die auf Geldscheinen eine überraschend hohe Anzahl von Mikroben entdeckt haben. In dem sogenannten „Dirty Money Project“ wird festgestellt, dass über Geld Hunderte verschiedener Bakterienarten weitergegeben werden. Die Forscher von der New York University identifizierten bei der Untersuchung auf Ein-Dollar-Noten 3000 Arten von Bakterien. Durch die Erreger auf den Geldscheinen könnten Magengeschwüre, Lungenentzündungen und Lebensmittelvergiftungen ausgelöst werden.

Ich habe mal in der Schule gelernt zu fragen: “WEM nützt das?” 9/11, Saddams Biowaffen. Terror-Angst schüren und gleichzeitig das schlecht kontrollierbare Bargeld abschaffen. Cui bono?

 

von Iris Rapoport

Luther und die Verdauung

“Warum rülpset und furzet ihr nicht? Hat es euch nicht geschmacket?” Ganz gleich, ob dem großen Reformator zu Recht oder Unrecht zugeschrieben, sagt dieser Spruch sowohl etwas über die Sitten in Zeiten, als Kartoffeln noch unbekannt waren, als auch über die damalige Kost.

Kohl, Hülsenfrüchte und Zwiebeln waren es, die oft auf dem Speiseplan standen. Und diese ganz normalen Nahrungsmittel enthalten Kohlenhydrate, die nicht nur exotische Namen, wie Rhamnose oder Stachyose tragen, sondern auch für uns schlecht verdaulich sind. Verdauen, das bedeutet, die Nahrungsbestandteile in so kleine Bruchstücke zu spalten, dass sie im Darm, genauer, im Dünndarm, resorbiert werden können und im Körper keine allergischen Reaktionen mehr verursachen. Mechanisches Zerkleinern durch Kauen, reicht dazu nicht aus. Die Aufspaltung muss chemisch erfolgen. Und zwar immer durch den gleichen Prozess, die Hydrolyse. Das bedeutet Spaltung durch Reaktion mit Wasser.

Dabei denkt man zunächst natürlich vor allem an Fette, Eiweiße und Kohlenhydrate. Aber auch Nucleinsäuren und etliche Vitamine werden verdaut. Doch da die Nahrungsbestandteile im Verdauungstrakt sich bestenfalls lösen und kaum von allein mit Wasser reagieren, muss diese Hydrolyse katalytisch beschleunigt werden. Genau das erledigen die Verdauungsenzyme, die sich in Mund, Magen und vor allem im Dünndarm befinden. Dazu binden die Enzyme jeweils einen Nahrungsbestandteil und ein Molekül Wasser.

Das geschieht exakt so, dass das Wasser leicht angreifen kann. Da Fette, Eiweiße und Kohlenhydrate aus sehr unterschiedlichen Bausteinen bestehen, ist eine breite Palette von Verdauungsenzymen vonnöten. Wobei uns die Evolution großzügig bedacht hat, denn innerhalb einer Nährstoffart sind die Enzyme recht unspezifisch und akzeptieren die verschiedensten tierischen und pflanzlichen Stoffe.

Jedoch eben nicht alle. Hervorzuheben sind die unverdaulichen Kohlenhydrate, die, in ihrer Bedeutung zunächst völlig verkannt, als Ballaststoffe bezeichnet wurden. Meist pflanzlichen Ursprungs, bestehen sie oft aus vielen Bausteinen und sind chemisch sehr unterschiedlich. Man unterteilt sie in unlösliche und lösliche Ballaststoffe. Unlösliche, wie Zellulose, scheiden wir chemisch unverändert aus.

Doch viele lösliche Ballaststoffe, wie die Pektine von Bohnen und Äpfeln, die auch die eingangs genannten seltenen Zucker enthalten, werden in tieferen Darmabschnitten von den dort lebenden Bakterien verstoffwechselt. Das tun die Bakterien zu ihrem, als auch unserem Nutzen. Denn dabei entstehen kurzkettige Fettsäuren, die zwar nicht mehr in unseren Körper gelangen können, aber den Schleimhautzellen des Dickdarms als wichtige Nährstoffe dienen. Doch nebenbei  bilden sich auch erhebliche Mengen verschiedener Gase. Zu Luthers ballaststoffreichen Zeiten waren die unvermeidbaren Folgen davon sicher allgegenwärtig. So galt damals eben als Tugend, was heute so manchen in arge Nöte bringt.

 

 

von Reinhard Renneberg

Drei Zeichen vom Meister

Lesen Sie den interessanten Exkurs in einem am 11.August 1995 erschienenen Artikel in “DIE ZEIT”, wie ein deutscher Professor zu seinem chinesischen Namen kam.

von Reinhard Renneberg

Muttermilch der Zivilisation?

Eine lustige und gleichzeitig absolut alkoholfreie Sommer-Gartenparty mag sich hierzulande kaum jemand vorstellen. Dabei hatten unsere äffischen Vorfahren vor Millionen von Jahren durchaus ein echtes Problem mit dem giftigen Ethanol.

Der Chemiker Steven Benner von der Foundation for Applied Molecular Evolution in Gainesville (Florida) glaubt, dass der erste unserer Urahnen, der Alkohol von Herzen genießen konnte, vor etwa 10 Millionen Jahren lebte. Ethanol begegnete den damaligen Primaten in vergorenen Früchten. Um Alkohol abzubauen, brauchen die meisten Primaten ebenso wie wir ein Enzym, die Alkohol-Dehydrogenase(ADH). Die startet schon in Zellen der Speiseröhre, in Magen und Darm mit der Arbeit. Die Hauptarbeit bei der Alkoholentgiftung muss die Leber leisten. Das erste Produkt Acetaldehyd ist giftig. Es ist auch für den „Kater“ am nächsten Morgen verantwortlich. Ein zweites Leber-enzym, die Acetaldehyd-Dehydrogenase (ALDH), baut das Acetaldehyd ab.

Die meisten meiner asiatischen Kollegen haben genau da genetisch ein Problem. Ihre Enzymvarianten arbeiten schlechter als die von uns Langnasen. Japaner werden schnell beschwipst und bekommen rote Köpfe vom Acetaldehyd. Das ist zwar sehr „ökonomisch“, aber sie klagen ganz unjapanisch am nächsten Tag über KAA-ZEN-JAMMERU. Das japanisierte deutsche Wort ist mir bei solchen Gelegenheiten tatsächlich begegnet.

Inzwischen wurde die DNA von 27 modernen Primaten nach Varianten der ADH-Gene durchsucht; Schätzungen für ausgestorbene Affen-Arten kamen dazu. Interessant ist nun, dass genau von dem Moment an, wo Gorillas, Schimpansen und der Vormensch voneinander abzweigen, also vor ca. zehn Millionen Jahren, Alkohol verwertet werden kann.

Der Qualitätssprung ist atemberaubend: Moderne Primaten können Alkohol 50 (!) Mal besser verwerten als andere Affen. Der englische Evolutionsforscher J. B. S. Haldane nannte den Alkohol also zu Recht „die Muttermilch der Zivilisation“.

Die ägyptischen Pyramiden hätten wohl ohne Bier mit seinen positiven Eigenschaften nicht gebaut werden können. Das Nilwasser wimmelte nämlich von Bakterien. Das saure Bier war im Vergleich dazu nahrhaft, berauschend, keimabtötend und somit hygienisch einwandfrei! Eine sogenannte Win-win-Situation.

Doch woher kommt diese genetische Veränderung bei Asiaten? Yi Peng vom Labor für Genetische Ressourcen und Evolution der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Kunming konnte schon 2010 zeigen, dass die Ausbreitung des Reisanbaus in China und Japan mit der evolutionären Veränderung der Abbauenzyme parallel lief. Alkohol brachte zwar wie im alten Ägypten durch Desinfektion, hohen Nährwert und Genuss eine bessere Lebensqualität. Doch die negativen Folgen (Kater und rote Gesichter) bremsten den Alkoholismus. Warum das Warnsignal bei Wodka liebenden  Russen und auch bei den übrigen Europäern nicht genauso funktionierte, bleibt ein Rätsel.

von Reinhard Renneberg

Alles Nano oder was?

Dem gerade vielgescholtenen Griechenland verdankt die Welt weit mehr als wir vermuten. „Nano“ ist ein modernes Schlagwort geworden. Doch was bedeutet es eigentlich? Nun: HAHOC (nanos) ist griechisch und heißt ZWERG. Mit „Nano“ wird der milliardste Teil von etwas bezeichnet. Ein Nanometer ist ein milliardstel Meter oder 0,000 000 001 m oder ein millionstel Millimeter.

In der schönen neuen Nano-Welt haben Materialien und Komponenten völlig andere Eigenschaften als sonst. Sie verändern etwa Farbe, Härte oder elektrische Eigenschaften. Nano-Gold beispielsweise hat keine goldene Farbe wie ein Trauring, sondern ist leuchtend rot. Es wird für Biotest-Streifen verwendet, z.B. Herzinfarkt-Tests, die alte Biolumne-Leser bereits kennen. Wenn man drei Goldatome nebeneinander legt, entspricht dies der Länge eines Nanometers. So hat ein menschliches Haar einen Durchmesser von etwa 50 000 Nanometern. Eine Nadelspitze umfasst bereits eine Million Nanometer. Wie kann man sich das klar machen?

Man stelle sich mal vor: 1 Nanometer verhält sich zum Durchmesser einer Orange genau so, wie sich die Orange zum Durchmesser der Erde verhält. In der Nano-Welt gelten deshalb andere Regeln als in der sichtbaren Welt. Hier wirken die Gesetze der Quantenmechanik. Die Größenordnung Nano ist für das menschliche Auge nicht mehr sichtbar. Deshalb benötigt man besondere Beobachtungstechnik. Seit 1980 gibt es spezielle Instrumente, zum Beispiel Raster-Elektronenmikroskope, um den Nanokosmos zu erforschen und sogar zu verändern. Im täglichen Leben Nanopartikel sehen? Der Rauch jeder Zigarette hat Partikel in Nanogröße.

Nanotechnologien machen die Dinge immer kleiner und präziser. Andererseits werden neuartige Materialien oder ganze Materialsysteme erzeugt. Das Besondere an Nanomaterialien sind ihre “neuen” Eigenschaften. Wenn ein Material (zum Beispiel ein Metall wie Aluminium) so lange zerkleinert wird, bis die Teilchen schließlich nur noch wenige Nanometer klein sind, zeigen sie mit abnehmender Größe plötzlich total neue Eigenschaften. Das entstandene feine Pulver verändert seine physikalischen Eigenschaften, obwohl der Stoff chemisch noch genau derselbe ist.

Wie jeder weiß, ist Aluminiumfolie inert, chemisch sehr stabil. Man kann sie deshalb gut im Haushalt verwenden. Aluminium-Nanopartikel mit 80 Nanometern Durchmesser jedoch sind das ganze Gegenteil davon: Sie werden als hochreaktive Substanz in Raketentreibstoff eingesetzt. Nun kann man auch Biomoleküle mit Nanopartikeln kombinieren: Bio-Nanotech ist der letzte Schrei.

So wie man jetzt die Biolumne-Cartoons im Netz auf www.neues-deutschland.de in FARBE sehen kann… eine Idee für die ND-Chefredaktion einer dringend notwendigen farbigen Wissenschaftsseite.