NANO – Die Welt von morgen

Blumen haben selbst lebensfeindliche Standorte unseres Planeten erobert. Heute machen sie 90 Prozent aller Landpflanzenarten aus. Wie konnte sich diese erstaunliche Vielfalt entwickeln? Trotz zarter Erscheinung sind Blumen Überlebenskünstler – echte „Flower Power“. Forschende entschlüsseln ihre Geheimnisse in der Wüste Namibias, auf Alpengipfeln und Inseln im Südpazifik. Darwins Ururenkelin, die Botanikerin Sarah Darwin, teilt die Faszination. In Neukaledonien und Namibia suchen heute die Molekularbiologin Valérie Burtet-Sarramégna und der Genetiker François Parcy nach prähistorischen Pflanzen.
Sie hoffen, dass die Entschlüsselung ihres genetischen Codes das Geheimnis des Ursprungs der Blütenpflanzen lüften wird. Im Botanischen Garten in Zürich und im Mont-Blanc-Massiv versuchen die Biologen Florian Schiestl und Sébastien Lavergne, die schwindelerregende Formen- und Farbenvielfalt der Blumenwelt zu verstehen. Ihre Forschungen zeigen die Rollen der Bestäuber und der geografischen Isolation bei der erstaunlich schnellen Diversifizierung der alpinen Blütenpflanzen. Schon für Charles Darwin selbst, den Begründer der Evolutionstheorie, war die Frage, wie Blütenpflanzen entstanden sind, ein „abominable mystery“, ein „unfassbares Rätsel“.
So beschreibt er es 1879 in einem Brief. Darwin hat die Frage nach dem Ursprung und der Evolution der Blütenwelt ein Leben lang gefesselt. Heute untersucht Evolutionsbiologin Edwige Moyroud die Blüte des Hibiskus und zeigt, dass Blütenpflanzen die Beugung von Lichtwellen manipulieren können, um bestäubende Insekten anzulocken. Und in Israel forscht die Expertin für Phytoakustik, Lilach Hadany, mit modernster Technologie, um eine ungeahnte Superkraft der Blumen zu entdecken: ihre Fähigkeit, Geräusche zu erkennen. (Text: 3sat)

PFAS – Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen – sind eine stark umstrittene chemische Stoffgruppe. Die einen drängen auf ein schnelles Verbot, die anderen wollen sie weiter nutzen. PFAS, die „Ewigkeitschemikalien“, sind langlebig und vielseitig. Sie finden Verwendung als Antihaftbeschichtungen von Kochgeschirr oder in Pipelines, bei der Halbleiterproduktion, beim Feuerlöschen, in Funktionstextilien und in Kältemitteln für Klimaanlagen. Aber diese Fluorchemikalien können auch krank machen, weil sie das Immunsystem schädigen, den Cholesterinspiegel erhöhen, Krebs verursachen und Schilddrüsenerkrankungen auslösen können.
Weil PFAS so stabil sind, sammeln sie sich als gefährliche Rückstände im Wasser, in Böden, Pflanzen, Tieren und unseren Körpern an. PFAS sind inzwischen selbst in den entlegensten Winkeln der Erde nachweisbar – und im Blut fast jedes Menschen. Daher fordern fünf EU-Staaten einen Verzicht auf sämtliche PFAS. Nicht nur die nachgewiesenermaßen gefährlichen PFAS sollen verboten werden, sondern die ganze Stoffgruppe: über 10.000 verschiedene Verbindungen.
Selbst PFAS, die es noch gar nicht gibt – weil auch sie toxisch sein könnten. Wissenschaftler sehen in der Fluorchemie eine der größten Umweltgefahren. Doch Industrievertreter warnen, dass Europa ohne PFAS nicht mehr wettbewerbsfähig wäre. Aus Sicht der Chemiekonzerne funktioniert unsere moderne Welt ohne PFAS gar nicht mehr. Stimmt das? Oder wäre eine Zukunft ohne PFAS einfach nur weniger bequem? Wie abhängig sind wir von diesen Stoffen, die vor gut 80 Jahren noch gar nicht existiert haben? Lena Ganschow sucht für „nano“ nach Antworten.
Sie besucht große PFAS-Produktionsstandorte und kleine Labors, in denen fluorfreie Alternativen für Outdoor-Textilien oder Elektronikprodukte entwickelt werden. Wenn PFAS Funktionsjacken, Feuerlöschschaum oder Bratpfannen erst ihre besonderen Eigenschaften gegeben haben, wie lassen sie sich dann ersetzen? Bei spektakulären Trainings erlebt Lena Ganschow mit, wie Feuerwehrleute Brandbekämpfung mit fluorfreiem Löschschaum neu lernen. An PFAS-Hotspots erfährt sie, wie Landwirte und Behörden damit umgehen, dass Böden und Grundwasser für Generationen hoch belastet bleiben werden.
Lena Ganschow wohnt selbst in einem PFAS-Hotspot – wie viel PFAS hat sie im Blut? Muss auch sie sich Sorgen machen? Wie schwer es ist, einmal freigesetzte PFAS wieder aus der Umwelt zu holen, erfährt Lena Ganschow an einem NATO-Flughafen, wo fluorhaltiger Löschschaum das Erdreich verseucht hat. Eine gigantische Bodenwaschanlage reinigt dort auf Jahre hinaus täglich Berge von kontaminiertem Boden. Der Kampf um die PFAS-Verwendung ist noch nicht abgeschlossen. Wie kann und soll es weitergehen mit den Ewigkeitschemikalien? (Text: 3sat)

Haare sind faszinierend: Sie schützen nicht nur vor Sonne und Kälte, sie haben auch überraschende Eigenschaften und einen enormen sozialen Wert. Volles und glänzendes Haar ist ein Aushängeschild für Jugendlichkeit und Vitalität. Doch was kann man tun, wenn dieses Aushängeschild schwächelt? Bei den meisten Menschen werden die Haare im Lauf des Lebens dünner, verändern ihre Struktur oder fallen aus. Welche Lösungsansätze gibt es? Und wie lernt man, mit dem von der Natur gegebenen Haar zufrieden zu sein? Die „nano-Doku: Mein Körper. Meine Haare“ begleitet Menschen, für die ihre Haare eine besondere Rolle spielen: eine Schauspielerin, die auch ohne Haare glücklich ist, einen Mann, der sich für eine Haartransplantation entscheidet, und eine Haarartistin, deren Haare unglaubliche Dinge leisten.
Die Schauspielerin Sharon Battiste kämpft seit ihrem achten Lebensjahr mit der zweithäufigsten Form von Haarausfall: Alopecia areata. Das Hauptsymptom dieser Autoimmunkrankheit ist plötzlich auftretender, oft kreisförmiger Haarausfall. Eine wirksame Therapie ist aktuell nicht verfügbar. Sharon Battiste entscheidet sich, ihre verbleibenden Haare abzurasieren. Heute fühlt sich die Schauspielerin dadurch befreit.
Ihre Botschaft: Es gibt ein positives Leben trotz Haarverlust! Wie psychisch belastend Haarausfall sein kann, ordnet die Psychodermatologin Prof. Eva Peters ein. Olaf Schäfer spricht offen darüber, wie sehr ihn sein Haarverlust belastet. Der 40-Jährige entscheidet sich für eine Haartransplantation. Ein Filmteam begleitet ihn vor, während und nach dem Eingriff. Worauf bei einer Haartransplantation zu achten ist, erklärt Haarchirurg Dr. Andreas Finner. Zudem gibt der Dermatologe Prof. Ralf Paus Einblicke in die aktuelle Forschung. Der Wissenschaftler leitet das „Centre for Dermatology Research“ an der Universität Manchester und erforscht die neuesten Therapieansätze bei Haarausfall.
Kein Problem mit Haarausfall hat Laura Stokes. Die mehrfach ausgezeichnete Artistin beherrscht die Technik des Zopfhangs – Hairhanging. Dabei bindet sie ihre hüftlangen Haare so, dass sie ihr gesamtes Körpergewicht halten. Sie ist der lebende Beweis, wie stark unsere Haare sind. Der Grund dafür liegt im Bauplan: Jedes einzelne Haar besteht aus vielen, durch chemische Bindungen miteinander vernetzten Eiweißspiralen – das macht sie unglaublich elastisch und gleichzeitig sehr stabil: Ein einzelnes Haar kann bis zu 100 Gramm halten, ohne zu reißen. (Text: 3sat)

Seit Ende 2022 ist ChatGPT frei zugänglich und hat gezeigt, wie stark Künstliche Intelligenz die Welt verändern könnte. Aber kann KI auch unsere emotionalen Bezugspersonen ersetzen? Um herauszufinden, ob Menschen zu einer Künstlichen Intelligenz Emotionen aufbauen können, führt die Journalistin Ciani-Sophia Hoeder ein wundersames, aber ebenso unheimliches Experiment vor, das eigens für diese Dokumentation durchgeführt wurde. In „Better than Human? Leben mit KI“ werden auf Basis von ChatGPT in einer eigenen App drei verschiedene KI-Charaktere erschaffen: ein „Pfarrer“, eine „Therapeutin“ und eine „beste Freundin“ – jeweils nach realen, menschlichen Vorbildern, die auch selbst im Film eine Rolle spielen.
Die Probandinnen und Probanden des Experiments sind ein junges Paar, das nach einer Fehlgeburt das erste Kind erwartet, eine Rentnerin, die unter Einsamkeit leidet, und eine junge Frau, deren Mutter Krebs im Endstadium hat. Sie alle kommen in verschiedenen Settings mit der KI in Berührung und führen lange Gespräche mit den KI-Bezugspersonen. Dabei bringen sie ganz unterschiedliche Themen und Lebensfragen mit: Wie geht man mit Einsamkeit um? Wie macht man weiter nach einem schlimmen Schicksalsschlag? Wie plant man eine gemeinsame Zukunft? Kann KI richtige Antworten geben? Die KI hat als „Pfarrer“, „Therapeutin“ und als „beste Freundin“ viele Antworten parat – doch wie sehr können diese Antworten die Probandinnen und Probanden überzeugen? Macht es für sie einen Unterschied, ob die Empathie echt und menschlich ist oder durch ein Programm vorgegeben wird? Wer möchte am Ende tatsächlich die eigenen Sorgen lieber mit einer KI besprechen als mit einem Menschen? Die realen Vorbilder des „Pfarrers“, der „Therapeutin“ und der „besten Freundin“, auf deren Basis die KI-Varianten erstellt wurden, verfolgen das Experiment und geben Feedback: Machen die von der Künstlichen Intelligenz erzeugten Bezugspersonen aus ihrer Sicht einen guten Job? Der verantwortliche MDR-Redakteur Daniel Schlechter erklärt: „Die Wissensredaktion des MDR wollte unbedingt eine Doku zum Thema KI machen, die das Thema von seiner emotionalen Seite beleuchtet.
Denn wir wissen aus der Forschung, dass Menschen auch zu Maschinen Emotionen aufbauen können.
Um das filmisch darzustellen, haben wir dieses Experiment gewagt – und das Ergebnis ist absolut erstaunlich.“ Neben den realen Vorbildern begleiten auch führende Expertinnen und Experten aus dem Themenfeld KI das Experiment: Die Ingenieurin und Elektrotechnikerin Kenza Ait Si Abbou Lyadini als KI-Expertin, der Psychologe Prof. Dr. Bertolt Meyer von der TU Chemnitz, Experte im Bereich Verschmelzung von Menschen und Maschinen, sowie die Vorsitzende des Deutschen Ethikrats, Prof. Dr. Alena Buyx, kommen zu Wort und schätzen die Arbeit der KI ein. (Text: 3sat)

Eine Revolution der Weltraumforschung steht bevor: Die NASA rechnet fest damit, dass bald ein Planet mit Sauerstoff in der Atmosphäre gefunden wird – ein direkter Hinweis auf Leben im All. Rund 5000 Exoplaneten sind bereits bekannt. Es werden täglich mehr. Auf ihnen könnte Leben möglich sein. In der Atmosphäre des Planeten K2–18b zum Beispiel wurde bereits Wasser nachgewiesen. Die Entdeckung außerirdischen Lebens ist nur noch eine Frage der Zeit. Der Weltraumbahnhof in Französisch-Guayana: An Bord der europäischen Ariane-5-Rakete befindet sich das teuerste und beste Weltraumteleskop, das je gebaut wurde – das James-Webb-Weltraumteleskop.
Es wird die Erforschung der Exoplaneten in völlig neue Dimensionen katapultieren. „Wir werden Planeten beobachten können, die etwa so groß sind wie die Erde. Und wir werden feststellen können, ob ihre Atmosphäre Wasser, Methan oder Kohlendioxid enthält“, so Laura Kreidberg, Direktorin und Astrophysikerin am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg. Sie erforscht dort mit ihrem Team die Atmosphäre der Exoplaneten und sucht nach der Antwort auf eine Menschheitsfrage: Sind wir allein im Universum – oder gibt es da draußen noch anderes Leben? Exoplaneten sind Planeten außerhalb unseres Sonnensystems.
Wie Erde, Jupiter und Saturn kreisen sie um einen Stern. Inzwischen können Wissenschaftler immer genauer die Umweltbedingungen dieser außerirdischen Welten bestimmen. Könnten darunter Planeten sein, die bewohnbar und so lebensfreundlich sind wie die Erde? Diese Frage ist derzeit eine der spannendsten in der Astronomie.
Ein lebensfreundlicher Planet müsste zwei Bedingungen erfüllen: Er muss seinen Stern in der „habitablen“ Zone umkreisen – der Zone, in der die Temperatur flüssiges Wasser an der Planetenoberfläche überhaupt ermöglicht. Und es muss auf diesem Planeten Wasser geben. Die „nano-Doku: Leben im Weltall? Die Entdeckung der Exoplaneten“ begleitet Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in den USA, Deutschland, Spanien, Großbritannien und der Schweiz bei ihrer Suche nach außerirdischen Welten. (Text: 3sat)

Nicht nur Extrem- und Spitzensportler wie Deniz Kayadelen und Christoph Harting – wir alle können von Kälte profitieren und unsere Körper an niedrigere Temperaturen gewöhnen. Aber wie? Die Filmemacher treffen unter anderen die Lagerarbeiterin Katarzyna, die in einem Tiefkühllager bei minus 22 Grad Celsius in Achtstundenschichten der Kälte trotzen muss. Wie gelingt ihr das, und welche Rolle spielt ihr individuelles Kälteempfinden dabei? Der Film begleitet auch die Extremschwimmerin Deniz Kayadelen bei ihren Vorbereitungen für die Durchquerung des Ärmelkanals. Wie ist das zu schaffen: mehr als 33 Kilometer in nur 17 Grad Celsius kaltem Wasser? Was passiert in ihrem Körper? Dazu forscht Dr. Erich Hohenauer von der „University of Applied Sciences and Arts of Southern Switzerland“.
Besonders interessiert ihn die Frage, ob Kältereize tatsächlich das Immunsystem stärken. Dazu führt er Untersuchungen mit normalen, aber auch kälteerprobten Probandinnen und Probanden durch. Einer davon ist der Biohacker Rolf Duda. Er wandert in Badehose durch Schneelandschaften und geht regelmäßig Eisbaden. Nach einem traumatischen Erlebnis änderte er sein Leben und erfuhr durch sein Kältetraining Heilung und mentale Stärkung.
Seine Erfahrungen damit gibt er mittlerweile in Kursen an andere Menschen weiter. Aber wie gelingt die mentale Stärkung? Dazu gibt es neue Forschungserkenntnisse aus der Psychologie. Im Spitzensport wird die Kältetherapie ebenfalls immer öfter eingesetzt. Der Diskuswerfer Christoph Harting, Olympiasieger von 2016, sitzt unter ärztlicher Leitung täglich in der Kältekammer bei minus 110 Grad Celsius. Damit soll seine Fähigkeit zur körperlichen Regeneration gesteigert werden. Auch kleinere Verletzungen wie Muskelfaserrisse heilen schneller, weil Körper und Extremitäten besser durchblutet werden. (Text: 3sat)

Die Infektion mit antibiotikaresistenten Bakterien gehört laut Experten zu den häufigsten Todesursachen weltweit. Wissenschaftsjournalistin Lena Ganschow sucht in der „nano-Doku“ nach Auswegen. Wenn wir nicht eingreifen, könnten nach neuesten Erkenntnissen bis zum Jahr 2050 weltweit fast 40 Millionen Menschen an Antibiotikaresistenz sterben. Die WHO bewertet die Antibiotikakrise als eine der zehn größten globalen Bedrohungen für die öffentliche Gesundheit. Das Problem: Weil krankmachende Bakterien zunehmend unempfindlich gegen Antibiotika werden, können früher leicht behandelbare Infektionen heute tödlich verlaufen.
Der übermäßige und falsche Einsatz von Antibiotika gilt als Hauptursache der Krise. An überraschenden Orten findet die Wissenschaftsjournalistin Lena Ganschow wertvolle Stoffe, aus denen neue Medikamente hergestellt werden könnten, die wieder wirken. Mit mutigen Forschenden ist sie unterwegs in vergessenen Römerstollen, Kläranlagen und in der Tiefe des Meeres. Von Medizinerinnen und Medizinern erfährt Lena Ganschow, worauf es jetzt ankommt und was die Politik und auch jeder Einzelne von uns besser machen kann. (Text: 3sat)