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Vakzine gegen Zecken
Authors: Wunderlich Frank , Londershausen Michael , Stendel Wilhelm 
Published: May 2005

AbstractZecken 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

AbstractIm 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

AbstractBis 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

AbstractDie 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

AbstractDer 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

AbstractEin 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

AbstractIm 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

AbstractUnser 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

AbstractDer 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

AbstractSelten 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

AbstractDie 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

AbstractFluorchlorkohlenwasserstoffe (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

AbstractBakterioplankton 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

AbstractDer 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

AbstractDie 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

AbstractIm 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

AbstractDie 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

AbstractAuch 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

AbstractWas 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

AbstractMehr 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

AbstractMikrotubuli (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.