Wissenschaft zum Mitdenken — ein Experiment zum Public Outreach

18. November 2020 von Laborjournal

(Das Team von Science Bridge e.V. um den ehemaligen Kasseler Genetik-Professor und VBIO-Präsidenten Wolfgang Nellen hat ein ergebnisoffenes Forschungsprojekt zur Genom-Editierung via CRISPR-Cas entworfen, bei dem alle Interessierten in Echtzeit mitdenken und mitmachen können — und dabei idealerweise mitkriegen, wie Wissenschaft und Forschung wirklich funktionieren. Wolfgang Nellen hat uns gebeten, in unserer Leserschaft Werbung für das Mitmach-Projekt zu machen. Machen wir sehr gerne! So stellt er es selber vor:…)

 

Public Outreach, Bürger-Labore, Wissenschaftskommunikation, Citizen Science, Wissenschaftstransparenz — wie auch immer man es nennt, die Wissenschaft ist gefordert, mehr in die Öffentlichkeit zu gehen, verständlich (!) zu erklären und im besten Fall sogar Partizipation zu ermöglichen.

Wie auch andere versuchen wir von Science Bridge e.V. dafür neue Formate zu entwickeln. Dabei ist nicht immer leicht zu beurteilen, wie gut ein solcher Versuch gelingt — und schon gar nicht, Vorschläge zu bekommen, wie er sinnvoll optimiert werden kann. Wir wenden uns deshalb an die Leserinnen und Leser des Laborjournals für eine Art „Crowd-Peer-Review“. Sie können bei unserem unten folgenden Experiment selbst „mitspielen“, es jungen Studierenden empfehlen oder — noch besser — uns Ihre Meinung dazu sagen.

Und so sieht unser Mitmach-Projekt „Pauline und die Ausreißer“ aus:

Grundlagen

Wir haben vor Kurzem ein einfaches CRISPR-Cas Experiment für Schulen, für Praktika in den Bachelor-Studiengängen wie auch für die interessierte Öffentlichkeit entwickelt. Ausgangspunkt ist ein E.-coli-Stamm, der das lacZ-Gen auf einem Plasmid trägt und sich damit nach Zugabe von X-Gal blau anfärben lässt. Dieser Stamm wird mit einem weiteren Plasmid transformiert, das das Cas9-Gen, eine crRNA und eine tracrRNA codiert. Diesen Beitrag weiterlesen »

Von Schiller lernen

10. November 2020 von Laborjournal

 

Heute vor 261 Jahren wurde Friedrich Schiller geboren. In jedem Jahr hält aus diesem Anlass eine ausgewählte Person des öffentlichen Lebens eine Schillerrede vor dem Deutschen Literaturarchiv in dessen Geburtsort Marbach am Neckar. Dass diesmal der Charité-Virologe Christian Drosten dazu eingeladen wurde, bezeichnete er selbst am Anfang seiner Rede als „ausgeprochen ungewöhnliche“ und auch „mutige“ Wahl. Um dann darzulegen, was der Geist von Schiller und seinen Werken der heutigen Wissenschaft im allgemeinen wie auch für den Umgang mit der aktuellen Corona-Pandemie im besonderen mitgeben könnte. Drostens gesamte Rede ist hier nachzulesen oder hier im Video zu sehen. Es lohnt sich!

Nun ist beileibe nicht ungewöhnlich, dass man sich gerade in Krisenzeiten an das eine oder andere „alte Genie“ erinnert – und verstärkt fragt: Was können wir von ihnen lernen? Und wie können wir womöglich deren Kreativität reproduzieren, beziehungsweise die Bedingungen, unter denen sie gedeihen konnte? Also haben wir uns auch mal kurz bei Schiller umgeschaut. Der war zwar vor allem Schriftsteller, aber immerhin wurde er mit 29 Professor und hatte bis zu seinem 26. Lebensjahr bereits „Die Räuber“, „Kabale und Liebe“ sowie „Don Carlos“ geschrieben — also quasi gleich drei Habilitationsschriften.

Hängengeblieben ist uns bei unserem kurzen Screening schließlich, wie Schiller 1789 in seiner Antrittsvorlesung als Geschichtsprofessor über den „Brotgelehrten“ wetterte, der seine Fähigkeiten lediglich dazu nutzt, die Vorgaben der Obrigkeit zu erfüllen — und ihn gegen den „philosophischen Kopf“ abgrenzte. Schiller formulierte das so:

 

[…] Jede Erweiterung seiner Brotwissenschaft beunruhigt ihn, weil sie ihm neue Arbeit zusendet, oder die vergangene unnütz macht; jede wichtige Neuerung schreckt ihn auf, denn sie zerbricht die alte Schulform, die er sich so mühsam zu eigen machte, sie setzt ihn in Gefahr, die ganze Arbeit seines vorigen Lebens zu verlieren. Wer hat über Reformatoren mehr geschrieben, als der Haufe der Brotgelehrten? Wer hält den Fortgang nützlicher Revolutionen im Reich des Wissens mehr auf, als ebendiese? Jedes Licht, das durch ein glückliches Genie, in welcher Wissenschaft es sei, angezündet wird, macht ihre Dürftigkeit sichtbar; sie fechten mit Erbitterung, mit Heimtücke, mit Verzweiflung, weil sie bei dem Schulsystem, das sie verteidigen, zugleich für ihr ganzes Dasein fechten. Darum kein unversöhnlicherer Feind, kein neidischerer Amtsgehülfe, kein bereitwilligerer Ketzermacher, als der Brotgelehrte. Diesen Beitrag weiterlesen »

Mit Hilfe zur Hypothese

7. Oktober 2020 von Laborjournal

Albert Einstein sagte einmal: „Prinzipiell ist es falsch, wenn man versucht, eine Theorie allein auf beobachtbaren Quantitäten zu begründen. In Wirklichkeit geschieht das Gegenteil: Es ist die Theorie, die festlegt, was wir beobachten können.“

Sicherlich haben Sprüche wie diese mit dazu beigetragen, dass die reine Beschreibung von Beobachtungen — sofern sie keine Funktionsmechanismen oder Hypothesen mitliefern — gerne geringschätzig als „deskriptive Forschung“ abgekanzelt wird. Wie oft wurden (und werden) Anträge oder Artikel mit genau diesem Argument abgelehnt. Als ob deskriptive Forschung lediglich Forschung zweiter Klasse sei…

Was aber, wenn man etwas gar nicht beobachten kann? Wenn uns keinerlei Hilfsmittel den Blick auf das System erschließen? Wenn also in Umformung von Einsteins Zitat ganz trivial gilt: „Es sind die Methoden, die festlegen, was wir beobachten können.“

Einfaches Beispiel: Zunächst machte das Mikroskop Zellen überhaupt sichtbar — erst viele, viele Beobachtungen später formulierten Schleiden und Schwann die Zelltheorie. Mit der puren Beschreibung von Zellen gingen Hypothesen- und Theorienbildung folglich erst richtig los — und von da an gingen Beobachtung und Theorie unmittelbar Hand in Hand. Als zwei Seiten derselben Medaille quasi. Diesen Beitrag weiterlesen »

Wendest du Techniken an, oder machst du schon Wissenschaft?

14. Juli 2020 von Laborjournal

Es gab sicher schon bessere Zeiten für die Forschung, auch wenn man die Corona-Turbulenzen mal außen vor lässt. Nehmen wir etwa die schon länger bekannte, aber immer noch ebenso aktuelle Reproduzierbarkeitskrise. Diese ist sicherlich nicht nur, aber auch ein Resultat von zunehmend schlampiger Forschung — ganz zu schweigen von der ebenfalls stetig wachsenden Zahl an nachgewiesenen Datenfälschungen. Ein trauriges Wachstum, das durch die rapide Zunahme massiv korrigierter und zurückgezogener Veröffentlichungen nur allzu klar bezeugt wird.

Doch wie ist es zu dem vermeintlichen „Qualitätsverlust“ gekommen? Statt einer Antwort landet man gerne bei einer weiteren Frage: Bringen wir den Studenten vielleicht nicht eindringlich genug bei, wie robuste und redliche Wissenschaft wirklich funktioniert?    Diesen Beitrag weiterlesen »

Wirklich nur kleine Lügen?

24. Juni 2020 von Laborjournal

Forschung sei stets auf der Suche nach Wahrheit, heißt es ein wenig pathetisch. Dennoch greifen Forscherinnen und Forscher gerne zu kleinen Lügen — vor allem dann, wenn sie ihre Paper schreiben. Denn wären sie immer und überall grundehrlich, müssten sie die „Storys“ ihrer Erkenntnisse in den allermeisten Fällen nach ähnlichem Muster erzählen wie im Folgenden dieser Pflanzenforscher hier:

„Eigentlich hatten wir den Verdacht, dass Substanz X die Entwicklung von Wurzelhaaren beeinflusst. Doch als wir sie testeten, passierte nix mit den Wurzelhaaren. Zum Glück fiel uns bei älteren Pflanzen jedoch auf, dass mit den Blättern irgendetwas nicht stimmte: Die Leitbündel waren etwas weniger stark verzweigt als normal. Aus der Literatur weiß man nun aus völlig anderen Zusammenhängen, dass Substanz X die Aktivität einiger Kinasen blockiert. Zugegeben, wir hatten X getestet, weil wir ursprünglich vermuteten, dass Kinasen eine Rolle bei der Wurzelhaarbildung spielen. Jetzt scheint dies aber eher bei der Leitbündel-Differenzierung der Fall zu sein. Was ja auch nicht schlecht ist, oder?“

Klar, dieses hypothetische Szenario würde so nie in einem Journal stehen. Dort würde man eher eine „Story“ nach dem folgenden — verkürzten — Schema lesen:    Diesen Beitrag weiterlesen »

Hypothesen im Herz

15. Januar 2020 von Laborjournal

Was ist wichtiger in der Forschung: Antworten zu finden oder die richtigen Fragen zu stellen? Viele favorisieren Letzteres, da sie Fragenstellen in einem Aufwasch sehen mit dem nach­fol­gen­den Formulieren testbarer Hypothesen. Und Hypothesen gelten ja schließlich als das Kernstück der Forschung schlechthin.

Hand auf’s Herz, wie oft sind Sie tatsächlich zu diesem Kern vorgestoßen? Wie oft haben Sie tatsächlich eine Hypothese formuliert?

Anhand dieser Frage lassen sich womöglich grob vier Klassen von Forscherinnen und Forschern einteilen:

1) Diejenigen, die erstmal gar keine Hypothesen aufstellen wollen. Stattdessen sammeln sie blind (sie selber sprechen lieber von vorurteilsfrei) Daten, einfach weil es technisch geht. Siehe etwa Metagenom-Projekte und Co. Standard-Spruch dieser Spezies: „Wir liefern Daten, aus denen man dann charakteristische Muster herauslesen kann — und mit denen kann man dann wiederum Hypothesen aufstellen.“ „Hypothesen-generierende Forschung“ nennt sie das Ganze dann.

2) Diejenigen, die sich an gängige Hypothesen dranhängen. Sie bestätigen hier ein Detail oder fügen dort eines hinzu, entwickeln kaum eigene Hypothesen, machen noch weniger Vorhersagen und testen am Ende praktisch gar nichts.

3) Diejenigen, die sich Hypothesen förmlich abringen. Diese erlauben sogar einige testbare Voraussagen, jedoch reicht dies gerade, um die eigene Forschung am Laufen zu halten. Deshalb werden sie eifersüchtig gehortet — und man bekommt sie erst nach vielen Tests glatt poliert im fertigen Paper präsentiert.

4) Diejenigen, die mehr gute Hypothesen samt testbarer Vorhersagen aufstellen, als sie selbst bearbeiten können — und diese daher auch mitteilen. Diese seltene Spezies beginnt dann auch mal einen Vortrag mit: „Hört zu, ich hab’ mir die Literatur zum Thema X angeschaut, darüber nachgedacht und ein paar vorläufige Experimente gemacht. Von daher scheint mir, dass die ganze Story so und so geht. Allerdings, sicher bin ich mir natürlich nicht — also lasst uns das mal gemeinsam durchdenken…“ Oder macht es wie der Zürcher Entwicklungsbiologe Konrad Basler, der vor einigen Jahren in der PLoS Biology-Rubrik „Unsolved Mysteries“ für alle Kollegen eine umfassende Arbeitshypothese zur Evolution des Hedgehog-Signalwegs samt einer ganzen Reihe abgeleiteter und testbarer Vorhersagen vorgestellt hat (Bd. 7(6): e1000146).

Keine Frage, sind es Momente wie die letzteren, in denen deutlich wird, dass das Hypothesen­aufstellen tatsächlich das Herzstück der Wissenschaft ausmacht.

Ralf Neumann

(Zeichnung: Peter Kapper)

 

Zum Tod von Sydney Brenner

9. April 2019 von Laborjournal

Am 5. April starb im Alter von 92 Jahren Sydney Brenner, einer der großen Pioniere der Molekularbiologie. Einige Monate, bevor Brenner Ende 2002 den Nobelpreis erhalten sollte, sprach unser Chefredakteur während eines Fest-Symposiums am Biozentrum Basel ausgiebig mit ihm. Das Gespräch veröffentlichten wir schließlich in unserer Ausgabe 4/2002.

Wir bringen dieses Gespräch hier 17 Jahre später nochmals online. Zum einen, weil es einen äußerst „lebendigen“ Eindruck von einem der sicherlich schärfsten und originellsten Denker der jüngeren Biologie-Geschichte vermittelt. Zum anderen aber auch, weil es als eine Art Zeit-Dokument illustriert, wie kontrovers die Forschergemeinde damals noch dem laufenden Humangenomprojekt sowie der Transformation ins „Omics“-Zeitalter gegenüber stand.

Hier also als kein Nachruf, sondern Sydney Brenner selbst als „Einsame Stimme aus der Prägenomik-Ära“ (Für das gesamte Gespräch bitte auf das Bild unten klicken!)…

 

Zeigt her eure Ideen!

28. März 2019 von Laborjournal

Was macht einen guten Forscher generell aus? Mal ganz plakativ: Er sollte offene Probleme erkennen, die richtigen Fragen sowie plausible Hypothesen dazu formulieren — und insbesondere Ideen generieren, wie man dieHypothesen und Fragen auf elegante Weise testen und beantworten könnte.

Das Dumme dabei ist: Jemand, der wirklich gut in alledem ist, wird viel mehr Ideen produzieren, als er tatsächlich in konkreten Projekten verfolgen — geschweige denn zur „Erkenntnisreife“ bringen kann. Das ist die Kehrseite der immer engeren, zugleich aber immer aufwendigeren Spezialisierung der letzten Jahrzehnte. (Nicht umsonst kursiert zu diesem Dilemma schon lange der Spruch: „Wir erfahren immer mehr über immer weniger — und das wiederum mit immer höherem Aufwand.“)

Nehmen wir etwa Max Perutz, der bekanntlich die allermeiste Zeit seines Forscherlebens ausschließlich — und sehr erfolgreich — an Hämoglobin arbeitete. Glaubt jemand tatsächlich, dieser brillante Forscher hätte nur gute „Hämoglobin-Ideen“ gehabt? Sicher nicht. Die meisten davon hat er jedoch nicht weiter verfolgen können, weil sein Hämoglobin-Projekt schon sämtliche finanziellen, technischen und personellen Ressourcen komplett beanspruchte. Also wird Perutz die große Mehrheit seiner guten Ideen wie Sand zwischen den Fingern zerronnen sein — sofern er nicht mit der einen oder anderen davon jemand anderen anstecken konnte.

Und so wird es womöglich auch heute vielen gehen. Sie werden selbst erfahren haben, dass nur wenige ihrer initialen Ideen am Ende tatsächlich in ein Projektmünden — weil es unter den Zwängen des aktuellen Systems „gerade einfach nicht realisierbar ist“. Schade eigentlich! Und nicht auszudenken, wie viele überaus fruchtbare Körner da heranwachsen, die dann doch unbemerkt vertrocknen.

Der US-Physiker David Harris sah es vor vier Jahren offenbar genauso, als er sagte: „Gute Wissenschaftler haben in der Regel viel mehr Ideen, als sie verwerten können. Es wäre besser, wenn sie diese mit anderen teilen könnten.“ Zu eben diesem Zweck gründete er 2015 das Journal of Brief Ideas. „Citable ideas in fewer than 200 words“ sollte man dort wenigstens zur Diskussion stellen können.

Sicher keine schlechte Idee. Leider scheint es, als hätte sie bis heute nicht wirklich gezündet. Oder vielleicht doch? Woanders und auf andere Weise?

Ralf Neumann

Grafik: iStock / kutubQ

Die Crux mit dem Projekt

7. Februar 2019 von Laborjournal

Wer Geld für seine Forschung haben will, muss einen Projektantrag stellen. Sicher, wenn es ein bisschen größer sein soll, heißt das Ganze auch mal „Programm“ oder „Initiative“. Aber woraus setzen sich diese in aller Regel zusammen? Genau, aus lauter Einzel-Projekten! Schon lange ist Forschung auf diese Weise nahezu ausschließlich in Projekten organisiert. Das Projekt ist die Keimzelle einer jeden Forschungsförderung.

Paradox ist das schon. Denn zumindest in der reinen Grundlagenforschung kann nur „projektiert“ werden, was noch unbekannt ist. Andernfalls wäre es keine. Oder anders gesagt: Sonst wäre das Projekt kein Forschungsprojekt. Zugleich muss das Unbekannte aber bekannt genug sein, um ein Forschungsvorhaben überhaupt in Form eines Projektes organisieren zu können. Schließlich lässt sich nur mit einem hinreichenden Maß an Bekanntem vorweg eine klare Forschungsplanung hinsichtlich Zielvorgaben, zeitlichem Ablaufen, finanzieller und personeller Ressourcen et cetera entwerfen. Dummerweise gilt aber ohne solch einen klaren Plan nix als Projekt — und wird auch nicht gefördert.

Es passt also nicht wirklich zusammen: Das Ideal von Forschung als offener, durch reine Neugier gelenkter Prozess einerseits — und die Projektierung von Forschung andererseits. Zumal in der Forschung auch anfängliche Zielvorgaben schnell und flexibel umformuliert werden können müssen, wie auch ein beträchtliches Risiko zu scheitern bewusst eingeschlossen ist.

Für ein Projekt dagegen ist das Vorwegnehmen von offensichtlich Neuem zu Beginn eines Prozesses unvermeidbar. Der Vorstellung von Wissenschaft als Prozess fortlaufender Entdeckungen widerspricht dies jedoch fundamental. In Projekten kann man naturgemäß nicht einfach nur von irgendwelchen Prämissen ausgehen — und dann durch fortlaufende Exploration schauen, was daraus wird. Ebenso wenig, wie sich Änderungen leicht hinnehmen lassen. Wie könnten Projekte sonst auf die ihnen innewohnende Art alle möglichen Unsicherheiten minimieren?

Daher stellen sich zwei Fragen: Wie kann man etwas vorweg bestimmen, das man gerade durch die Forschungstätigkeit entdecken will? Und welche Art Wissenschaft könnte überhaupt projektierbar sein? Letzteres mag funktionieren, wenn man ganz konkrete Fälle analysiert und auf jegliche Form der Generalisierung verzichtet. Forschung, die allerdings genau dieses Ziel verfolgt — nämlich ein generalisierendes Modell oder eine übergeordnete Theorie zu entwerfen —, ist in der Organisationsform „Projekt“ denkbar schlecht aufgehoben.

             Ralf Neumann

 

Zu spekulativ? — Na und!

17. Januar 2019 von Laborjournal

(Vor knapp vier Jahren erschien der folgende Text in unserer Print-Kolumne „Inkubiert“. Wir finden, er hat eine neuerliche Diskussion verdient.)

Zu den zentralen Aufgaben wissenschaftlichen Arbeitens gehört es, Modelle und Theorien zu entwickeln. So sollte man jedenfalls meinen.

Die Realität jedoch sieht anders aus. Seitdem Forschung zunehmend projektorientiert stattfindet und sich über Publikationsmetriken definiert, scheint „Theoriearbeit“ nicht mehr angesagt. Vor einiger Zeit bilanzierte etwa eine Studie zu exakt diesem Thema, dass von 500 untersuchten Forschungs­projekten nur etwa zehn Prozent „genuine Theoriearbeit“ beinhalteten. Der gewaltige Rest beschränkte sich laut den Autoren  größtenteils auf die punktuelle Analyse eines konkreten Falles und verzichtete schon im Ansatz auf jegliche Form der Generalisierung.

Welche Art Forschung auf diese Art herauskommt, ist klar: Überschaubare Projekte, die fest auf bekannten Theorien fußen und daraus abgeleitete Fragen mit bekannten Methoden bearbeiten — Forschung mit eingebauter Ergebnisgarantie, bei gleichsam dürftigem Erkenntnispotenzial.

Aber sollte Forschung nicht eigentlich Türen ins Unbekannte aufstoßen? Augenscheinlich muss man es sich wirklich wieder neu in Erinnerung rufen. Denn offenbar scheint der Löwenanteil aktueller Forschungsprojekte nicht wirklich daraufhin angelegt. Was natürlich auch dadurch unterstützt wird, dass das Klima gerade generell von einer Theorie-feindlichen Großwetterlage geprägt wird. Denn was passiert beispielsweise, wenn sich doch mal jemand traut, in einem Manuskript über den Tellerrand zu blicken und aus den vorgestellten Daten ein generalisierendes Modell entwickelt? Die Chance ist groß, mit der Totschlag-Floskel „zu spekulativ“ wieder zurück auf Start geschickt zu werden.

Doch warum ist „spekulativ“ heutzutage derart negativ besetzt? Natürlich sind Modelle und Theorien spekulativ — was denn sonst? Es wird ja auch kaum einer von Vorneherein behaupten, sein Modell sei korrekt. Weil Modelle und Theorien allenfalls nützlich sein können, das Unbekannte weiter zu entschlüsseln. Ganz in dem Sinne, wie Sydney Brenner es vor einiger Zeit formulierte:

„Die Hauptsache ist, sich mit Möglichkeiten befassen zu können. Dinge einfach auszusprechen, auch wenn sie falsch sein mögen. Indem ich sie ausspreche, kann ich besser erkennen, was daran falsch sein könnte. Und das kann wiederum zu einer robusteren Idee führen. Letztlich geht es also darum, die Dinge nicht zurückzuhalten.“

Oder vorschnell als „zu spekulativ“ abzuqualifizieren.

 

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