Forscher vergraben sich gerne im Detail: Welches Molekül auf der Zelloberfläche reagiert mit dem Eiweiß auf der Hülle des HI-Virus, und wie, warum und unter welchen Umständen tut es das? Fragen wie jene sind es, die für die Wissenschaftler eine Herausforderung sind. Gleichzeitig sind die Antworten auf viele Fragen meistens nur ein winziges Puzzlestückchen des großen Ganzen.
Um ihre Ergebnisse zu illustrieren, verwenden Forscher gerne Zeichnungen, Tabellen, Powerpointfolien, Kurven oder ähnlichen Schnickschnack, oft beschriftet mit rätselhaften Akronymen oder etwa voller komplizierter Größeneinheiten. Für die Wissenschaftler selbst sind derartige Illustrationen hilfreich - meist aber nur, solange sie selbst etwas von der Materie verstehen.
Geht es aber etwa um komplexe Abläufe im Inneren eines Organismus oder in den Weiten des Weltalls, geraten die Wissenschaftler oft an ihre kreativen und illustrativen Grenzen. Und so kommt es, dass nach und nach ein neuer Zweig entstanden ist, der sich mit der Frage beschäftigt: Wie kann man das visualisieren?
Was Grafiker, Zeichner und Illustratoren dank moderner Computer heutzutage dabei zu Papier bringen, ist beeindruckend. Gleichwohl ist es schwierig, nahe an der wissenschaftlichen Wahrheit zu bleiben. Einfach nur schön bunt und anschaulich genügt nicht. Die Grenze zwischen Fakten und Phantasie kann leicht verschwimmen.
Eine Jury des Fachmagazin "Science" und der amerikanischen National Science Foundation (NSF) hat jetzt die besten Fotos, Grafiken und anderen Visualisierungen aus der Welt der Wissenschaft des vergangenen Jahres prämiert und in einem Feature des Wissenschaftsjournals vorgestellt. .
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3-D-Modell des HI-Virus: Etwa 33 Millionen Menschen weltweit sind mit HIV infiziert. Bekannt ist das Virus seit den frühen achtziger Jahren, längst existieren Hunderte Illustrationen, die den Aufbau des Viruspartikels darstellen. Gleichwohl ist diese die bisher detailgetreueste. Über hundert wissenschaftlicher Publikationen haben die Illustratoren Ivan Konstantinov, Yury Stefanov, Aleksander Kovalevsky und Yegor Voronin durchforstet, um die Details des Virus möglichst real darzustellen. Als Grundlage dienten auch Aufnahmen von den weltweit besten Elektronenmikroskopen. Für ihre 3-D-Illustration des HIV erhielten die vier Schöpfer den ersten Preis von der Jury.
Mitosespindel der Hefe: Wie teilen sich Zellen? Biologielehrbücher sind voll von Illustrationen, die diesen Prozess darstellen. Die Mitose, so nennt man den Vorgang der Zellkernteilung, bei der auch das Erbgut der Zelle verdoppelt und auf beide Tochterzellen verteilt wird. Obwohl der Prozess schon weitestgehend erforscht ist, entdecken Forscher immer wieder kleine Details dieses hochkomplexen Vorgangs. Eine wichtige Funktion bei der Teilung übernimmt der sogenannte Spindelapparat. Das Gebilde aus Proteinfasern sorgt zunächst für die präzise Ausrichtung und dann für die Trennung des in Chromosomen verpackten Erbguts. An dieser Illustration arbeiteten Zellbiologen, Computerwissenschaftler, Physiker und Künstler etwa zwei Jahre lang zusammen.
T4-Phage: Viren, die Bakterien befallen heißen Bakteriophagen. Experimente mit diesen Erregern haben Geschichte geschrieben. Mit ihrer Hilfe konnten die Biologen Alfred Day Hershey und seine Assistentin Martha Chase beweisen, dass Desoxyribonukleinsäuren (DNA) die Träger der Erbinformationen sind. Seit jeher sind Forscher von Bakteriophagen fasziniert - vermutlich auch deshalb, weil ihr Äußeres an Aliens erinnert. In der Tat hat man mit Hilfe von Elektronenmikroskop-Aufnahmen diese äußere Struktur nachweisen können: Viele Viren haben eine ikosaedrische Kapsel, in der sie ihr Erbgut verpacken. Ihr Schwanzstachel durchbricht die Zellwand des Bakteriums enzymatisch und die Phagen-DNA wird durch den Schwanz in das Innere der Zelle injiziert.
Seth Darling vom Argonne National Laboratory und Steven Sibener von der University of Chicago gehören ebenfalls zu den Gewinnern des Wettbewerbs. Unter einem Rasterkraftmikroskop zeigen die Forscher blau eingefärbte Wellenbewegungen. Diese entstehen, wenn sich selbstorganisierende Moleküle auf der Oberfläche von Gold ordnen.
Genetisches Netzwerk von Arabidopsis thaliana: Die Acker-Schmalwand ist bei Genetikern ein beliebter Modellorganismus. Diese Grafik illustriert das komplizierte Geflecht der Gene im Erbgut von Arabidopsis. In das grafische Modell flossen mehr als 50 Millionen wissenschaftliche Beobachtungen ein. Jede Linie stellt eine funktionelle Verbindung zwischen zwei Genen dar. Die Farbe illustriert, wie stark sich diese beiden Gene gegenseitig beeinflussen.
Pilz-Poster: Kandis Elliot und Mo Fayyaz von der University of Wisconsin belegen den ersten Platz in der Kategorie "informatielle Grafik". Ihr Poster illustriert die faszinierende Welt der Pilze - welche Arten es gibt, wie sie entstehen und in welchen Lebensmitteln sie sich ausbreiten.
Miniroboter: Diese Fotografie zeigt den Aufbau eines fantastischen Blechinsekts. Der Roboter wurde einem Hundertfüßler nachempfunden.
Tomatenkern: Bei diesem preisgekrönten Werk handelt es sich um eine Fotografie eines recht gewöhnlichen Objektes. Der Kern ist von einem dichten Pelz aus feinsten Pflanzenhärchen umhüllt. Jedes Härchen sondern Schleim ab - der für den typischen Geschmack verantwortlich ist und gegen feindliche Insekten wirkt.
Vektorgrafik: Wie bringt man Bildinformationen in kleinen Dateien unter? Mit Vektorgrafiken. Mathematisch lassen sich Linien als Vektoren beschreiben. Mit ihrer Hilfe werden die Bildinformationen auf einen Satz Formeln beschränkt. Diese Grafik illustriert eine neue Methode, mit deren Hilfe man Vektordaten visualisieren kann.
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