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Gentechnologie bei Pflanzen
Authors: Willmitzer Lothar
Published: May 2005

Die Biotechnologie und besonders die Gentechnologie als eines ihrer Teilgebiete gehören zu den sich am stärksten entwickelnden Gebieten in den Biowissenschaften. Ein Charakteristikum der Biotechnologie ist, daß Ergebnisse, die in der Grundlagenforschung erhalten worden sind, in vielen Fällen relativ rasch zu kommerziell interessanten Produkten führen können. Auf Grund des enorm schnellen Wissenszuwachses sowie des scheinbar kur‐Zen Wegs zwischen Erhalt eines Forschungsergebnisses und seiner Umsetzung in ein marktfähiges Produkt, aber auch und vor allem auf Grund der Tatsache, daß die Gentechnologie die Identität von Organismen verändern kann, wird diese Technologie sehr stark in der Öffentlichkeit beobachtet. Das große Interesse führt zum einen zu übersteigerten Erwartungen an die Leistungsfühigkeit der Biotechnologie und zum anderen zu einer übersteigerten und rational nur noch schlecht nachvollziehbaren Angst.
Nahrungsaufnahme und intrazelluläre Verdauung bei Amöben
Authors: Klein Hans Peter , Stockem Wilhelm
Published: May 2005

Biomembranen sind für den Aufbau und die Funktion tierischer und pflanzlicher Zellen von besonderer Bedeutung [1]. So schützt die Zellmembran als äußere Begrenzung den Protoplasten gegen schädliche Einflüsse aus dem umgebenden Medium, während ein System cytoplasmatischer Membranen die unkontrollierte Durchmischung des Zellinhaltes verhindert und den Ablauf hochspezifischer Stoffwechselprozesse in gesonderten Zellkompartimenten ermöglicht. Gleichzeitig sind Biomembranen durch ihren molekularen Aufbau aber auch in der Lage, einen kontrollierten Stoffaustausch zwischen den einzelnen intrazellulären Kompartimenten oder dem Zellinhalt und seiner Umgebung zu gewährleisten, indem sie nur bestimmten Substanzen für jeweils begrenzte Zeitabschnitte den freien Durchtritt gestatten. Im nachfolgenden ersten Teil dieses Beitrags wird deshalb der Versuch unternommen, die Aufnahme von solchen Substanzen durch „Membranflußmechanismen”︁ zu beschreiben. Da freilebende Amöben schon immer beliebte Objekte für die Erforschung derartiger Phänomene gewesen sind, sollen die bisher bei diesen Einzellern erzielten Ergebnisse zusammenfassend dargestellt und mit dem heutigen Wissensstand über entsprechende Vorgänge bei Vielzellern verglichen werden.
Molekulare Mechanismen biologischen Alterns
Authors: Osiewacz Heinz D.
Published: May 2005

Warum altern biologische Systeme? Weshalb verfügen die verschiedenen Tier‐ und Pflanzenarten auf unserer Erde über so unterschiedliche Lebenserwartungen? Wieso sind die späten Abschnitte im Leben des Menschen durch eine verminderte Leistungsfähigkeit und häufig durch Gebrechlichkeit und Krankheit gekennzeichnet? Dies sind einige der Fragen, welche die Menschheit wohl seit eh und je beschäftigen. Und wenn auch wohl niemand unsterblich zu sein wünscht, so ist es doch schon immer der Wunsch des Menschen gewesen, auch im fortgeschrittenen Lebensalter möglichst vital und frei von körperlichen und psychischen Erkrankungen zu sein (Abbildung 1). Aus heutiger Sicht ist dieses Ziel wohl nur durch ein detailliertes Verständnis derjenigen Mechanismen erreichbar, die biologisches Altern bedingen. Doch was ist Gesichertes über die Grundlagen dieses so bedeutsamen Prozesses bekannt?
Nahrungsaufnahme und intrazelluläre Verdauung bei Amöben
Authors: Klein Hans Peter , Stockem Wilhelm
Published: May 2005

Die meisten tierischen Zellen besitzen ein komplexes, vakuoläres Verdauungssystem mit Endosomen und Phagosomen sowie primären und sekundären Lysosomen als Hauptkomponenten. Summarisch betrachtet enthalten diese Vakuolen extrazelluläres oder intrazelluläres Material, eine Mischung von maximal 40 Verdauungsenzymen sowie verschiedene Membran‐spezifische Proteine für gezielte Transport‐ und Fusionsvorgänge. Nach neueren Untersuchungen verfügen die meisten Zellen aber auch über nichtlysosomale Verdauungsmöglichkeiten; so können Biomoleküle entweder direkt im Grundplasma oder in bestimmten Zellkompartimenten wie der Kernhülle, dem endoplasmatischen Retikulum oder den Mitochondrien abgebaut werden. Diesen Weg beschreitet die Zelle vor allem bei der Beseitigung abnormer oder kurzlebiger Proteine durch Ca2+‐aktivierbare Proteasen (Calpaine) oder Ubiquitin‐abhängige Proteolyse. Dagegen unterliegen die meisten langlebigen cytoplasmatischen Proteine einer normalen lysosomalen Verdauung, Nachdem im ersten Teil dieses Beitrags (im vorangegangenen BIUZ‐Heft) die unterschiedlichen Möglichkeiten des endocytotischen Stofftransports dargestellt worden sind, sollen im zweiten Teil Gemeinsamkeiten und Unterschiede des Lysosomalen Abbauwegs bei Einzellern und Vielzellern näher behandelt werden.
Die Mikrobenmatte – das kleinste Ökosystem der Welt
Authors: Karsten Ulf , Kühl Michael
Published: May 2005

Unter Mikrobenmatten versteht man im allgemeinen Bakteriengesellschaften aus phototrophen Mikroorganismen. Darüber hinaus gibt es aber auch Matten, in denen Arten der chemotrophen Bakteriengattungen Beggiatoa und Thioploca oder auch Pilze dominieren. Der Ausdruck „Matte”︁ bezieht sich auf ein zusammenhängendes, geschichtetes, mit organischer Materie angereichertes System, das solche Lebensgemeinschaften auf festen Oberflächen von Böden, Felsen und aquatischen Sedimenten bilden [1]. Die verschiedenen Mikroorganismengruppen leben miteinander in einem „mikroskopischen Dschungel”︁ (Abbildung 3) von sehr geringer Größe, häufig nur von wenigen Mikrometern bis Millimetern. Sie beeinflussen und prägen durch physikalische und biologisch‐chemische Barrieren sowie durch ihren Stoffwechsel maßgeblich die Unterlage, auf der sie wachsen [3, 9 und darin zitierte Literatur]. Die Mikroorganismen durchwuchern diese mit einzelligen und fädigen Formen und scheiden häufig festigende, „klebrige”︁ Substanzen aus. Die mechanische Stabilität von Mikrobenmatten, welche Ausdehnungen von vielen Quadratkilometern erreichen können (zum Beispiel in der Antarktis oder an Mangrovenstandorten), ist beachtlich [4]. Man findet sie von den Polargebieten bis zu den Tropen in allen Lebensräumen der Erde. Typische Standorte sind hypersaline Seen und Lagunen (Salinen), Gewässer in der Antarktis, saure und alkalische Seen, heiße Quellen, Wüsten, Tiefseesedimente oder auch das offene Sandwatt und die Gezeitenzone der Ostfriesischen Inseln (Beispiele siehe Abbildungen 2 bis 9) [1].

Einen aus physiologischer Sicht sehr interessanten Lebensraum stellen reine Salzkrusten in Salzgewinnungsanlagen beispielsweise in Guerrero Negro in Baja California, Mexiko oder am Toten Meer in Israel dar. Diese Salzkrusten bestehen zu mehr als 25% aus Gipskristallen (CaSO4), und die hier lebenden Mikroorganismen liegen „eingepökelt”︁ und dennoch metabolisch aktiv in der Gipsmatrix (Abbildung 1) [14]. In tropischen Zonen und in Mangrovenwäldern sind Wachstum der Matten und physiologische Aktivität der Organismen nicht auf bestimmte Jahreszeiten begrenzt. Wo die Matten durch hypersaline Bedingungen konserviert und nicht durch bohrende, wühlende oder fressende Aktivitäten der Fauna zerstört werden, können sie Dicken bis zu mehreren Metern erreichen. In den aquatischen Lebensräumen, insbesondere in der Gezeitenzone tragen die Mikrobenmatten nicht nur zur Verfestigung des Sedimentes bei, sondern auch zur Primärproduktion des jeweiligen Standortes. Untersuchungen über die Produktivität und Biomasse von Matten aus dem hypersalinen Solar Lake (Sinai; Abbildung 9A) zeigen beispielsweise Größenordnungen, die mit denen von tropischen Regenwäldern vergleichbar sind, welche allgemein als produktivstes Ökosystem angesehen werden [5].

Alle Habitate, in denen Mikrobenmatten vorkommen, haben eines gemeinsam: Sie weisen so extreme Umweltbedingungen auf, daß es in der Regel keine Konkurrenz durch niedere oder höhere Pflanzen und auch keine Beeinträchtigungen durch mattenzerstörende Tiere gibt.
Die Regulation der Photosynthese durch das Licht
Authors: Scheibe Renate
Published: May 2005

Während die Prozesse der Photosynthese und der Assimilation in ihrem grundsätzlichen Ablauf bereits in allen einschlägigen Lehrbüchern beschrieben werden, gerät das Kapitel über die Regulation dieser Stoffwechselwege meist sehr knapp und läßt viele Fragen offen. Dies hängt sicherlich damit zusammen, daß die Reaktionsketten und die Reaktionsprinzipien bereits durch umfassende biochemische Studien aufgeklärt wurden, was sich auch in der Vergabe von Nobelpreisen niederschlug. So erhielt Melvin Calvin 1961 für seine Arbeiten zur Reaktionsfolge von CO2‐Fixierung und ‐ Assimilation (Calvin‐Zyklus) den Nobelpreis für Chemie. Die chemiosmotische Hypothese, die das Prinzip der Synthese von ATP erklärt, wurde ebenfalls mit einem Nobelpreis honoriert (Peter Mitchel, 1978). Schließlich erfuhr das Geschehen im photosynthetischen Reaktionszentrum selbst erst kürzlich große Beachtung, nachdem es gelungen war, ein bakterielles Photosystem zu kristallisieren und seine Struktur aufzuklären (Nobelpreis 1988 an R. Huber, H. Michel und J. Deisenhofer).

Das Interesse der Forschung richtet sich in gleicher Weise auf biochemische wie öko‐ und entwicklungsphysiologische Aspekte von Stoffwechsel und Wachstum der Pflanzen. Gerade Pflanzen, die ja durch ihre Ortsgebundenheit oft sehr extremen, stark wechselnden Lebensbedingungen ausgesetzt sind, müssen über wirksame Mechanismen verfügen, die ihnen eine Anpassung an die jeweilige Situation ermöglichen. Vor dem Hintergrund eines äußerst komplexen Stoffwechselgeschehens leuchtet es ein, daß trotz der heute mit großem Einsatz bearbeiteten Regulationsmechanismen ein zusammenhängendes Bild vom komplexen Netzwerk der Regulation noch nicht vorliegt. Das Ausloten der Reaktionsnorm der Pflanzen hat hinsichtlich ihrer Anpassungsfähigkeit an extreme Standorte bezüglich Licht, Temperatur und Nährstoffversorgung Erstaunliches an den Tag gebracht. Zum Teil beruhen solche Anpassungsmechanismen auf genetisch bedingten, durch Selektion erlangten Fähigkeiten (zum Beispiel C4‐Pflanzen, obligate CAM‐Pflanzen); zum Teil aber erlangen Pflanzen ontogenetisch durch adaptive Prozesse erst die benötigte Ausstattung (zum Beispiel Schattenpflanzen, fakultative CAM‐Pflanzen).
Zell‐ und Gewebekulturen – ihre Bedeutung für die Pflanzenforschung
Authors: Abou‐Mandour Ahmed A.
Published: May 2005

Als Grundeinheit aller Organismen ist die einzelne Zelle in der Lage, einen selbständigen Stoffwechsel durchzuführen, nach Teilung zu Zellaggregaten, den Kalli oder Geweben, heranzuwachsen und schließlich zur intakten Pflanze zu regenerieren. In jeder einzelnen dieser regenerierfähigen Pflanzenzellen ist die Information für alle jene Eigenschaften und Fähigkeiten enthalten, die wir in der differenzierten Pflanze wiederfinden. Man spricht von der Totipotenz oder Omnipotenz der Zelle. Präpariert man pflanzliche Zellen aus dem Gesamtverband der komplexen Organismen heraus und kultiviert sie mit Hilfe von Zell‐ oder Gewebekulturtechniken, so kommt es in der Regel zur Ausbildung relativ homogener, parenchymatischer Zellmassen. Sie besitzen die Fähigkeit, sich unbegrenzt durch Teilung zu vermehren, wodurch sie der Alterung entgegenwirken. Durch Modifikation des Nährmediums mit Phytohormonen lassen sich Differenzierungsprozesse induzieren, die im günstigsten Falle zur Regeneration intakter, fortpflanzungsfähiger Pflanzen führen.
Vakzine gegen Zecken
Authors: Wunderlich Frank , Londershausen Michael , Stendel Wilhelm
Published: May 2005

Zecken sind eine für die Human‐ und Veterinärmedizin außerordentlich bedeutungsvolle Gruppe von obligat blutsaugenden Ektoparasiten. Vor allem bei Nutztieren führt Zeckenbefall zu enormen ökonomischen Verlusten. Die Bekämpfung dieser Blutsauger beziehungsweise der von ihnen übertragenen Krankheitserreger ist oft problematisch. Erstmals ist es jetzt in Australien gelungen, eine rekombinante Vakzine für Rinder gegen die tropische Rinderzecke Boophilus zu entwickeln.
Die Ökophysiologie der Wurzeln und der Rhizosphäre
Authors: Trolldenier Günter
Published: May 2005

Im Kontaktraum zwischen Boden und Pflanze, der Rhizosphäre, verlaufen mikrobiologische Prozesse mit stärkerer Intensität als im undurchwurzelten Boden. Ihre Richtung hängt von Bodenparametern und Pflanzeneigenschaften ab. Durch Wurzelatmung und mikrobielle Aktivität ist in der Rhizosphäre beispielsweise der Sauerstoffverbrauch größer. Bei gehemmtem Gasaustausch mit der Atmosphäre vermindert sich in kurzer Zeit der Sauerstoffpartialdruck. Damit gehen grundlegende Milieuänderungen einher. Eine Sequenz von Redoxprozessen beginnt, an denen anaerob lebende Bakterien beteiligt sind. Pflanzenwurzeln beeinflussen diese Prozesse im Rhizosphärenbereich in verschiedener Weise. Während sich Sauerstoffschwund im Boden für die Wurzeln von Landpflanzen schädlich auswirkt, haben sich Sumpfpflanzen anoxischen (sauerstofffreien) Böden angepaßt. Die nachfolgend geschilderten Versuche veranschaulichen die stattfindenden Prozesse und visualisieren die Anpassungsmechanismen der Sumpfpflanzen am Beispiel der Kulturpflanze Reis.
Das Schicksal von gentechnisch modifizierten Genen in Pflanzenpopulationen
Authors: Tomiuk Jürgen , Sentker Andreas , Wöhrmann Klaus
Published: May 2005

Bis November 1993 fanden weltweit 846 Freisetzungsversuche mit gentechnisch veränderten Pflanzen an 1106 Standorten statt [8]. Seither nimmt die Zahl der Versuche im Freiland kontinuierlich zu. Der Begriff „Freisetzung”︁ bezeichnet die Aufzucht und den Anbau von transgenen Organismen außerhalb von Labors und Gewächshäusern. Die bisherigen Versuche dienen zunächst vor allem dazu, dem Züchter Informationen über die Stabilität der „neu konstruierten”︁ Genome und über die Leistungsfähigkeit der transgenen Organismen unter Freilandbedingungen zu liefern. Sie sollen aber auch zusätzliche Erkenntnisse über die Biologie der jeweiligen Pflanzenarten bringen. Intensiv wird dabei der Pollenflug, die Bastardierungswahrscheinlichkeit und das Konkurrenzverhalten der Pflanzen untersucht. Doch nur wenige Überlegungen beziehen sich bisher auf das „Schicksal”︁ von modifizierten Genen nach ihrer Einwanderung in fremde Populationen.
Das UNESCO‐Programm „Der Mensch und die Biosphäre”︁ (MAB)
Authors: Erdmann Karl‐Heinz , Nauber Jürgen
Published: May 2005

Die im Rahmen des zwischenstaatlichen UNESCO‐Programms „Der Mensch und die Biosphäre”︁ (Man and the Biosphere; MAB) ausgewiesenen Biosphärenreservate sind Instrumente, um natürliche biotische und abiotische Ressourcen zu schützen, zu pflegen und nachhaltig zum Nutzen des Menschen zu entwickeln. Biosphärenreservate eröffnen damit die Chance, beispielhaft zu demonstrieren, wie Wege zu einer dauerhaft umweltgerechten Lebensweise beschritten werden können.
Eine perfekte Familie im Untergrund
Authors: Burda Hynek
Published: May 2005

Der Altruismus, das heißt ein Verhalten, das anderen Vorteile bringt ‐ sehr oft auf eigene Kosten‐, ist für die Evolutionstheorie ein Problem, dessen sich schon Charles Darwin bewußt war. Wie kann die natürliche Auslese zulassen, daß es sogar Gemeinschaften gibt ‐ wie zum Beispiel die „Staaten”︁ von Ameisen, Bienen oder Termiten‐, in denen sich nur cin oder wenige Weibchen fortpflanzen, die meisten Nachkommen aber ihr ganzes Leben bei ihrer Mutter verbleiben, bei der Aufzucht der jüngeren Geschwister helfen, die Mutter versorgen und für das Wohl und die Verteidigung der Familie sogar eigenes Leben opfern würden? Solche in Kolonien lebenden Insekten werden als eusozial (echt sozial) bezeichnet.
4000 Jahre Gehirnforschung
Authors: Illing Robert‐Benjamin
Published: May 2005

Ein früh‐ und sogar vorgeschichtliches Interesse des Menschen am Inhalt seines Kopfes wird durch zahlreiche Schädelfunde bekundet. Diese Schädel weisen künstlich verursachte Löcher auf, Trepanationen, die nach der Entfernung eines scheibenförmigen Knochenstücks aus dem Schädeldach entstanden sind (Abbildung 1). Die ältesten solcher Schädel stammen aus Gräbern der Jungsteinzeit. An der Vernarbung der Knochenränder läßt sich ablesen, daß viele Patienten den Eingriff um Jahre überlebt haben. Die Praxis des Trepanierens ist für fast alle Erdteile belegt und reicht bis in die Neuzeit hinein.
Der innere Kalender tropischer Vögel
Authors: Gwinner Eberhard
Published: May 2005

Im Jahre 1954 veröffentlichte der amerikanische Ornithologe James Chapin unter dem Titel „The calendar of the wideawake fair”︁ die Ergebnisse einer elfjährigen Untersuchung an der Ruß‐Seeschwalbe (Sterna fuscata) auf der tropischen Atlantikinsel Ascension. Wie auf vielen anderen Inseln versammeln sich diese Seeschwalben auch auf Ascension in regelmäßigen Intervallen zum gemeinsamen Brüten. Die Besonderheit der Vögel auf Ascension besteht darin, daß der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Fortpflanzungszeiten nicht wie sonst üblich ein Jahr beträgt, sondern nur knapp zehn Monate. Die Vögel brüten also in jedem Jahr rund zwei Monate früher als im Vorjahr. Ähnliche Fortpflanzungsrhythmen mit Periodendauern zwischen acht und elf Monaten sind später auch für eine Reihe anderer tropischer Seevögel, so etwa für die Gabelschwanzmöve (Creagrus furcatus) auf den Galapagosinseln, nachgewiesen worden. Zehnmonatige Brutrhythmen kommen gelegentlich auch bei landlebenden tropischen Vögeln vor, etwa bei der auf Borneo beheimateten Rotflügeltimalie (Stachyris erythroptera), die wie die Ruß‐Seeschwalbe im zehnmonatigen Rhythmus brütet und mausert, oder bei manchen Paaren des Fledermausaars (Machaerhamphus alcinus).
Biophysik des Gehörs. Teil I: Von der passiven zur aktiven Wahrnehmung
Authors: Euler Manfred
Published: May 2005

Unser Gehör besticht durch sein exquisites Leistungsvermögen, das wir als selbstverständlich hinnehmen und kaum bewußt reflektieren. Es vermag winzigste periodische Schwankungen des Luftdrucks in hörbare Töne umzusetzen. Die dazu nötigen Schalldrucke und die beteiligten Energien sind außerordentlich klein. An der Hörschwelle ist die Amplitude der wahrnehmbaren Schalldruckänderungen ungefähr das 10−10fache des Atmosphärendrucks. Im empfindlichsten Frequenzbereich des menschlichen Ohrs bei etwa drei Kilohertz (Khz) ruft bereits eine Schallintensität von 0.5 × 10−16 Watt/Quadratzentimeter (W/cm2) eine akustische Wahrnehmung hervor [22].

Da solch winzige Zahlen kaum direkt unserer Anschauung zugänglich sind, ist in Abbildung 1 die Größenordnung des benötigten Energiestroms visualisiert.
Aquatische Kleinsttiergärten. Aufwuchsbiozönosen als autökologisches Kuriositätenkabinett
Authors: Schneider Heinz , Kremer Bruno P. , Hausmann Klaws
Published: May 2005

Der Begriff Periphyton beschreibt sachlich‐distanziert sehr kleine, aber außerordentlich faszinierende (limnische oder marine) Teillebensräume, in denen erst die mikroskopische Analyse Einblick und Übersicht in die beteiligten Artengefüge bietet und das zunächst unübersichtliche interorganismische Miteinander verstehen hilft.
SNAREs, Membranen und Vesikel. Molekulare Mechanismen des intrazellulären Transports
Authors: Fabry Stefan
Published: May 2005

Selten gab es in der Geschichte der Molekularbiologie ein besseres Beispiel für die Fruchtbarkeit interdisziplinärer Zusammenarbeit als die Aufklärung der Transportprozesse, die zwischen intrazellulären Membrankompartimenten ablaufen. Endoplasmatisches Reticulum. Golgi‐Apparat, Endosomen, Vakuolen und die Plasmamenbran, die das Cytoplasma eukaryotischer Zellen eingrenzen und in charakteristische Kompartimente mit spezifischen Aufgaben aufteilen, müssen ständig miteinander und mit der Umwelt interagieren. Nach einem weitgehend akzeptierten Modell wird diese Aufgabe im wesentlichen durch einen Transport erfüllt, der aus einem gerichteten Fluß kleiner, membranumhüllter Vesikel besteht. Diese Vesikel verbinden die Kompartimente, indem sie ihren Inhalt jeweils von einem Donorkompartiment aufnehmen, sich abschnüren, zum Zielort wandern und mit einem Akzeptorkompartiment verschmelzen. Knospung, Zielfindung, Andocken und Fusion von Membranvesikeln sind demnach die Schlüsselprozesse des intrazellulären Transports. Den zugrundeliegenden molekularen Mechanismen gilt derzeit viel Aufmerksamkeit. Grundlegende Arbeiten aus den Bereichen Zellbiologie, Biochemie und Molekulargenetik haben ergänzend zusammengewirkt, um die zentralen Komponenten der intrazellulären Membrantransportmaschinerie in vitro und in vivo zu charakterisieren. Das organisierte molekulare Zusammenspiel wird durch die „SNARE‐Hypothese”︁ von James Rothman elegant erklärt. Doch es gibt auch widersprüchliche Befunde, die auf nichtvesikuläre Transporte hindeuten und somit zeigen, daß der membranvermittelte Proteintransport vermutlich eine viel höhere Komplexität besitzt.
Wasserlinsen und ihre Nutzung
Authors: Appenroth Klaus‐J. , Augsten Helmut
Published: May 2005

Die Wasserlinsengewächse (Lemnaceae sind eine taxonomisch und ökologisch isoliert stehende Gruppe einkeimblättriger Pfanzen. Sie sind frei beweglich und schwimmen auf der Wasseroberfläche oder leben untergetaucht. Sie besitzen eine weltweite Verbreitung, wenn man von extremen Zonen wie Wüsten (zu trocken) und arktischen Gebieten (zu kalt) absieht (Abbildungen 1 und 2). Ihre Vermehrung erfolgt nicht oder nur selten über Samen, sondern meistens vegetativ durch Bildung von Tochterpflanzen, die von den Mutterpflanzen abgegliedert werden (Abbildung 3). Die Blütenstände sind stark vereinfacht. Auch ihr vegetativer Bau ist erheblich reduziert. Der Vegetationskörper ist nicht in Sproßachse und Blätter differenziert, sondern besteht aus blattartigen, zusammenhängenden Gliedern (Fronds). Einige Vertreter verfügen über nur eine Wurzel, andere sind wurzellos. Zu den Lemnaceen gehören die kleinsten Blütenpflanzen überhaupt mit einer Länge beziehungsweise mit einem Durchmesser von weniger als einem Millimeter (Wolffia angusta und Wolffia globosa) [10]. Bei den einheimischen Lemnaceen liegt das Größenspektrum zwischen 10–15 mm für Spirodela polyrrbiza und etwa 1 mm für Wolffia arrhiza.

Trotz oder gerade wegen dieser Besonderheiten sind die Lemnaceen vielseitig verwendbar. Zunehmende Bedeutung erlangen sie bei der Biomasse‐ und Proteinproduktion, bei der Abfallbeseitigung und bei der Erzeugung von Bioenergie. Auch bei der Gewässerbeurteilung, der Gewässer‐ und Abwasserreinigung und im Rahmen der Bioindikation haben sie sich bewährt. Ferner wurden sie als Testsysteme zur Erfassung und Bestimmung phytoaktiver Substanzen (zum Beispiel Wachstumsregulatoren und Herbizide) sowie von toxisch wirkenden Stoffen eingesetzt. Schließlich ist es möglich, sie in Bioreaktoren zur kontinuierlichen Katalyse von Stoffwandlungsprozessen oder als Trenn‐ und Trägermaterial zu verwenden.

In den folgenden Ausführungen soll auf einige Anwendungsgebiete etwas näher eingegangen werden.
UV‐Belastung und Ozonproblematik
Authors: Häder Donat‐P.
Published: May 2005

Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) galten seit ihrer Entdeckung als billige, vielseitig verwendbare und darüber hinaus als völlig harmlose chemische Substanzen. Tatsächlich sind sie chemisch inert und reagieren nur äußerst träge mit anderen Chemikalien. Darüber hinaus lassen sie sich für viele Zwecke einsetzen: als Treibgase in Sprühdosen, als, Kühlmittel in Klimaanlagen und Kühlschränken, als Treibmittel für Schaumstoffe, zur Reinigung von Wafern bei der Herstellung integrierter elektronischer Schaltungen und als Löschmittel in Feuerlöschern (Abbildung 1).

Erst als Rowland und Molina den Verdacht äußerten, daß diese Substanzen in der Stratosphäre für den Abbau der Ozonschicht verantwortlich sind, begannen sich die Atmosphärenforscher und Umweltanalytiker für die FCKW zu interessieren. Für ihre bahnbrechenden Arbeiten haben Rowland und Molina zusammen mit dem Leiter des Max‐Planck‐Instituts für Atmosphärenforschung in Mainz, Paul Crutzen, im Jahr 1995 den Nobelpreis für Chemie erhalten.
Ultraviolett‐Strahlung und Bakterioplankton
Authors: Herndl Gerhard J.
Published: May 2005

Bakterioplankton stellt die größte lebende Oberfläche in Gewässern dar und steht in enger Beziehung zum Phytoplankton und zu einzelligen Flagellaten und Ciliaten, mit denen es den microbial loop in Nahrungsnetz aquatischer Ökosysteme bildet. Bakterioplankton nimmt im Wasser gelostes organisches Material auf. Aufgrund ihrer geringen Dimensionen sind die Zellen be sonders anfällig gegenüber ultravioletter (UV)‐Strahlung. Diese UV‐Strahlung wirkt aber nicht nur auf die Zellen, sondern auch auf das gelöste organische Material. Diese Wirkung hängt wesentlich von der Wellenlänge der UV‐Strahlung ab; ihre ökologische Auswirkung wird außerdem stark von Durchmischungsprozessen der Wassersäule beeinflußt.
Erhöhte UV‐B‐Strahlung: Ein Risiko für Nutzpflanzen?
Authors: Tevini Manfred
Published: May 2005

Der Ozonmantel der Erde schützt die Biosphäre vor schädlicher UV‐Strahlung. Der Schutz beruht darauf, daß Ozon solare extraterrestrische UV‐C‐Strahlung (<280 nm) vollständig, UV‐B‐Strahlung (280 – 315 nm) teilweise und UV‐A‐Strahlung (315 – 400 nm) nur geringfügig absorbiert. Infolgedessen fällt die solare, am Erdboden meßbare Strahlung im UV‐B‐Bereich zu kürzeren Wellenlängen steil ab und endet um 290 nm (Abbildung 1). Die Intensität der UV‐B‐Strahlung hängt von der Schichtdicke des Gesamtozons ab, das sich zu 90% in der Stratosphäre und zu 10% in der bodennahen Troposphäre befindet (siehe dazu auch in Beitrag von D. P. Häder in diesem Heft). Ferner spielt der Sonnenwinkel, unter dem eine definierte Ozonschicht durchstrahlt wird, eine entscheidende Rolle. Aufgrund niedriger Sonnenstände und hoher Ozonschichtdicken ist daher im Nord‐Winter die UV‐B‐Strahlung im Vergleich zu den Sommermonaten gering. Auch der UV‐B‐Tagesgang wird durch die physikalischen Parameter bestimmt. Weitere natürliche und anthropogene Faktoren, wie Wolken, Aerosol‐ und Staubpartikel und troposphärisches Ozon, können die globale UV‐Strahlung in wechselndem Ausmaß abschwächen. Jede Verringerung der gesamten Ozonschichtdicke, die häufig in Dobson Units (DU = matm cm) angegeben wird, führt bei klarem Himmel und in Reinluftgebieten zur Strahlungsverschiebung in den kürzerwelligen Bereich und damit zur Erhöung der Bestrahlungsstärke (Abbildung 1).
Wirkung erhöhter solarer UV‐Bestrahlung auf den Menschen
Authors: Jung Ernst G.
Published: May 2005

Die Wirkung von solarer UV‐Bestrahlung auf die menschliche Haut ist dosisabhängig. Sie wird aufgrund der manifesten Soforteffekte (Lichtentzündung, Sonnenbrand) als minimale Erythemdosis (MED oder deren Vielfaches) festgehalten. Wichtiger aber sind die Späteffekte. Dies sind einerseits Effekte am dermalen Bindegewebe (aktinische Elastose, Heliose), die schon nach einer Latenzzeit von einigen Jahren auftreten und an den besonders lichtexponierten Hautstellen zu finden sind. Sie sind fortschreitend und imitieren eine vorzeitige Alterung. Andererseits ist die Photokarzinogenese der Epidermis von besonderer Bedeutung. Sie wird nach Jahren bis Jahrzehnten mit multiplen Präkanzerosen und Tumoren manifest.
Die Methanemission aus Reisfeldern
Authors: Waßmann Reiner , Rennenberg Heinz
Published: May 2005

Im Gegensatz zu anderen landwirtschaftlichen Nutzungsformen ist der Reisanbau durch einen hohen Anteil von zeitweise oder permanent gefluteten Feldern gekennzeichnet. Bei anhaltender Flutung wird die Sauerstoffzufuhr in den Boden unterbunden und durch den anaeroben Abbau organischen Materials das Treibhausgas Methan gebildet. Ein Teil des im Boden entstehenden Methans wird in Form von Gasblasen, durch Diffusion üer die Wasseroberfläche oder nach Transport durch die Reispflanze in die Atmosphäre Reispflanze in die Atmosphäre abgegeben. Insbesondere der Transport durch die Reispflanze führt zu einer massiven Emission von Methan in die Atmosphäre, so daß der Reisanbau heute als eine der wichtigsten Quellen dieses atmosphärischen Spurengases angesehen wird. Die Freisetzung von Methan aus Reisfeldern in die Atmosphäre wird durch ein komplexes Zusammenwirken natürlicher und anthropogener Faktoren bestimmt. Hierzu zählen Zeitpunkt, Umfang und Art der Düngung, Zeitpunkt und Dauer von Drainagen, morphologisch‐anatomische Eigenschaften der Reispflanzen usw. Die Kenntnis dieser Faktoren bietet vielfältige Ansatzpunkte, um die Methanemission aus dem Reisanbau zu reduzieren und damit den atmosphärischen Methanhaushalt mittelfristig zu stabilisieren.
Bionik – Natur als Vorbild
Authors: Häcker Bärbel , Nachtigall Werner
Published: May 2005

Die Bionik ist ein Wissenschaftszweig, der die Biologie vor allem mit den Ingenieurwissenschaften verbindet. Ziel ist es, die Problemlösungen der Natur als Grundlage für Konstruktionen, Verfahren und Strategien in der Technik zu nutzen. So interessiert sich die Bionik der Ortsbewegung beispielsweise für das Fliegen und Schwimmen von Vögeln und Fischen. Vortriebs‐ und Auftriebsmechanismen, Körperform und Oberflächenbeschaffenheit stehen im Mittelpunkt des Interesses. Andere Teilbereiche sind die bionische Robotik, die Evolutionsbionik, das bionische Bauteildesign, die Sensorbionik oder die Energetobionik. Immer liefert die Natur Vorbilder für technische Entwicklungen. Bionik ist ein vielversprechendes Forschungsgebiet: Zukunftstechnik lernt von der Natur. Bionik kann einen großen Innovatiosschub für die Technik bewirken.
Akustische Verständigung der Wasserzikaden
Authors: Theiß Joachim
Published: May 2005

Auch unter Wasser geht es recht geräuschvoll zu. Da Wasserschall aber an der Wasseroberfläche wie an einem Spiegel reflektiert wird, ist außerhalb des Wassers davon fast nichts zu hören. Erst mit dem Einsatz geeigneter Hydrophone ist ein Lauschangriff auf die „privaten Gespräche”︁ von Wassertieren möglich. Während sich unter den Landinsekten hauptsächlich Heuschrecken, Grillen und Zikaden mit weitreichenden Schallsignalen verständigen, haben unter Wasser die Wasserwanzen solche Fähigkeiten entwickelt. Besonders bekannt ist die Schallerzeugung in der Familie der Corixidae (Ruderwanzen), weshalb sie auch als Wasserzikaden bezeichnet werden. Arten dieser Familie findet man weltweit und auch bei uns fast in jedem Tümpel und Weiher.
„Schau mir in die Augen, Kleines!”︁
Authors: Thaler Ellen
Published: May 2005

Was hinter diesem berühmten Ausspruch aus dem Kultfilm „Casablanca”︁ steckt, haben nicht etwa wir erfunden! vermutlich haben sich schon vor einigen Millionen Jahren urtümliche Tintenfische ebenso wie heute in die Augen gesehen und ihre Farbmuster nach optischen Signalen synchronisiert. Später hat sich die Vogelwelt dieser Signalsprache bedient und sie weiterentwickelt: Kleinpapageien [10] oder Zwergohreulen [7] können sich nur dann für einen bestimmten Partner entscheiden, wenn sie zuvor mit ihm Blickkontakt hatten, und unsere heimischen Goldhähnchen kopulieren erst dann, wenn der Partner den Blickkontakt erwidert [11]! Bei manchen großen, lebenslang verpaarten Seevögeln, wie etwa den Blaufußtölpeln, haben die Geschlechter zudem verschieden große Pupillen; vielleicht erleichtert dieses ganzjährig vorhandene Merkmal im Gedränge der Brutkolonien ein besonders rasches Auffinden des Partners.
Molekulare Propeller: Bakteriengeißeln und ihr Antrieb
Authors: Schmitt Rüdiger
Published: May 2005

Mehr als die Hälfte aller bekannten Bakterienarten ist begeißelt [5]. Der Selektionsvorteil von Begeißelung und gerichteter Bewegung wird durch zahlreiche Beispiele belegt: Pseudomonas‐Arten schlagen die Konkurrenz beim Aufsuchen nitratreicher Böden, Rhizobien finden in kurzer Zeit die Rhizosphäre ihrer Wirtspflanzen, Halobakterien sammeln sich im wäßrigen Biotop in Schichten mit optimaler Beleuchtung; Begeißelung erhöht die Kolonisationsfähigkeit und Pathogenität von Vibrio cholerae und spielt eine maßgebende Rolle bei der invasiven Virulenz human‐pathogener Pseudomonas aeruginosa‐ und Helicobacter pylori‐Spezies.

Die Reaktion schwimmender Bakterienzellen auf externe Reize, wie Licht (Phototaxis [6]) oder chemische Substrate (Chemotaxis), wird durch drei Parameter, Reizwahrnehmung, Signalverarbeitung, und gesteuerte Bewegung, bestimmt und entspricht einem Muster, das auch bei Sinnesleistungen eukaryotischer Organismen anzutreffen ist. Daher gilt die bakterielle Chemotaxis – die gerichtete Bewegung hin zu chemischen Lockstoffen beziehungsweise weg von chemischen Schreckstoffen – als vielversprechendes Modell für Verhaltensstudien, seit Julius Adler [1] in den 60er Jahren damit begann, die molekularbiologischen Grundlagen früher Beobachtungen des Tübinger Botanikers Wilhelm Pfeffer (1845 – 1920) neu zu erforschen. Ein überschaubares Repertoire von etwa 60 Genen – rund 2% des Genoms von Escherichia coli – codiert für Komponenten der Kette Rezeption → signaltransduktion/Adaptation → Bewegungssteuerung. Auf Molekülstrukturen, Wirkungsweisen und Verschaltungen dieser Komponenten konzentrieren sich die Forschungen zahlreicher Arbeitsgruppen in den USA und in Japan und einer deutlich kleineren Wissenschaftlergemeinde in Europa und Israel. Fortschritte, über die hier berichtet wird, sind heute vor allem von gentechnischer, biochemischer und physikalischer Methodik bestimmt. Doch fehlen unserem Verständnis, unter anderem wegen submikroskopischer Dimensionen der bewegten Teile und technischer Probleme beim Studium von Transmembranproteinen, noch wichtige Einzelheiten der Signalerzeugung und ‐vermittlung, der Steuerung und der Rotationsmechanik des Geißelmotors.

Die Komponenten und Mechanismen der Bewegungssteuerung durch rotierende Bakteriengeißeln, die vor allem an Vertretern der γ‐Gruppe der Proteobakterien, wie Escherichia coli und Salmonella typhimurium, erarbeitet wurden, werden im Mittelpunkt dieses Artikels stehen. Darüber hinaus wird eine neue, einfachere Form der Bewegungssteuerung vorgestellt, die das Bodenbakterium Rhizobium meliloti und verwandte Arten der α‐Gruppe der Proteobakterien befähigt, sich in ihrem Biotop zurechtzufinden. Ausgehend vom Phänomen der Schwimmbewegung, werden im folgenden molekulare Strukturen und die Energetisierung des „Bewegungsapparats”︁ Bakteriengeißel sowie neuere Messungen ihrer Funktionsweise und Vorstellungen zum Mechanismus der Energiekopplung im kleinsten Motor der Welt dargestellt.
Organisation von Mikrotubuli in der Zelle
Authors: Wolf Klaus Werner , Böhm Konrad Joachim
Published: May 2005

Mikrotubuli (MT) sind obligate Strukturelemente eukaryotischer Zellen. Zusammen mit Mikrofilamenten und intermediären Filamenten bilden die MT ein cytoplasmatisches Netzwerk, das Cytoskelett. Die fadenförmigen Mikrofilamente (Durchmesser etwa 6 nm) und die intermediären Filamente (Durchmesser etwa 10 nm) sind wesentlich dünner als die MT (Durchmesser etwa 24 nm), die sich durch einen röhrenförmigen Aufbau auszeichnen. MT bestehen aus zwei verschiedenen Proteinklassen: Die Tubuline stellen die Hauptkomponente der MT dar und sind obligat vorhanden. In Abhängigkeit vom Zelltyp und der Funktion sind mit den MT weitere Proteine verknüpft, die MT‐assoziierten Proteine (MAPs). MT liegen in aller Regel innerhalb der Zelle. Es wurden nur wenige Fälle beschrieben, wo MT‐ähnliche Elemente im Extrazellulärraum auftraten. MT waren bereits einmal Gegenstand eines BIUZ‐Artikels [10], in dem vorwiegend biochemische und strukturelle Aspekte beschrieben wurden. Mit dem vorliegenden Aufsatz wollen wir neuen Erkenntnissen auf dem Gebiet der Mikrotubulusforschung Rechnung tragen.
Bienen in Schneckenhäusern
Authors: Bellmann Heiko
Published: May 2005

Alle „helicophilen”︁ Bienenarten gehören zur Familie der Bauchsammlerbienen (Megachilidae), deren Vertreter sich von allen übrigen Bienen dadurch unterscheiden, daß sie den Pollen nicht mit ihren Beinen, sondern mit einer aus langer, dichter Behaarung gebildeten „Bauchbürste”︁ an der Unterseite ihres Hinterleibs sammeln. Alle Arten dieser Familie leben solitär; die Nester einiger Vertreter – so auch die hier vorgestellten Beispiele – zeigen aber vielfach so hochentwickelte, komplizierte Konstruktionen, wie sie sonst bei Bienen nicht vorkommen.
Mobile Nukleinsäuresequenzen und die Dynamik von Genomen
Authors: Kempken Frank
Published: May 2005

Ende der vierziger Jahre entdeckte die amerikanische Wissenschaftlerin Barbara McClintock beim Mais ungewöhnliche Gene, die sie damals als Kontrollelemente bezeichnete. Heute weiß man, daß es sich dabei um mobile genetische Elemente handelte, Transposonen („springende Gene”︁), die in den Chromosomen des Zellkerns vorkommen. Aber auch zwischen verschiedenen Zellorganellen können DNA‐Abschnitte mobil sein. Gemäß der mittlerweile allgemein anerkannten Endosymbiontentheorie sind Zellorganellen, wie Plastiden und Mitochondrien, aus ursprünglichen Symbionten entstanden. Große Teile der Erbinformation dieser Symbionten wurden später in den Zellkern des ursprüngelichen Wirtes transferiert. Dieser Vorgang ist in einigen Pflanzenfamilien heute noch zu beobachten. Schließlich muß auch die Mobilität von DNA zwischen nicht verwandten Arten (der horizontale Gentransfer) in diese Betrachtungen miteinbezogen werden. Die drei genannten Problemstellungen überlappen einander in vielfältiger Hinsicht. Die beteiligten Nukleinsäuren und die Auswirkungen auf die Genstruktur und Funktion eukaryotischer Genome sollen im weiteren aufgezeigt werden.
Cannabis sativaL. Nutzpflanze mit Vergangenheit und Zukunft
Authors: Krupinska Karin
Published: May 2005

Cannabis sativaL. ist eine schon früh durch den Menschen in Kultur genommene Pflanze mit vielfältigen Nutzungsmöglichkeiten. Aufgrund der vorwiegenden Nutzung unterscheidet man Faser‐, Samenund Drogensorten. Die aktuelle Diskussion um den Anbau nachwachsender Rohstoffe bezieht endlich auch den Hanf mit ein. Dabei steht die Gewinnung von Fasern aus Hanfstengeln im Vordergrund.
Biologie und Kunst. Die besondere Ästhetik des Lebendigen
Authors: Sitte Peter
Published: May 2005

Was haben Biologie und Kunst miteinander zu tun? Überhaupt etwas? Man kann doch ein guter Biologe sein, ohne für Kunst eine besondere Ader zu haben. Immerhin: Biologie ist Wissenschaft, und Wissenschaft und Kunst galten lange als die beiden tragenden Säulen aller höheren Kultur. Dennoch wird über ihre möglichen Beziehungen selten gesprochen, in den Medien werden sie streng separiert gehandelt. Wie steht es also um ihre wirklichen Beziehungen?
Die Steuerzentrale des Immunsystems. Der molekulare Mechanismus der Antigenprozessierung
Authors: Koch Norbert
Published: May 2005

Wenn im folgenden Artikel vom Immunsystem gesprochen wird, so ist das Abwehrsystem der Wirbeltiere gemeint, das am besten bei Maus und Mensch untersucht ist. Das Immunsystem hat die Fähigkeit, Millionen verschiedener Stoffe (Antigene) zu unterscheiden und Abwehrreaktionen gegen Fremdstoffe auszulösen. Dadurch wird der Körper gegen Infektionen und die Wirkung von makromolekularen, toxischen Substanzen geschützt.

Die Bindung von Fremdkörpern gelingt dem immunsystem mit der Hilfe von Antikörpern, welche die Konformation und teilweise die Primärstruktur von Antigenen erkennen können. Antikörper werden von B‐Lymphozyten produziert und bilden den humoralen Arm der Immunantwort. Zur Unterscheidung körpereigener und fremder Stoffe ist jedoch ein weiteres hochspezifisches System erforderlich, das in der Natur einzigartig ist. Die Aufbereitung von Antigen (Antigenprozessierung und Präsentation) nimmt in diesem System eine Schlüsselstellung ein [3].

Dem zweiten zellulären Bestandteil des Immunsystems, den T‐Lymphozyten, wird durch Peptidrezeptoren Proteinfragmente, die aus der Degradation von körpereigenen oder fremden Antigenen stammen, präsentiert. Wie diese antigenen Peptidfragmente produziert werden und an die Rezeptoren binden, ist eine der grundlegenden Fragestellungen der Immunbiologie, die in den letzten Jahren weitgehend aufgeklärt werden konnte. Die von den Immunrezeptoren gebundenen Peptide entstammen den proteolytischen Abbauwegen der Zelle, die wir im folgenden Abschnitt betrachten wollen.
Heinzelmännchen im Grundwasser
Authors: Schminke Horst Kurt
Published: May 2005

Für die einen ein Tabu, für die anderen Anlaß zu totaler Verblüffung. Wenn Grundwassertiere im Trinkwasser auftauchen, gilt das für die Wasserwirtschaft als Betriebsunfall und beim Verbraucher als Alarmsignal für die Qualität des Wassers. Am liebsten täte man so, als gäbe es sie gar nicht. Anders die Behörden, die haben noch nie etwas von ihnen gehört und fragen ungläubig an, ob es stimme, daß Tiere im Grundwasser existieren. Ein ganzes ökosystem ist ihnen entgangen! Dabei sollen heimische Ökosysteme geschützt werden. Doch wie macht man das, wenn man schützen soll, was man nicht kennt? – Man gibt eine Studie in Auftrag.
In Grund und Boden. Algen in der Bodenmikroflora
Authors: Kremer Bruno P. , Fischer Nora
Published: May 2005

Am Übergang zwischen fester Lithound gasförmiger Atmosphäre geht es gewöhnlich ausgesprochen locker zu. Der Boden (Pedosphäre) als Schnittstelle zwischen oben und unten umfaßt die bis auf die Kleinstkörnung zerfallene Verwitterungsrinde der Festgesteine und neben den Atmosphärengasen auch noch Anteile der Hydrosphäre. Gleichzeitig erweist er sich als perfekte Recyclinganlage – eine Vielzahl von Bodenorganismen besorgt die Rückführung organischer Bestandsabfälle in die mineralischen Stoffkreisläufe. Über die faszinierend reichhaltigen Typologien der daran beteiligten Bodenlebewesen orientiert bereits eine mit einer Berlese‐Apparatur gewonnene Übersicht der Mikro‐ und Mesofauna. Der überwiegende Anteil der Untergrundorganismen bleibt dabei allerdings weitgehend unerkannt – die Heere der Bakterien und Protisten, deren Anzahl allein in einer Handvoll Humus größenordnungsmäßig an die Kopfzahl der Weltbevölkerung heranreicht. Aus dieser normalerweise wenig beachteten Kleinwelt greifen wir hier ein paar Artengruppen heraus, die man in den Mikrohabitaten des Teilökosystems Boden im allgemeinen weniger erwartet: Auch ein‐ und wenigzellige Algen verschiedener Klassenzugehörigkeit sind reguläre und nicht einmal besonders ausgefallene Bodenbewohner. Erstmals hat wohl der Berliner Protozoologe Christian Gottfried Ehrenberg in seiner 1834 erschienenen Monographie „Mikrogeologie”︁ auf das Vorkommen von ein‐ oder wenigzelligen Algen in der Bodenmikroflora hingewiesen und seiner Darstellung eine Anzahl sehr ansprechender Abbildungen beigegeben.
Historische Seite
Authors: Kohl Franz
Published: May 2005

Vor hundert Jahren wurde im Münchner Pflanzenphysiologischen Institut das Prinzip der „Zymasegärung”︁ gefunden und die zellfreie Gärung nachgewiesen. Diese Entdeckung ermöglichte nicht nur eine neue Erklärung der Gärungsprozesse, sondern bildete die Grundlage für die danach geradezu explosionsartige Entwicklung der Enzymforschung.
Das pflanzliche Photorezeptorsystem Phytochrom
Authors: Gärtner Wolfgang
Published: May 2005

Für die standortfesten Pflanzen ist die Kontrolle der Lichtqualität und ‐quantität von essentieller Bedeutung zur Absicherung ihrer Energieversorgung. Dies findet seinen Ausdruck in verschiedenartigen, lichtregulierten Entwicklungsprozessen (Photomorphosen) und einer extrem ausgeprägten Anpassungsfähigkeit. Die wohl auffälligste Lichtreaktion ist die Differenzierung eines im Dunkeln angezogenen Pflanzenkeimlings (dieser Zustand wird als etioliert bezeichnet) durch Belichtung, die aus einem weißlich‐fahlen Sproß mit ausgeprägtem Längenwachstum eine grüne, ausdifferenzierte Pflanze mit Blättern und Blüten, Samen und Früchten werden läßt (Abbildung 1). Aber auch die bei grünen Pflanzen zu beobachtende Abhängigkeit des Blühverhaltens von der Dauer der täglichen Belichtung und das verstärkte Längenwachstum bei Konkurrenzsituationen (unterschiedliche Kronenbildung bei freistehenden und unter Konkurrenz im Wald wachsenden Bäumen gleicher Art) weisen auf die permanente Wirksamkeit des Lichts hin. Für einige dieser Prozesse ist auf molekularer Ebene eine lichtinduzierte Kontrolle der Genexpression nachgewiesen. Hierzu gehören unter anderem die Biosynthese der Chlorophyll‐synthetisierenden und der Chlorophyll‐bindenden Proteine, die Regulation der Synthese bestimmter Pflanzenhormone, die Chalkon‐ und die Anthocyanbiosynthese und die Ausdifferenzierung von Chloroplasten.
Opportunistische Parasiten beim Menschen
Authors: Mehlhorn Heinz
Published: May 2005

Die Gesundheit und das Leben des Menschen, seiner Haus‐ und Nutztiere sowie das Gedeihen seiner Nutzpflanzen werden durch Millionen von Erregern und Schädlingen bedroht [1, 5, 8–11]. In diesem Existenzkampf entstanden in der Evolution viele unterschiedliche morphologische und physiologische Anpassungen sowie besondere Verhaltensweisen, die letztlich das Überleben von Parasiten und (zumindest einigen) Wirten garantierten. Auch wenn dieser Kampf ums Überleben jährlich viele Millionen Opfer fordert, hat ein gesunder Organismus gegen die Infektion gewisse Chancen, in vielen Fällen stellte sich sogar im Laufe der Jahrtausende ein festeres Gleichgewicht zwischen einem bestimmten Wurt und „seinem”︁ (auf ihn angewiesenen – obligaten) Parasit ein. Neuerdings sind aber zunehmend Gefährdungen durch fakultative Erreger zu verzeichnen. Wegen der fehlenden oder geringen Anpassungszeit kommt es dann bei bestimmten Personengruppen zu einer für sie chancenlosen Auseinandersetzung mit diesen Erregern – teilweise in seuchenhafter Ausbreitung.
Lyssenkoismus in Deutschland (1945 – 1965)
Authors: Siemens Johannes
Published: May 2005

In der ersten Hälfte der fünfziger Jahre und teilweise noch im folgenden Jahrzehnt der sechziger Jahre wurden in der DDR die pseudowissenschaftlichen Theorien des sowjetischen Agronomen Trofim D. Lyssenko im Biologieunterricht in den Schulen und auch an den Hochschulen propagiert. Insbesondere die Genetiker in der DDR gerieten damals in den Konflikt zwischen der Politik eines repressiven Staates und ihren wissenschaftlichen Kenntnissen. Die von der SED durchgesetzte Lehre verschwand zwar langsam ab 1955 als Lehrstoff, aber sie wurde in der DDR nie umfassend und öffentlich kritisiert. So erklärt sich teilweise, daß noch 1988 der Roman von Granin „Der Genetiker: Das Leben des Nikolai Timofejew‐Ressowski genannt Ur”︁ [8] in der DDR zunächst nicht in den Handel kommen konnte, unter anderem weil dieser Genetiker, der von 1924 bis 1945 in leitender Stellung in Berlin geforscht hatte, darin als Opfer des Lyssenkoismus porträtiert wird. Sollten die Theorien der Lyssenkoisten 30 Jahre nach ihrer Entmachtung in der UdSSR (1965) noch nachwirken?
Tukane im neotropischen Regenwald. Genese der Fauna Amazoniens am Beispiel einer Waldvogel‐Gruppe
Authors: Haffer Jürgen
Published: May 2005

Die faszinierende Vielfalt der tropischen Pflanzen‐ und Tierwelt regt nach wie vor zu Untersuchungen und Spekulationen an, gerade weil die intensivierte Entwicklung der Tropenländer und ihre Folgeerscheinungen mit flächenweiter Vernichtung natürlicher Habitate vom ursprünglichen Bild nur noch Fragmente zu überliefern drohen. Das Schicksal der immergrünen Regenwälder mit ihrer enormen Biodiversität ist davon nur eine, allerdings mit besonderer Sorge beobachtete Facette [1, 12]. Folgende Leitfragen stehen bei der Betrachtung ihres Artenreichtums und der Habitatvielfalt im Vordergrund:

Geographisch‐regionaler Aspekt: Wie stellen sich die Artenzahlen lokaler Lebensgemeinschaften oder regionaler Faunen in den Tropen dar?

Ökologischer Aspekt: Wie funktionieren besonders artenreiche Lebensgemeinschaften, oder welche ökologischen Mechanismen ermöglichen überhaupt die Koexistenz der Arten in den Tropenwäldern?

Historischer Aspekt: Warum sind die Artenzahlen in den Tropenwäldern so viel größer als in Wäldern höherer Breiten?

Befriedigende Komplettantworten sind bislang auf keine dieser Eingangsfragen möglich, doch haben neuere Untersuchungen in letzter Zeit wichtige Fortschritte gebracht. In diesem Aufsatz sollen am Beispiel einer kleinen Gruppe charakteristischer Vögel der Wälder Amazoniens Ansätze für mögliche generelle Antworten diskutiert werden.