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Das Experiment: Elektrophysiologie ohne Tierversuch— Ein Beispiel für experimentelle Lehre mit Hilfe naturnaher Simulation
Authors: Manteuffel Gerhard
Published: May 2005

Gehirn und Nervensystem gehören zu den faszinierendsten Organen im Tierreich. Auf der abgestimmten Funktion von Nervenzellen beruht jedes Verhalten vom einfachsten Reflex bis zu komplexen Lernleistungen. Die meisten Experimente der Neurophysiologie sind jedoch für die Lehre wenig geeignet, da sie entweder mit komplizierten Präparations‐ und Erhaltungstechniken von isoliertem Nervengewebe oder gar mit Eingriffen am lebenden Tier verbunden sind. Für das wirkliche „Begreifen”︁ der Vorgänge bei der neuronalen Signalübertragung ist das experimentelle Erforschen für Schüler und Studenten aber unverzichtbar. Erst durch die aktive Betätigung bei Messungen eröffnet sich die Einsicht in die Vielfalt der Möglichkeiten neuronaler Informationsverarbeitung.
Lebensräume — Lebensformen— Der Bioreaktor als Lebensraum bie der biotechnischen Produktion von Wertstoffen
Authors: Buchholz Rainer
Published: May 2005

Die moderne Biotechnologie nutzt das Potential von Mikroorganismen, Pilzen und pflanzlichen oder tierischen Zellen zur Synthese von Wertstoffen. Diese Produkte können einerseits die Zellen selbst (Biomasse) oder andererseits primäre oder sekundäre Stoffwechselprodukte (beispielsweise Alkohole, organische Säuren, Proteine oder Enzyme) sein. Zur Reaktionspalette der Biotechnologie müssen ferner die enzymatischen Reaktionen (Biokatalyse) und die mikrobielle Stoffumwandlung (Biotransformation) gerechnet werden. Analog der chemischen Produktion unterliegen biotechnische Verfahren den industriellen Anforderungen an die Wirtschaftlichkeit, das heißt, in vertretbaren Zeiträumen müssen die notwendigen finanziellen Aufwendungen wie Forschungskosten und Investitionen zurückfließen und zu Gewinnen führen.
Das Centrosom. Wenig beachtet und rätselhaft
Authors: Czihak Gerhard
Published: May 2005

Alle Zellen entstehen durch Teilung aus Zellen. Der mitotischen Teilung geht eine Verdoppelung der Erbsubstanz, also eine DNA‐Synthese voraus. Durch DNA‐Syn‐ these und exakte Aufteilung der verdoppelten Erbinformation wird gewährleistet, daß die beiden Tochterzellen die gleiche genetische Information enthalten. Parallel zur Verdoppelung der Erbinformation werden bei den Eukaryoten die Centrosomen verdoppelt, denn ohne Centrosomen ist der Aufbau einer Teilungsspindel und damit eine Zellteilung nicht möglich.
Das neue Bild der Zellwand
Authors: Schindler Thomas
Published: May 2005

Das Wort „Wand”︁ verleitet uns nicht gerade dam, an eine äußerst komplexe, in hohem Maße dynamische und mit vielfältigen Funktionen ausgestattete Struktur zu denken. Im Gegenteil, Wände erscheinen uns als statische, einfach gebaute Trennbereiche, die ausschließlich der Abgrenzung und Stabilität dienen. Diese oberflächliche Betrachtungsweise läßt sich nun ganz und gar nicht auf die pflanzliche Zell„wand”︁ anwenden, denn es gibt kaum eine Situation im Leben einer Pflanze, bei der sie keine Rolle spielt. Beim Wachstum und bei der Formgebung kommt ihr entscheidende Bedeutung zu; sie ist Gegenspieler des Turgors, Ionenspeicher, Transportraum und Signalgeber. Bei Verwundung, Infektion durch Pilze, Bakterien und Viren und bei osmotischem Streß wird sie biochemisch verändert.
Das Experiment: Die mikrobiologische Diagnose von Bakterien
Authors: Wennicke Heike
Published: May 2005

Bei der Analyse von statistischen Daten zu bakteriellen Infektionskrankheiten fällt die weltweite drastische Zunahme der Enteritis‐Salmonellosen auf. Berücksichtigt man die Dunkelziffer, so kann man davon ausgehen, daß 1991 fast eine Million Menschen in Deutschland daran erkrankten. Die meisten Infektionen erfolgen nachweislich in Privathaushalten [2], das heißt, sie werden vom Verbraucher selbst verursacht und hatten durch das Einhalten gewisser Grundregeln bei der Herstellung und Handhabung von Lebensmitteln vermieden werden können.
Lebensräume – Lebensformen Nematoden und Bakterien
Authors: Ott Jörg
Published: May 2005

Symbiosen mit Mikroorganismen erlauben es Tieren, an exotischen Orten und unter extremen Bedingungen zu überleben. Im Meer strömt hochgiftiger Schwefelwasserstoff aus den heißen Quellen der Mittelozeanischen Rücken oder ist in hohen Konzentrationen im Porenwasser von Sanden und Schlammen enthalten. Dennoch finden wir an diesen Stellen eine Vielfalt von Evertebraten, wie unter anderem Muscheln, die seltsamen röhrenbewohnenden Vestimentifera oder mikroskopisch kleine Fadenwürmer. Diese Tiere können nicht nur unter diesen lebensfeindlichen Bedingungen leben, sondern sind auch mit schwefeloxydierenden chemoautotrophen Bakterien eine Symbiose eingegangen, die zum Gedeihen beider Partner unverzichtbar ist.
Wie kann man Gesundheit oder Krankheit von Wäldern messen?
Authors: Hildebrand Ernst , Hochstein Edda
Published: May 2005

Wälder sind offene Systeme, die mit ihrer Umgebung Stoffe und Energie austauschen. Dennoch erwarten wir von natürlichen oder naturnahen Waldgesellschaften, daß sich bei Klimakonstanz auch über viele Generationen hinweg wieder derselbe Waldzustand einstellt. Diese Vorstellung liegt zum Beispiel der forstlichen Standortkartierung zugrunde, wenn sie bestimmten Standorten natürliche, das heißt zeitlich weitgehend invariante Waldgesellschaften zuordnet [9].

Konstanz von Wuchsbedingungen ist in offenen Systemen nur im Fließgleichgewicht möglich, das heißt nur dann, wenn Verlust und Gewinn bzw. Hin‐ und Rückreaktionen sich bei großräumiger und langfristiger Betrachtung ausgleichen.

In diesem Jahrhundert sind Eintrage von Säurebildnern und Stickstoffverbindungen in mitteleuropäischen Wäldern zu Standortfaktoren geworden, die eine deutliche, gerichtete Veränderung des verfügbaren Ionenpools von Waldböden erwarten lassen. Dies hat Folgen für die Stabilität und Gesundheit von Wäldern sowie für die Gewinnung von hochwertigem, das heißt elektrolytarmem Trinkwasser.

Häufig wird in der Waldschadensforschung ein hoher und gleichbleibender Zuwachs an Holz als Maßstab für die Stabilität und Gesundheit des Ökosystems angesehen. Eine solche Betrachtung ist jedoch unvollständig. Ebenso wie das Bruttosozialprodukt eines Landes wenig über Verbrauch oder Erhalt natürlicher Ressourcen aussagt, läßt der Holzzuwachs nicht erkennen, ob zu seiner Realisierung Standortpotential, „verbraucht„ wurde. Angesichts der Langfristigkeit forstlicher Produktion können solche Standortveränderungen über Jahrzehnte hinweg andauern (beispielsweise Humusvorratsabbau). Im folgenden Beitrag mochten wir darstellen, welche Möglichkeiten, aber auch Probleme bestehen, wenn wir eine bessere Information zur Stabilität von Wäldern erhalten wollen.
Neue Erkenntnisse zur Stammesgeschichte der Eukaryoten
Authors: Leipe Detlef , Hausmann Klaus
Published: May 2005

Die ersten Lebewesen auf diesem Planeten sind vor etwa 3,5–3,9 Milliarden Jahren aus den zufälligen Interaktionen anorganischer Moleküle entstanden. Über das „Wie”︁ wird noch lange diskutiert werden; daß alle Lebewesen unseres Planeten auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückgehen, ist seit der Akzeptanz der Darwinschen Gedanken unumstritten. Um die genaue Natur dieser Verwandtschaftsverhältnisse zu erforschen, wurden zunachst makroskopische sowie licht‐ und elektronenmikroskopische Beobachtungstechniken genutzt. Nachdem die Möglichkeiten des phänotypischen Vergleichs weitgehend ausgereizt worden sind, hat man neue Ergebnisse über die Verwandtschaftsverhältnisse der Organismen in den letzten Jahren durch den Vergleich genotypischer Merkmale erzielen können.
Kinine, Kallikreine und Kaskadensysteme
Authors: Müller‐Esterl Werner
Published: May 2005

Die molekularen Grundlagen der Bioregulation sind bisher nur in Ansätzen verstanden. Steuerung und Regulation der vielfältigen physiologischen Funktionen eines multizellulären Organismus sind nämlich extrem komplex. Mit den modernen Methoden der Molekularbiologie, Zellbiologie und Immunologie versucht man, die molekularen Details regulatorischer Systeme Schritt für Schritt aufzuspüren. Für die Wissenschaft interessant sind dabei vor allem molekulare Netzwerke, die an Erkrankungen des Herz‐Kreislauf‐Systems und des Immunsystems, den häufigsten Todesursachen industrialisierter Länder beteiligt sind. Im folgenden wird anhand der Kinine, einer Gruppe von blutdrucksenkenden und entzündungsfördernden Peptiden des Blutes, der Stand der Forschung auf dem Gebiet peptidergischer Effektorsysteme beispielhaft vorgestellt.
Das Experiment: Osmoregulation der Köcherfliegenlarven
Authors: Wichard Wilfried
Published: May 2005

Jeder kennt sie, der als Jugendlicher in Bach und Tümpel seine ersten Entdeckungen machte und dem Leben im Gewässer besonderen Schutz gewährt: die Larven der Köcherfliege (Trichoptera) [6], die sich schützend in transportablen Köchern aus Pflanzenteilen oder Steinchen befinden. Neben diesen köchertragenden Larven (Intergripalpia) gibt es unter den Köcherfliegen auch Larven, die statt eines Köchers Netze bauen [1], mit denen sie im Fließgewässer Nahrung erwerben (Annulipalpia), oder auch Larven, die frei von Köcher und Netz vorwiegend räuberisch im Wasser umherstreifen (Spicipalpia).
Lebensräume – Lebensformen Kolibris
Authors: Schuchmann Karl‐L.
Published: May 2005

Kolibris (Trochilidae) gehören mit über 330 Spezies zu den artenreichsten neuweltlichen Vogelfamilien. Ihr vermutliches Ursprungsgebiet und ihr biogeographisches Zentrum liegen im äquatorialen Südamerika. Diesen inneren Bereich der Tropen haben sie während mehrerer adaptiver Radiationen verlassen und sind bis in die gemäßigten Zonen Amerikas vorgedrungen (Abbildung 1). Eine solche Dispersion war möglich, weil die Hauptnahrungslieferanten, nektarproduzierende Angiospermen, sich bis in Randgebiete dieses Kontinents ausgebreitet hatten. Zwischen Kolibris und ihren Nahrungspflanzen bestehen enge mutualistische Beziehungen, die die beiderseitige Entwicklung ständig beeinflußt haben, besonders an extremen Standorten wie in Südalaska, auf Feuerland und in andinen Hochgebirgszonen. Hier gehören diese Blumenvögel zu den zuverlässigsten Bestäubern, während umgekehrt die Blütenpflanzen sichere Nahrungslieferanten sind. Dennoch ist die Verfügbarkeit der Nektarnahrung eingeschränkt, weil sich Blüten‐ und Schnabelmorphologie weitestgehend entsprechen müssen (Abbildung 2). Damit nimmt bei der Blütenpflanze die Wahrscheinlichkeit der Bestäubung mit artspezifischen Pollen bei der Nektaraufnahme des Vogels zu und führt zu erhöhter Samenproduktion. Der Kolibri kann durch solche exklusiven „Nutzungslizenzen”︁ seinen Energiebedarf langfristig sichern und somit indirekt ebenfalls seine Fitneß erhöhen. Die geringe Körpermasse der Kolibris, ihr entsprechend niedriges Gesamtnahrungsvolumen und ihre hohe Mobilität sowie die rasche Evolution des Bestäubungsapparates der Angiospermen waren offensichtlich Voraussetzungen für diese enge Interaktion unterschiedlicher Organismen.
Leben an der Stromsohle des Rheins
Authors: Tittizer Thomas , Schöll Franz
Published: May 2005

Die benthosbiologische (Benthos =Gesamtheit der Organismen, welche die Bodenzone eines Gewässers bewohnen) Untersuchung größerer Flüsse und Ströme stößt in der Praxis oft auf unüberwindbare Schwierigkeiten. Die Korngröße des Substrats, die hohe Fließgeschwindigkeit und die Wassertiefe setzen herkömmlichen Techniken für die Untersuchung der Tiefenzone dieser Gewässer (Einsatz von Bodengreifer, Bodensauger und Dredgen zur Entnahme biologischer Proben) Grenzen. Auch werden repräsentative Bestandserhebungen vom Ufer aus sehr häufig durch starke Wasserstandsschwankungen erschwert.
Zur Bedeutung der Bodentiere für den Stoffkreislauf in Wäldern
Authors: Beck Ludwig
Published: May 2005

Die von den Primärproduzenten gebildete organische Substanz gelangt samt der darin gebundenen Energie, soweit sie nicht schon auf der ersten trophischen Ebene veratmet wird, auf den Boden, und zwar entweder direkt oder auf dem Umweg über Konsumenten‐Nahrungsketten. Der Boden ist die Schaltstelle des Stoffkreislaufs und verfügt in der Bodenstreu über einen, je nach Standort sehr unterschiedlichen Vorrat an Nährstoffen und Energie. Dieser Vorrat wird im wesentlichen aus dem Streufall gespeist; der Abbau der Bodenstreu gewährleistet die Rückführung der Nährstoffe zu den Primärproduzenten (Abbildung 1). Der prinzipielle Verlauf des Abbaus läßt sich anhand zweier Waldtypen verdeutlichen, die entgegengestzte Extreme der Bandbreite von langsamem bis raschem Abbau und mächtigem bis geringem Streuvorrat am Boden darstellen.
Prozeßhierarchie in Waldökosystemen
Authors: Ulrich Bernhard
Published: May 2005

Der Versuch, Abgrenzungen zu fingen, legt den fließenden übergängen in der ökosphäre notwendigerweise Zwang an. Die Vorstellung von natürlich existierenden scharfen Grenzen dürfte zumeist eine Fiktion sein. Die wissenschaftliche Untersuchung von ökosystemen kommt ohne solche Abgrenzungen jedoch nicht aus. Die Abgrenzung von ökosystemen ist daher zweckbestimmt: sie erfolgt im Hinblick auf die Fragestellung. Im folgenden wird nach der zeitlichen Dynamik von Waldökosystemen unter dem Einfluß anthropogener Umweltveränderungen (Emissionen, Klimaveränderung) und Bewirtschaftung gefragt. Der Raumbezug ist damit die Bewirtschaftungseinheit, der Zeitbezug Jahrhunderte bis Jahrtausende.
Tiefseeökologie und Tiefseebergbau
Authors: Thiel Hjalmar
Published: May 2005

In ständig steigendem Maße nutzt der Mensch die mineralischen Rohstoffe seines Lebensraumes, und an Land drohen einige der Quellen zu versiegen. Da bleibt es nicht aus, daß auch in den Meeren nach Rohstoffen gesucht wird. Am bekanntesten sind die Vorkommen und die Nutzung von Erdöl. Aus dem flachen Wasser wird auch Sand gebaggert, und Phosphoritknollen kommen auf den Meeresböden produktionsreicher Schelfgebiete vor. Die Industrie ist während der vergangenen 30 Jahre auf der Suche nach Rohstoffen auch in die Tiefsee vorgedrungen, in der Erzlagerstätten als Knollen‐und Krustenformationen vor Kommen und als weiche Schlammassen oder harte Erzkörper auftreten. Die Nutzung der Tiefseeressourcen wird stets mit einem Eingriff in das Ökosystem verbunden sein. Meereskundler müssen die Auswirkungen auf die Ozeane erkennen und auf potentielle Gefahren durch Technikfolgenabschätzungen aufmerksam machen.
Das “Ökosystem Polsterpflanze”: Recycling und Aircondition
Authors: Körner Christian
Published: May 2005

Gemeint sind hier die echten Polsterpflanzen, wie Werner Rauh [5] sie definierte; Pflanzen, die auch im Gewächshaus oder vom Gletscherwasser ins Tiefland verspült, ihren polsterförmigen Wuchs beibehalten ‐also genotypische Polster. Im Gegensatz dazu verlieren von Weidetieren polsterförmig „geformte”︁ Pflanzen beim Aussetzen der Beweidung sofort ihre Polsterform: Dies sind von der Umwelt geformte Polster, phänotypische Polster.

Auffällig ist, daß Polsterpflanzen in windarmen Gegenden, beispielsweise in tropischen Hochgebirgen, weitgehend fehlen. In polaren Regionen sind sie auf der Südhalbkugel mit den viel höheren Windgeschwindigkeiten häufiger anzutreffen als im Norden. Unter windarmen Bedingungen überwiegen die Nachteile des gedrungenen Wuchses dessen Vorteile. Geschlossene Pflanzendecken wie Rasen und Wälder entwickeln üblicherweise einen Blattflächenindex von 4 bis 8 m2 Blattfläche pro m2 Boden. Polsterpflanzen bringen es auf der von ihnen besetzten Grundfläche nur auf einen Blattflächenindex ovn 1 bis maximal 2 m2 pro m2 [2]. Damit sind diese Pflanzen, sobald günstigere Wachstumsbedingungen herrsche, hoffnungslos unterlegen und werden verdrängt. Die wegen ihrer Symmetrie auffälligsten Polster sind Halbkugelpolster mit einer Pfahlwurzel. deren grüne Kuppel sich durch endständiges Triebwachstum jährlich nur um wenige Millimeter vergrößert.
Entstehung und Wirkung von Dioxinen
Authors: Lenoir Dieter , Sandermann Heinrich
Published: May 2005

Die wissenschaftliche Aktivität auf dem Dioxin‐Gebiet ist sehr groß: beispielsweise erschienen allein im Jahre 1990, gemäß „Chemical Abstracts”︁, 379 Veröffentlichungen. In Deutschland wie in verschiedenen anderen Ländern werden zu diesem Thema zahlreiche Tagungen und Workshops abgehalten, so das seit 1980 jährlich stattfindende internationale Dioxin‐Symposium, an dem jeweils etwa 1000 Wissenschaftler teilnehmen [1].
Rasterkraftmikroskopie: Sehen durch Fühlen
Authors: Oberleithner Hans
Published: May 2005

Im Gegensatz zur traditionellen Mikroskopie, die Licht‐ oder Elektronenstrahl zur optischen Darstellung von Objekten benutze, Verarbeitet das erst von wenigen Jahren entwickelte Rasterkraftmikroskop im weitesten Sinn lokale mechanische Eigenschaften einer Objektoberfläche zu einem dreidimensionalen Bild. dabei tastet ein äußerst feiner Stift die zu untersuchende Struktur ab, wobei der jeweilige Standort der Spitze im Millionstel‐Millimeter‐Bereich elektronisch erfaßt wird. Damit Können an Oberflächen von Festkörpern sogar einzelne Atome voneinander optisch getrennt werden. Mittlerweile steht die Anwendung dieser Methode an biologischen Membranen vor ihrem Durchbruch. Heute ist es bereits möglich, die Plasmamembran lebender Zellen in ihren ständigen Umbauprozessen zu beobachten. Das Studium einzelner Moleküle der Plasmamembran während ihrer täglichen Arbeit erscheint dadurch greifbar nahe.
Methodik und Anwendungsgebiete des genetischen Fingerabdruckverfahrens
Authors: Lubjuhn Thomas , Schartl Manfred , Epplen Jörg Thomas
Published: May 2005

Unter einem genetischen Fingerabdruck („DNA‐Fingerprint”︁) versteht man ein mit molekularbiologischen Methoden erstelltes Bandenmuster aus informationsfreien DNA‐Abschnitten, welches hochspezifisch für das entsprechende Individuum ist. Die Entdeckung und Weiterentwicklung des genetischen Fingerabdrucks hat innerhalb kürzester Zeit zu erheblichen Fortschritten in den verschiedenen Teildisziplinen der Biologie und Medizin geführt. Durch das Aufzeigen individueller Unterschiede im Erbgut werden mit dieser Methode Grundlagen für die Bearbeitung zahlreicher Fragestellungen geschaffen. Wir wollen in diesem Aufsatz zum einen die Methodik veranschaulichen und zum anderen einige ausgewählte Anwendungsbeispiele vorstellen, die verdeutlichen sollen, welches Potential sich hinter der Methode des „DNA‐Fingerprinting”︁ verbirgt.
Neue Erkenntnisse zur Blütenentwicklung
Authors: Huijser Peter , Klein Joachim
Published: May 2005

Während der Blütenentwicklung bei höheren Pflanzen werden unterschiedliche Organe, wie Kelch‐, Kron‐, Staub‐ und Fruchtblätter, zeitlich und räumlich nacheinander angelegt. Dadurch wird eine komplexe, in vielen Fällen besonders auffallende Struktur gebildet: die Blüte.
Entstehung eines wissenschaftlichen Unterrichtsfilms
Authors: Hausmann Klaus , Gradias Michael
Published: May 2005

Dieser Artikel will die Visualisierung von äußerst Komplexen Sachzusammenhängen schildern. Bestehende wissenschaftliche Fakten sollten über Realbilder in bewegte computergenerierte Bilder umgesetzt werden. Es wird über die Arbeit des Produktionsteams berichtet, das diese Aufgabenstellung bewältigt hat.
Explosive Evolution in ostafrikanischen Seen
Authors: Glaubrecht Matthias
Published: May 2005

Buntbarsche aus der Familie der Cichlidae, die in den großen ostafrikanischen Seen leben, gehören zu den klassischen Beispielen der Evolutionsbiologie. Durch „adaptive Radiation”︁ haben Cichliden ‐ ebenso wie die Darwinfinken des Galapagos‐ Archipels order die wegen ihres vielfältig bunten Gefieders so benannten Kleidervögel und die Fruchtfliegen der Hawaii‐ Inseln ‐ weitgehend endemische, nur dort vorkommende Artenschwärme herausgebildet. Doch auch die gleichfalls in den Rift‐ Seen lebenden Kronenschnecken (Thiaridae) liefern Einblicke in die Entstehung neuer Arten und die evolutiven Mechanismen, etwa räumliche Sonderung (Separation) und ökologische Anpasssung (Adaptation). Der Vergleich zwischen Cichliden und Thiariden kann dabei zugleich als Testfall evolutionsbiologischer Hypothesen dienen.
Der Geruchssinn: Die Grundlagen der Duftwahrnehmung
Authors: Krieger Jürgen , Breer Heinz
Published: May 2005

Der Geruchssinn eröffnet uns Menschen das Tor in die Vielfalt der duftenden Umwelt. Er verhilft uns zu einer schier unbegrenzten Zahl von Geruchsempfindungen, denen nicht nur eine wichtige hedonistische Rolle zukommt, sondern die, mehr als wir im allgemeinen realisieren, große Bedeutung für eine kontinuierliche Registrierung unserer Umweltbedingungen haben. Meist rückt uns die Wichtigkeit dieses Sinnesorgans erst in das Bewußtsein, wenn es nicht funktioniert. Mit unserem hochempfindlichen Riechsystem sind wir in der Lage, kleine, flüchtige Stoffe in extrem niedrigen Konzentrationen wahrzunehmen und außerdem Tausende von chemischen Substanzen als unterschiedlich riechende Düfte zu unterscheiden. Diese enorme Sinnesleistung hat Forscher seit jeher fasziniert und zu intensiven Bemühungen geführt, die Mechanismen der Duftwahrnehmung zu verstehen. Es sind die Sinneszellen im Riechepithel unserer Nase, die mit den flüchtigen Duftmolekülen aus der Umwelt reagieren und die Geruchsinformation, in Nervenimpulsen verschlüsselt, an das Gehirn weiterleiten. Neueste Forschungsergebnisse zeigen nun, daß die Riechzellen ihre Aufgaben mittels hochspezialisierter Moleküle und einer komplexen Abfolge von biochemischen und elektrophysiologischen Prozessen bewältigen.
Ein Spiel mit Blütenfarben
Authors: Hoffmann Franz , Hoffmann‐Tsay Shyun‐Shyun
Published: May 2005

Pflanzen produzieren ihre Farbenpracht, sei es die überschwengliche der Blüten und des Herbstlaubes oder nur das alltägliche Grün der Blätter, im wesentlichen durch zwei deutlich verschiedene Formen der Pigmentierung. In beiden Fällen sind Organelle, membranbegrenzte Strukturen innerhalb der Zellen, die Träger der Pigmente. Handelt es sich bei diesen Farbstoffen um fettlösliche Verbindungen, dann lagern sie in den Plastiden, sind sie wasserlöslich, findet man sie in den Vakuolen. Nur bei Algen kommen lipochrome Pigmente auch außerhalb der Plastiden vor. Es sind also entweder zahlreiche kleinere Strukturen (Plastiden) oder eine, selten mehrere, größere (Vakuole), die der Zelle, und damit oft einem ganzen Gewebe, die Farbe verleihen (Abbildung 1).
Athleten des Meeres: Zur Ökophysiologie pelagischer Kalmare
Authors: Pörtner Hans‐Otto
Published: May 2005

Die größten wirbellosen Tiere, Riesenkalmare der Gattung Architeuthis, haben die Phantasie des Menschen beflügelt, seit er die Meere befährt. Sie und ihre kleineren Vettern sind die einzigen großen Invertebraten, die das Pelagial, den freien Wasserkörper der Ozeane, als Lebensraum erobert haben und dort eine Position im Ökosystem und in den Nahrungsketten einnehmen, die der von marinen Vertebraten (Fischen und Meeressäugern) vergleichbar ist. Über das Leben der Kalmare ist vor allem dann wenig bekannt, wenn sie wie der Riesenkalmar ein dem Menschen weitgehend verborgenes Leben in der Tiefsee führen. Unsere Kenntnisse sind umfangreicher bei kleineren Formen, die zumindest einen Teil ihres Lebens in den Schelfmeeren und dort in Küstennähe oder in den oberen Wasserschichten verbringen. Einige dieser Arten haben aufgrund der hohen Populationsdichten auch erhebliche fischereiwirtschaftliche Bedeutung erlangt. Diese Kalmare sind in der Regel sehr muskulös und zeigen ein Aktivitätsniveau, das dem ähnlich großer Fische vergleichbar ist oder sogar darüber hinausgeht. Sie schwimmen überwiegend nach dem Rückstoßprinzip, einer energetisch aufwendigen Fortbewegungsweise. Dementsprechend zeigt ihr aerober Stoffwechsel die höchsten Umsatzraten, die bei marinen Invertebraten gefunden wurden, höher auch als die von Fischen vergleichbarer Größe und Lebensweise. Die physiologischen Merkmale, die den Kalmaren der Schelfmeere ihre hohe Leistung ermöglichen und ihnen ihre Position im Ökosystem des Pelagials sichern, sind Gegenstand dieses Übersichtsartikels. Darüber hinaus werden Mechanismen vorgestellt, die es Kalmaren in verschiedenen Lebensträumen ermöglicht haben, die Maximierung ihres Energieverbrauches zu begrenzen.
Der Waldrapp – das Ende einer Vogelart?
Authors: Pegaro Karin , Föger Manfred
Published: May 2005

Eine zentrale Frage des Artenschutzes ist die Suche nach den Ursachen für das Aussterben von Arten. Der Waldrapp Geronticus eremita (Abbildung 1), ein Vertreter der Ibisse (Familie Threskiornithidae), ist einer der weltweit am meisten gefährdeten Vögel [1, 2]. Er kann sogar als klassisches Beispiel für eine aussterbende Art betrachtet werden. Es bestehen heute kaum noch Zweifel, daß menschliche Aktivitäten den entscheidenden Faktor beim Aussterben von Tieren und Pflanzen in der Neuzeit darstellen. Es gibt jedoch wenige Hinweise auf die eigentlichen Ursachen des Aussterbens [3], für deren Analyse sowohl ökologische als auch demographische Daten notwendig sind [3, 4]. Die Geschichte des Waldrapps zeigt, daß ein enges Zusammenwirken ökologischer und ethologischer Faktoren zum endgültigen Aussterben dieser Art führen könnte. Langzeitstudien haben ergeben, daß neben der dramatischen Umweltzerstörung im letzten Brutgebiet auch die Inflexibilität im Verhalten des Waldrapps ein Grund für die gegenwärtige Bestandssituation ist.
Warum bin ich krank? Bemerkungen zur evolutionsbiologischen Dimension des Krankseins
Authors: Gärtner Klaus
Published: May 2005

Mancher Kranke fragt sich: „Warum bin ich krank, warum mit Leid und Siechtum geschlagen?”︁ Das gilt insbesondere für den chronisch Leidenden. Antworten auf diese Frage versuchen ihm Religion und Philosophie zu geben. Biologen und Mediziner beschränken ihre Antworten auf die Frage nach dem „Warum”︁ auf kausale Begründungen. Sie erörtern, „wodurch”︁ man krank wird. Dagegen gehört es kaum zu ihren wissenschaftlichen Vorgehensweisen, die Frage nach dem „Wofür”︁ zu stellen, also nach den ultimativen Zielen eines Prozesses. Das geschieht noch am ehesten in evolutionsbiologischen Denkansätzen und soll auch hier versucht werden.
Überleben im Weltraumvakuum — Leben aus dem All? —
Authors: Dose Klaus
Published: May 2005

Die Frage nach dem Ursprung des Lebens auf der Erde kann bisher niemand beantworten. Wir wissen nur, daß alle heute bekannten Lebensformen auf einen gemeinsamen Ursprung zurückgeführt werden können und daß man diesen Ursprung etwa 3,8 Milliarden Jahre zurückverfolgen kann [1]. Paläontologische und paläobiochemische Befunde machen wahrscheinlich, daß die vermutlich einzelligen Lebewesen dieser Zeit hinsichtlich ihres Stoffwechsels schon hoch entwickelt waren. Isotopenuntersuchungen an fossilen Kohlenstoffverbindungen dieser Epoche lassen zum Beispiel vermuten, daß Kohlendioxid reduktiv assimiliert wurde, möglicherweise bereits durch Photosynthese. Da andererseits vor mehr als 4 Milliarden Jahren die Bedingungen auf der Erde kaum Leben ermöglicht haben (zu hohe Temperaturen, keine Hinweise auf flüssiges Wasser, starkes Kometen‐ und Meteoritenbombardement), könnte man argumentieren, daß der verbleibende Zeitraum von 200 Millionen Jahren für die Evolution hochentwickelter Lebensformen zu kurz sei. Aus diesem Grund wurde auch in neuerer Zeit wiederholt diskutiert, ob der Ursprung des Lebens außerhalb der Erde zu suchen sei [2, 3].
Die Architektur der Centromeren
Authors: Wolf Klaus Werner
Published: May 2005

Chromosomale Segmente, die während der Kernteilung die Interaktion zwischen den Chromosomen und den Spindelmikrotubuli vermitteln, bezeichnet man als Centromeren. Sie sind für die korrekte Verteilung der Chromosomen auf die Tochterzellen unentbehrlich. Centromerfreie Chromosomenfragmente gehen bei der Kernteilung verloren. Die Centromeren der Chromosomen unterscheiden sich von den Chromosomenarmen sowohl in der DNA‐Zusammensetzung als auch bezüglich der assoziierten Proteine. DNA der Centromeren höherer Eukaryoten ist hoch repetitiv und transkriptionell inaktiv. Auch finden sich dort eine Reihe von chromosomalen Nicht‐Histonproteinen, die teilweise die Fähigkeit besitzen, an die DNA zu binden. Es gibt auch Hinweise auf centromerständige Motorproteine, die für die Bewegung der Chromosomen verantwortlich sind. In diesem Artikel wird der Aufbau der Centromeren vorgestellt. Im Vordergrund stehen dabei Befunde, die an Säugerzellen und in zwei Hefearten erhoben wurden.
HILDE MANGOLD (1898–;1924) Ihr Beitrag zur Entdeckung des Organisatoreffekts im Molchembryo
Authors: Fäßler Peter E.
Published: May 2005

Dort entsteht dann im Verlauf der weiteren Keimentwicklung eine zusätzliche sekundäre Embryonalanlage, bestehend aus Neuralrohr, Chorda dorsalis, Somiten und Seitenplatten. Erfolgt der Gewebeaustausch zwischen Molcharten mit unterschiedlich pigmentierten Embryonen, beispielsweise Kamm‐ und Teichmolch, so wird deutlich, daß sich sowohl Implantat als auch Wirtszellen an der Bildung der sekundären Strukturen beteiligen (Abbildung 2). Nach SPEMANNS Ansicht hatte das Implantat unter Einbeziehung von umgebenden Wirtszellen eine sekundäre Embryonalanlage „organisiert”︁, woher er denn auch den Begriff „Organisator”︁ ableitete. Das Experiment erregte nicht nur in der Fachwelt, sondern auch in der Öffentlichkeit größtes Aufsehen und machte SPEMANN zu einem der bekanntesten Wissenschaftler seiner Zeit [1]. Wer indes die Originalarbeit aus dem Jahre 1924 zu Rate zieht, stellt fest, daß Hans Spemann eine Mitautorin hatte: HILDE MANGOLD (Abbildung 3). Wer war diese Frau und welcher Anteil an der Entdeckung des Organisatoreffektes kommt ihr zu? Weshalb wird sie so selten in Zusammenhang mit dem Phänomen erwähnt und wurde nicht bei der Vergabe des Nobelpreises beteiligt? Liegt hier gar ein krasser Fall der Benachteiligung einer Frau im Wissenschaftsbetrieb vor?

Diese Zeilen sollen die Erinnerung an eine junge Biologin wachhalten, die vor 70 Jahren an einem der bedeutendsten Forschungsgebiete der modernen Biologie mitwirkte und kurz darauf ihr Leben durch einen Unfall verlor. Ihrer Rolle als Frau in der Wissenschaft und der Frage ihrer möglichen Benachteiligung gilt hierbei die besondere Aufmerksamkeit.
Sehen anschaulich gemacht: Verblüffende Einsichten in unsere Wahrnehmung I
Authors: Wolf Rainer , Wolf Dorothea
Published: May 2005

Die wahrnehmungspsychologische Forschung deckt zunehmend auf, daß nur ein verschwindend kleiner Teil der geistigen Prozesse, die das menschliche Gehirn leistet, der Introspektion (Selbstbeobachtung) zugänglich ist. Die meisten geschehen völlig unbewußt. Die künstliche Tiefenumkehr beim binokularen Sehen bietet eine einzigartige Chance, einige der Verrechnungsprinzipien des eigenen Gehirns im Selbstversuch zu analysieren.
40 Jahre Ethologie aus der Sicht eines Insekten‐ Neuroethologen
Authors: Huber Franz
Published: May 2005

Der griechische Philosoph Heraklit hat auf dem Wandel allen Seins sein philosopisches Gebäude errichtet. Auch Wissenschaft bleibt nicht statisch, auch sie zeichnet sich durch Wandel aus. Konzepte, Hypothesen und Theorien erfahren Änderungen, wenn die neue Datenlage dies notwendig macht. Das gilt auch für die Ethologie, die von Konrad Lorenz und Nikolaas Tinbergen vor mehr als fünf Jahrzehnten als Wissenschaft begründet worden ist.
Mangrovenalgen
Authors: Karsten Ulf
Published: May 2005

Die Wälder der Gezeitenzone beherbergen eine einzigartige Algenflora, die als Epiphyten die von den Bäumen gebildeten und dem Meerwasser ausgesetzten Substrate besiedelt. Hier tragen die niederen Pflanzen maßgeblich zur Primärproduktion des Gesamtökosystems bei. Im Laufe der Evolution haben sich die Algen dieses extremen Standortes an die vorherrschenden Umweltbedingungen vor allem physiologisch angepaßt.
Segmentbildung im Keimstreif der Krebse
Authors: Dohle Wolfang , Scholtz Gerhard
Published: May 2005

Eine der zentralen Fragen der Entwicklungsbiologie ist die nach den Mechanismen, die zur Differenzierung anfänglich gleichartiger Zellen führen. Insbesondere bei Organismen, die während ihrer Ontogenese ein invariantes Zellteilungsmuster zeigen, liegt es nahe, im Zellstammbaum den Schlüssel zum Verständnis von Differenzierung zu sehen. Vergleichende Studien zeigen jedoch, daß Zellgenealogie und Zelldifferenzierung voneinander unabhängig sind – eine Schlußfolgerung, die in ähnlicher Weise schon vor hundert Jahren von einem der Pioniere der Entwicklungsbiologie, E. G. Conklin, formuliert wurde: „Is there any causal relation between cell‐formation and differentiation? There is abundant evidence that there is no necessary relation between the two”︁.
Die Ökophysiologie der Wurzeln und der Rhizosphäre
Authors: Trolldenier Günter
Published: May 2005

Pflanzenwurzeln durchdringen den Boden, um ihm Nährstoffe und Wasser zu entziehen. Dabei treten zwangsläufig bestimmte ökophysiologische Veränderungen der Wurzelumgebung ein. Bereits im letzten Jahrhundert wurden einige der wurzelinduzierten Prozesse in der Wurzelumgebung, der „Rhizosphäre”︁, beschrieben. In seiner „Pflanzenphysiologie”︁ schildert Pfeffer (1897), wie man Pflanzenwurzeln an einer polierten Marmorplatte entlang wachsen lassen kann, um nach einiger Zeit deutlich sichtbare Ätzspuren zu beobachten [9]. Pfeffer erwähnt, daß schon Liebig (1858) und Sachs (1860) ähnliche Beobachtungen gemacht hätten (Abbildung 1). Cohn (zitiert nach [2]) berichtete in der Wanderversammlung der schlesischen Botaniker 1876, daß Gerstenkörner, die zwischen feuchtem Lackmuspapier keimen, „dasselbe … roth”︁ färben, woraus auf „die Ausscheidung einer starken, nicht flüchtigen Säure durch die Wurzel”︁ zu schließen sei.
Phytochromgesteuerte Farnsporenkeimung
Authors: Scheuerlein Robert W. , Haas Christian J.
Published: May 2005

Im Entwicklungszyklus der Pflanzen treten verschiedene Formen von Fortpflanzungs und Verbreitungseinheiten, wie Pollen, Samen oder Sporen, auf. Sie dienen neben der Vermehrung und Ausbreitung in vielen Fällen auch der Überdauerung ungünstiger Lebensbedingungen. Demgemäß wird ihre Keimung durch eine Vielzahl von Außenfaktoren auf sehr mannigfaltige Weise beeinflußt. Die komplexen Vorgänge, die dabei ablaufen, sind Gegenstand intensiver Forschung, nicht zuletzt deshalb, weil gerade die Samenkeimung bei Nutzpflanzen für die landwirtschaftliche Produktion von großer Bedeutung ist. Dagegen sind Farne in wirtschaftlicher Hinsicht zwar nur von geringem Interesse, ihre Sporen bieten aber aufgrund ihrer Einzelligkeit im Vergleich zu den vielzelligen, komplex gebauten Samen erhebliche experimentelle Vorteile für die Analyse der Keimungsinduktion: So beeinflußt die Variation verschiedener Versuchsparameter, wie die Versuchstemperatur oder die Zusammensetzung des Kulturmediums, die zu untersuchende Zelle direkt und ohne wesentliche zeitliche Verzögerung. Die Dokumentation des Keimungsprozesses ist durch direkte, mikroskopische Beobachtung der lebenden Zelle möglich. Außerdem müssen Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Geweben bei den einzelligen Farnsporen nicht berücksichtigt werden, und man kann aufgrund der geringen Sporengröße von etwa 50 μm im Labor mit sehr großen Stichprobenumfängen arbeiten [5, 22].

Bei unseren Ausführungen beschränken wir uns im folgenden auf die lichtinduzierte Keimung von Sporen der Gattung Dryopteris (Wurmfarn) [12]. Unser Interesse gilt der Charakterisierung des absorbierenden Pigmentsystems Phytochrom unter Berücksichtigung molekularbiologischer Fragestellungen sowie der Bedingungen, unter denen der Außenfaktor Licht perzipiert werden kann. Darüber hinaus untersuchen wir die modifizierende Wirkung weiterer Umweltfaktoren auf den lichtinduzierten Keimungsverlauf, der im folgenden durch eine Abfolge charakteristischer Differenzierungsschritte beschrieben wird.
Die Ökophysiologie der Wurzeln und der Rhizosphäre
Authors: Trolldenier Günter
Published: May 2005

Wurzeln erschließen den Boden, um Wasser und Nährstoffe aufzunehmen. Sie verändern dabei die chemischen Eigenschaften ihrer unmittelbaren Umgebung, der Rhizosphäre, beträchtlich, wie die im letzten Heft (BIUZ 2/95) geschilderten Versuche zeigen [14]. Die Vorgänge in der Rhizosphäre beschränken sich allerdings nicht allein auf die Wechselwirkungen zwischen Wurzeln und unbelebten Bodenbestandteilen. Schon Hiltner (1904), der den Ausdruck „Rhizosphäre”︁ prägte, stellte fest, daß die unmittelbare Wurzelumgebung dichter mit Mikroorganismen besiedelt ist als der Boden in einiger Entfernung. Außer für Bakterien und Pilze ist die Rhizosphäre auch ein günstiges Mikrohabitat für Bodentiere, die der Mikro‐ und Mesofauna zuzuordnen sind. Seither hat die Bodenbiologen immer wieder die Frage beschäftigt, ob es sich bei den Mikroorganismen der Rhizosphäre lediglich um Opportunisten handelt, die einfache Abfallprodukte der Wurzeln verwerten, oder um Widersacher der Pflanzen, die Funktionen der Wurzeln beeinträchtigen. Oder treten sie gar als Wohltäter der Pflanzen auf, die Wachstum und Gesundheit fördern [2]. Bereits Hiltner [6] war der Überzeugung, daß „von der Zusammensetzung der Bodenflora in der Rhizosphäre die Ernährung der Pflanzen nicht unwesentlich abhängt”︁.
Mit Hilfe der Gentechnik erzeugte Lebensmittel: Novel Foods und die Problematik ihres Nachweises
Authors: Hammes Walter P. , Hertel Christian
Published: May 2005

Die Einführung neuartiger Lebensmittel für den menschlichen Verzehr ist keineswegs eine Errungenschaft unserer Tage, sondern eine die Menschheitsgeschichte begleitende Praxis, aus der sich die heutige Lebensmitteltechnologie entwickelt hat. Ein Grund für die Blüte dieses Industriezweiges liegt darin, daß das Spektrum der verfügbaren, lagerbaren Lebensmittel traditionell sehr beschränkt ist. In Tabelle 1 sind Schlüsselerfindungen und ‐entdeckungen zusammengestellt, die die frühe Lebensmitteltechnologie ab der Zeit der industriellen Revolution charakterisieren.

Interessant ist die Erfindung der Margarine und die nachfolgende Herstellung aus gehärteten Fetten. Ursprünglich als Ersatz für Butter gedacht, hat die Margarine heute diesen Charakter weitgehend geändert und ist ein selbständiges Produkt für besondere ernährungsphysiologische Ansprüche geworden. Bei der Einführung der Margarine waren Sicherheitsaspekte nur von geringer Bedeutung; vielmehr wurden hinsichtlich Butter Verfälschung und Verbrauchertäuschung erwartet, sobald ein billigeres Alternativprodukt auf den Markt kam. Weiterhin befürchteten die Buttererzeuger jener Zeit starke Umsatzeinbußen und waren deshalb der Einführung der Margarine nicht wohlgesonnen. Es war auch nicht auszuschließen, daß mit den damals vorhandenen Mitteln Verfälschungen nicht immer erkannt werden konnten.

Heute ist dies mit den modernen analytischen Methoden zur Bestimmung des Fettsäurespektrums kein Problem mehr. Um Margarine von Butter leicht unterscheiden zu können, wurde diskutiert, die Margarine rot zu färben. Dies ist eine sichere Kennzeichnungsmethode, nur ‐ und hier kann man seine subjektive Einstellung selbst prüfen ‐ attraktiv und die Kauflust fördernd wäre ein derartiges Produkt nicht. Der Zusatz von Stärke erfüllte dann aber auf einfache Weise die Forderung der Nachweisbarkeit, und so können wir heute eine attraktive und gern akzeptierte Margarine auf dem Markt finden.
Frühe Introns – späte Introns?
Authors: Fabry Stefan
Published: May 2005

Introns nennt man Nucleinsäuresequenzen, die mitten in Genregionen eingefügt sind, letztlich aber nicht in Polypeptidsequenzen übersetzt werden. Auch Prokaryoten und sogar Viren können unterbrochene Gene besitzen, aber nur bei den Eukaryoten findet man die „klassischen”︁ Introns, die dort fast alle Strukturgene zerstückeln. Bei der Genexpression werden zunächst die codierenden Abschnitte (Exons) und die Introns gemeinsam transkribiert. Vor der Translation müssen die Introns aus der mRNA entfernt werden. Was als Verschwendung von zellulären Ressourcen erscheinen mag, schafft offenbar einen evolutionären Vorteil: über Introns können Gene reguliert, Gensegmente neu kombiniert und damit Proteine mit neuen Eigenschaften geschaffen werden. Gegenstand intensiver Debatten bleibt jedoch die Frage, wann und wie die klassischen Introns entstanden. Die Eckpunkte dieser Diskussion bilden zwei konkurrierende Ansichten:

mRNA‐Introns waren schon von Anbeginn der Organismenentstehung vorhanden und gingen später den Prokaryoten verloren (Frühe‐Introns‐ oder introns‐ early‐Hypothese);

Introns sind eine Erfindung der „moderneren”︁ Eukaryoten, die dadurch ihre genetische Flexibilität steigerten (Späte‐In‐trons‐ oder introns‐late‐Hypothese).
Leben im Salz — Halophile Archaea
Authors: Bickel‐Sandkötter Susanne , Ufer Martina , Steinert Kerstin , Dane Michaela
Published: May 2005

Der größte Teil des Wassers auf diesem Planeten ist Meerwasser, welches eine relativ konstante Zusammensetzung anorganischer Salze enthält. In hypersalinen Gewässern dagegen sind höhere Salzkonzentrationen als im normalen Meerwasser vorhanden. Überall dort, wo die Verdunstungsrate großer ist als der Wasserzufluß, in küstennahen Regionen der Meere, zum Beispiel in flachen Lagunen, aber auch in einigen großen Inlandseen, wie zum Beispiel dem Great Salt Lake in Utah, liegen zwar ähnliche Verhältnisse der anorganischen Ionen untereinander, aber insgesamt höhere Konzentrationen als im durchschnittlichen Meerwasser vor. Hier handelt es sich um die thalassohalinen (griechisch: thalassos = Meer) Standorte, entstanden durch Wasserverlust, ohne daß das Löslichkeitsprodukt für eine Komponente der Salze überschritten wird. Die Gesamtsalinität eines thalassohalinen Gewässers kann von 3,4 % (Gewicht pro Volumen) in normalem Meerwasser bis zu 49 % schwanken. In Salzgewinnungsteichen fällt Natriumchlorid (NaCl) ab etwa 37 % aus, während die leichter löslichen Magnesium‐(MgCl2) und Kaliumchloride (KCl) sich in der Lösung anreichern. Ab diesem Punkt entspricht das Wasser nicht mehr dem Begriff „thalassohalin”︁, da sich die Salzverhältnisse ändern.

Je höher die Salzkonzentration ist, desto mehr verschwinden höhere Lebensformen. Sie werden durch angepaßte Mikroorganismen ersetzt. Bis zu einer Salinität von 7,5 % findet man noch einige salztolerante Fische, ab 13 % ist kein Fisch mehr in der Lage zu überleben. Die einzigen makroskopischen Organismen, die im Bereich von 10–30 % relativem Salzgehalt vorkommen, sind das Salinenkrebschen Artemia salina und die Larve der Salzfliege Ephydra speciae Das Phytoplankton besteht in diesem Bereich hauptsächlich aus der einzelligen, photosynthetisch aktiven Grünalgengattung Dunaliella. In den Salinenbecken schließlich, im Präzipitationsbereich von NaCl, findet man fast ausschließlich Halobakterien [14].
Nahrungsaufnahme bei Amöben Teil II: Die Phagocytose
Authors: Klein Hans Peter , Stockem Wilhelm
Published: May 2005

Während in der letzten Ausgabe von BIUZ anhand einfacher Laborversuche die Möglichkeit aufgezeigt wurde, zellphysiologische Leistungen, wie die pinocytotische Aufnahme von gelösten Substanzen, Lichtmikroskopisch zu beobachten (Das Experiment ‐ Teil I „Die Pinocytose”︁), steht im heutigen Teil II die experimentelle Durchführung der Phagocytose als einer weiteren Möglichkeit des cytotischen Stofftransports im Vordergrund der Betrachtungen. ähnlich wie die Pinocytose wird auch die Phagocytose durch externe Reize ausgelöst. Reizauslösende Faktoren sind hier allerdings keine Lösungen, die bei den Amöben eine eher unspezifische Pinocytose einleiten, sondern Beuteorganismen in Form von Ciliaten und Flagellaten; diese rufen bei Berührung mit der Amöbe eine lokale und spezifische Antwort in Form einer Phagocytose hervor.
Die Robertson'sche Translokation
Authors: Werner Klaus , Winking Heinz
Published: May 2005

Die Verschmelzung von zwei akrocentrischen zu einem „metacentrischen Chromosom”︁ bezeichnet man zu Ehren von W. R. B. Robertson, der diese Chromosomenmutation als erster beschrieben hat [4], als „Robertson'sche Translokation”︁. Robertson machte seine Beobachtung an Heuschrecken. Robertson'sche Chromosomen wurden ebenfalls in großer Zahl bei' der Hausmaus nachgewiesen. Heute wissen wir, daß dieser Typ der Chromosomenmutation sehr weit verbreitet ist. Er kommt in unterschiedlichem Ausmaß wahrscheinlich bei fast allen Organismen mit akrocentrischen Chromosomen vor. Durch die Fusion zweier Chromosomen wird die Chromosomenzahl um jeweils eins reduziert. Es geht dabei aber wenig oder kein transkriptionsaktives genetisches Material verloren, da die Chromosomenbrüche, die der Bildung von Robertson'schen Chromosomen wahrscheinlich vorausgehen, meist im inerten Heterochromatin liegen. Der Träger ist deshalb in der Regel nicht beeinträchtigt. Im heterozygoten Zustand können sich Robertson'sche Chromosomen jedoch störend auf die Reproduktionsfähigkeit des Trägers auswirken. Es besteht die Gefahr, daß aneuploide Gameten entstehen. Auch kann die Gametogenese völlig zusammenbrechen. Im vorliegenden Artikel wollen wir Robertson'sche Chromosomen vorstellen.
Wissenschaft
Authors: Kreutzer Roland
Published: May 2005

Die Ursache von Prionen‐Krankheiten wie dem Rinderwahnsinn (BSE) war lange Zeit ein Rätsel. Die Prion‐Theorie mit dem Nukleationsmodell kann nun zufriedenstellend nahezu alle beobachteten Phänomene von Prionen‐Krankheiten ohne Beteiligung einer viralen Nukleinsäure erklären. Das Prion‐Protein, das in jeder normalen Nervenzelle vorhanden ist, hat eine besondere metastabile Eigenschaft. Dadurch kann es von einer vorwiegend α‐helikalen in eine von β‐Faltblättern geprägte Struktur umschnappen. Die beiden Isoformen sind chemisch identisch, haben jedoch unterschiedliche Eigenschaften, die sich mit der Entstehung der Krankheitssymptome korrelieren lassen. Der entscheidende Schritt bei der Krankheitsentstehung ist die Bildung eines Kristallisationskeims, von dem die Polymerisation von Monomeren der β‐Faltblatt‐Isoform ausgeht. Ein Kristallisationskeim gelangt entweder durch Verzehr von infiziertem Material in den Körper oder bildet sich, wie bei den erblichen Prionen‐Krankheiten, aufgrund einer erhöhten Prionen‐Konzentration oder veränderten Aminosäuresequenz. Die Artschranken können überwunden werden, wenn die Oberflächen der Prionen verschiedener Spezies zusammenpassen; dies ist von der Aminosäuresequenz abhängig. In vitro‐Experimente und Versuche mit transgenen Mäusen geben keinen Hinweis auf die Übertragbarkeit der BSE auf den gesunden Menschen.
Sind Landpflanzen durch erhöhte UV‐Strahlung besonders gefährdet?
Authors: Mohr Hans
Published: May 2005

Die an ihren Standort gebundenen Pflanzen haben sich im Laufe der Evolution mit alternativen Strategien auf die hohe natürliche Variabilität des Strahlungsfeldes der Sonne eingestellt. Die Embryonalentwicklung der höheren Pflanzen ist durch Entwicklungshomöostasis gekennzeichnet. Mit diesem Begriff bezeichnet man den Umstand, daß der Entwicklungsablauf im Embryosack durch ein endogenes Steuersystem streng determiniert ist und durch Umweltfaktoren nicht spezifisch beeinflußt werden kann. Die Situation ändert sich grundlegend bei der Samenkeimung und Sämlingsentwicklung. Der Umweltfaktor Licht übt in dieser Phase der Ontogenie einen unentbehrlichen und spezifischen Einfluß auf das Entwicklungsgeschehen aus: Die Entwicklung der grünen Pflanzen im Licht bezeichnet man als Photomorphogenese (Abbildung 1).
Molekularbiologie der Mukoviszidose
Authors: Dörk Thilo , Stuhrmann Manfred
Published: May 2005

Mukoviszidose ist eine angeborene Funktionsstörung der exokrinen Körperdrüsen. Sie kommt bei etwa 1 : 2500 Lebendgeborenen in der weißen Bevölkerung Europas und Nordamerikas vor und gehört damit zu den häufigsten lebensbedrohlichen Erbkrankheiten des Menschen. Dennoch sind vollständige Beschreibungen des Krankheitsbildes erst seit etwas mehr als fünfzig Jahren bekannt. Die bei den meisten Mukoviszidosekranken auftretenden fibrotischen Veränderungen (Fibrose ‐ Vermehrung des Bindegewebes) der Bauchspeicheldrüse haben zu der Bezeichnung cystic fibrosis of the pancreas geführt, so daß auch der Name zystische Fibrose (cystic fibrosis, CI) heute synonym gebräuchlich ist. Wir wollen im folgenden in kurzer Form auf die Symptome und Ursachen der Erkrankung eingehen. Eine ausführlichere Darstellung der Mukoviszidose und ihrer molekularbiologischen Grundlagen mit zahlreichen Literaturhinweisen ist kürzlich aktualisiert und erweitert worden [21].
Reges Leben in der Kälte von Schnee und Eis. Die Winterdecke von Hochgebirgsseen als Extremhabitat
Authors: Sattler Birgit , Wille Anton , Psenner Roland
Published: May 2005

Es gibt tatsächlich noch unbekannte Lebensräume. Teils, weil sie unzugänglich sind, teils, weil man sie für eine Besiedelung als absolut ungeeignet empfand und deshalb ignorierte. Die Entdeckung, daß die meterdicke Winterdecke von Hochgebirgsseen der Alpen durch die Anreicherung von Mikroorganismen manchmal einen aktiveren Lebensraum darstellt als die Wassersäule darunter, erregte demgemäß einiges Aufsehen.