Biologie in unserer Zeit - BiuZ

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Biologie in unserer Zeit 2/2024

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Biologie in unserer Zeit 2/24

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Meldungen

2024-05-06T07:25:47+00:00

Magazin

2024-05-06T10:52:55+00:00

Kleine Juwelen im Ölschiefer

2024-03-12T07:46:12+00:00

Die Fossillagerstätte Grube Messel ermöglicht durch die sehr gute Erhaltung ihrer Fossilien einzigartige Einblicke in die Zeit des Eozäns vor etwa 47,5 Millionen Jahren. Insekten waren im ehemaligen Ökosystem sehr häufig und werden oft in den Ölschiefer-Sedimenten gefunden. Bei vielen der Insekten sind die Strukturfarben fast unverändert, so dass sie in ihren ursprünglichen Farben leuchten. Besondere Funde wie die eines fossilen Wandelnden Blattes, von Weberameisen oder von bizarr gestalteten Baumwanzen erlauben nicht nur Einblicke in die enorme Vielfalt der ehemaligen Lebensgemeinschaften, sondern erlauben auch Rückschlüsse zur Evolution und zur Biogeographie. Ohne diese Fossilnachweise wären z. B. biogeographische Rekonstruktionen unvollständig. Analysen der auf manchen Fossilien vorhandenen Pollenkörner ermöglichen neue Erkenntnisse zur Lebensweise, zur Bestäubung und zum Fressverhalten, die beispielsweise bei den Netzfliegen noch nicht für die heutige Gruppe bekannt waren.

Umwelt-DNA aus der Vergangenheit

2024-04-16T06:20:54+00:00

Alle Organismen hinterlassen DNA-Spuren in ihrer Umgebung, und diese Spuren können unter den richtigen Bedingungen über sehr lange Zeit erhalten bleiben. Wir können diese alte Umwelt-DNA nutzen, um Arten aus der Vergangenheit zu identifizieren und Zeitreihen ganzer ökologischer Gemeinschaften zu rekonstruieren. Dies ermöglicht bisher nie dagewesene Erkenntnisse über den Wandel der biologischen Vielfalt in zahlreichen Ökosystemen der Vergangenheit. Alte Umwelt-DNA entwickelt sich zu einem Standardansatz in der Ökologie und wird zunehmend genutzt, um zeitliche Biodiversitätsdaten zu liefern – von den Auswirkungen früherer Klimaveränderungen bis hin zum Verständnis der Biodiversitätsgrundlagen vor dem intensiven menschlichen Einfluss des Anthropozäns.

Die sexuelle Revolution in der Algenforschung

2024-04-02T07:31:14+00:00

Nathanael Pringsheim, geboren am 30. November 1823, begann seine wissenschaftliche Laufbahn mit Studien in Philosophie und Medizin, bevor er sich der experimentellanalytischen Botanik zuwandte, deren Entwicklung er maßgeblich mitgestaltete und dabei eine Pionierrolle übernahm. Seine Forschungen zu Algen veränderten das zeitgenössische Verständnis von Sexualität, die er als allgemeines Lebensprinzip erkannte. Er identifizierte bei Algen zudem einen Generationswechsel zwischen sexueller und asexueller Fortpflanzung, welcher die genetische Vielfalt und Anpassungsfähigkeit fördert. Im Verlauf der Evolution der Landpflanzen ermöglichen Variationen im Generationswechsel die Eroberung neuer Lebensräume. Pringsheims Arbeit markiert den spannenden Übergang zur modernen Naturwissenschaft. Einerseits stand er der spekulativen Naturphilosophie und Metaphysik kritisch gegenüber und war bei seiner Untersuchung der individuellen Pflanzenentwicklung bereits fest in der modernen Biologie und Zelltheorie verankert. Andererseits hielt er an einer von Goethe beeinflussten idealistischen Evolutionstheorie fest. Seinen wissenschaftlichen Einfluss und sein organisatorisches Geschick nutzte er zur Gründung der Deutschen Botanischen Gesellschaft. Zudem war er maßgeblich an der Einrichtung der ersten deutschen meeresbiologischen Forschungsstation auf Helgoland im Jahr 1892 beteiligt.

Offene Daten, offene Wissenschaft?

2024-03-28T06:59:42+00:00

Open Science bedeutet einen Paradigmenwechsel: In Datenrepositorien zugängliche Originaldaten anderer Autor/-innen werden wie selbst erhobene Forschungsdaten für die Bearbeitung von eigenen, meist übergreifenden Fragestellungen verwendet. Dabei handelt es sich nicht nur um Daten einer Publikation, sondern um alle brauchbaren Daten einer Studie, die sog. Primärdaten. Durch das Teilen von Daten entsteht ein potenzieller Mehrwert. Daraus ergibt sich die Pflicht, auch die eigenen Forschungsdaten offen zugänglich und für andere nutzbar abzulegen (Open Data).
Dies bietet – zumal beim Einsatz von Künstlicher Intelligenz – ein enormes wissenschaftliches Potenzial. Damit sich dieses auch entfalten kann, ist es notwendig, mit den Daten nach den FAIR-Prinzipien umzugehen – das heißt, das eigene Datenkonvolut muss auffindbar, zugänglich, interoperabel und nachnutzbar (englisch: findable, accessible, interoperable, and reusable = FAIR) sein.
Die FAIR-Prinzipien liegen sowohl dem EU Data Act als auch dem EU Data Governance Act als den beiden Säulen der europäischen Datenstrategie zugrunde, die in eigenen Gesetzen der Mitgliedsländer einen Niederschlag finden. Forschungsdaten aus den Biowissenschaften haben unterschiedliche Inhalte, etwa Biodiversitäts- und Vorkommensdaten, Taxondaten, umweltbiologische bzw. ökologische Daten, nicht-molekulare Analysedaten sowie molekulare, zumeist Sequenzdaten. Sie werden in unterschiedlichen Datenbanken (Open data resources) verwahrt und stehen allen Forschenden zur Verfügung.
Nicht für alle Daten einheitlich zu beantworten ist die Frage nach den Eigentumsrechten an dem deponierten Datenkonvolut. Dabei spielen Gesichtspunkte wie die Originalität der Generierung, der Zweck der Nutzung, der Finanzierung des Forschungsvorhabens sowie der zeitlich definierte Schutz der Daten eine Rolle. Das große Potenzial des freien Datenzugangs ist allerdings nicht ohne Schattenseiten, gerade im Hinblick auf den Missbrauch von an sich nützlichen Biodaten (Dual Use of Concern). Gleichwohl ist „Offene Wissenschaft“ – unterstützt durch eine verbindliche Empfehlung der UNESCO – auf dem besten Weg vom Konzept hin zur gelebten guten wissenschaftlichen Praxis.

Moderne Pflanzenzüchtung durch Genom-Editierung

2024-01-16T12:13:57+00:00

Um eine hocheffziente und gleichzeitig umweltschonende Landwirtschaft zu verwirklichen, ist die Züchtung neuer Pfanzensorten unerlässlich. Dies gewinnt zusätzlich an Bedeutung angesichts der klimatischen Veränderungen und der Notwendigkeit, den Einsatz von chemischen Pfanzenschutzmitteln und mineralischem Dünger zu reduzieren. Die neuen Züchtungsmethoden der GenomEditierung liefern hierfür wertvolle Werkzeuge, die auf unterschiedliche Weise eingesetzt werden können. Bereits heute wurden mehr als 60 Arten von Kulturpfanzen mit diesen Werkzeugen züchterisch bearbeitet und landwirtschaftlich relevante Merkmale realisiert. Pfanzenzüchter sehen ein großes Potenzial vor allem für Kulturpfanzen, für die schon umfangreiche genetische Informationen vorliegen. Nach langen kontroversen Diskussionen liegt nun ein Entwurf der Europäischen Kommission für eine Neuregulierung von Pfanzen, die mittels „Neuer Genomischer Techniken“ (NGTs) entwickelt wurden, vor.

Irreguläre Terpene in Bakterien

2024-03-22T09:16:46+00:00

Die Sodorifen- und Chlororaphen-Biosynthese zeigen eindrucksvoll, dass sich in Bakterien ein weiterer Weg der Terpenbiosynthese etabliert hat, der zu neuen, bisher unbekannten Naturprodukten führt. Für diese Biosynthesen sind vor allem die Eigenschaften zweier Enzyme, die der bifunktionellen SAMabhängigen FPP-Methyltransferase mit zyklisierender Enzymaktivität und die einer Terpensynthase mit abweichender Substratakzeptanz, als essentiell hervorzuheben. Es wurde somit eine von der C₅-basierenden Isoprenregel abweichende Möglichkeit der Modifizierung der klassischen Prenylpyrophosphat-Substrate zu C₁₆- oder C₁₇-zyklisierten Substraten dokumentiert und führt damit zur Erweiterung oder Modifikation des 136 Jahre alten Isoprendogmas.

Biowissenschaften bestmöglich kommunizieren

2024-05-06T06:48:16+00:00

„Faszination Biologie“ – Online-Vortragsreihe des VBIO mit positiver Resonanz

2024-05-06T07:34:33+00:00

VBIO legt Positionspapier „Wissenschaftskommunikation“ vor

2024-05-06T07:39:58+00:00

VBIO Online-Seminarreihen: Die Zukunft der Biowissenschaften

2024-05-06T07:54:39+00:00

Wissenschaft verbindet – offener Diskurs und internationale Zusammenarbeit sind unabdingbar

2024-05-06T08:13:01+00:00

Teil 2: Wenn Pflanzen krank werden

2024-05-06T08:18:33+00:00

Wie eukaryontische Darmmikrobiota Nahrungskonkurrenz vermeiden und die Immunabwehr fördern

2024-05-06T08:24:18+00:00

Der Darm von Säugetieren einschließlich des Menschen beherbergt eine bislang unbekannte Vielfalt von Protozoen aus der Gruppe der Parabasalia. Durch unterschiedliche Nahrungspräferenz vermeiden diese Protozoen Konkurrenz untereinander und mit Bakterien. Der Ballaststoffgehalt der Nahrung beeinflusst die Effekte von Gärungsprodukten auf die Immunabwehr.

Zur Tierwelt an der Hainbuche

2024-05-06T08:34:59+00:00

Wer mit offenen Augen durch unsere Natur streift, dem sind die im September/Oktober 2023 überaus reich fruchtenden Hainbuchen in städtischen Grünanlagen, an Waldrändern oder in Wäldern sicher aufgefallen. Die Hainbuchen hingen oft so voller Fruchtstände, dass sie fast braun erschienen und eine frühzeitige Herbstfärbung vortäuschten (Abbildung 1). Dem Naturfreund stellt sich die Frage, welche Tierarten können dieses überaus große Nahrungsangebot nutzen? Der folgende Beitrag soll diese Frage etwas näher beleuchten.

Die Große Erdhummel – eine kryptische Charakterart großer Heidelandschaften

2024-05-06T08:41:44+00:00

Weil die Bestimmung von Erdhummeln im Feld in vielen Fällen nicht sicher gelingt, wird die Große Erdhummel (Bombus magnus) in der Literatur oft eher zurückhaltend behandelt. Bei näherer Betrachtung in ausgedehnten Heidegebieten im nördlichen Brandenburg hat sie sich jedoch als wertgebende Art dieser Lebensräume erwiesen. Ihre Identifizierung ist an Hand von Individuen mit guter Merkmalsausprägung sogar leicht möglich, so dass es sich auch bei der Bewertung von Schutzgebieten sehr lohnt, auf diese prächtig gefärbte Art zu achten.

Der Tod der Riesenaffen

2024-05-06T08:47:18+00:00

Zu Beginn des Quartärs besiedelten Riesenaffen die Wälder Südostasiens. Doch als das Klima trockener und saisonaler wurde, so dass sich die Wälder zurückzogen, fanden die Tiere nicht mehr genug geeignete Nahrung und starben schließlich aus.

Draußenunterricht am Beispiel Heidelberg: Eine lohnende Unterrichtsform?

2024-05-06T08:55:00+00:00

Draußenunterricht im Sinne von regelmäßigem Unterricht in der naturnahen Schulumgebung hat eine lange Tradition im Fach Biologie. Biologieunterricht findet jedoch nach wie vor zum größten Teil im Klassenzimmer oder in Fachräumen statt. Lohnt es sich, den Biologieunterricht – ggf. auch in fächerverbindender Weise – häufiger nach draußen zu verlagern? Der vorliegende Beitrag stellt das Heidelberger-Outdoor-Education-Konzept an einem Gymnasium vor und skizziert einige Ergebnisse aus der umfangreichen Begleitforschung. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass regelmäßiger Unterricht in der naturnahen Schulumgebung beispielsweise die Bewegungsaktivität, die Lernmotivation und die Stressresilienz der Lernenden steigern kann. Eine breitere Implementierung vergleichbarer Unterrichtsformen und weitere empirische Untersuchungen wären wünschenswert.

Zoologisches Grundpraktikum: Aller Anfang ist schwer

2024-05-06T09:26:18+00:00

Zoologische Praktika wurden seit den Zeiten Otto Bütschlis (1848–1920) zum festen Bestandteil des Biologiestudiums an deutschen Universitäten. Neben „internen“ Praktikumsanleitungen galt dabei die Nutzung von Standard-Lehrbüchern als Selbstverständlichkeit. Da in den letzten Jahrzehnten morphologische Studieninhalte gekürzt und Großpraktika aufgegeben wurden, war – neben allgemeinen Modernisierungen – eine Anpassung praktikumsbegleitender Literatur zu erwarten: eine nicht ganz einfache Aufgabe, der sich im vergangenen Jahr ein Osnabrücker Autorenteam annahm.

Stadtleben ist anstrengend

2024-05-06T09:30:09+00:00

Während manche Wildtiere relativ gut in städtischen Lebensräumen zurechtkommen, stellt die Futtersuche Spezialisten wie größere, insektenfressende Fledermausarten vor Herausforderungen: Um satt zu werden, müssen Individuen des Große Abendseglers (Nyctalus noctula, Abbildung 1) in der Stadt länger als ihre Artgenossen auf dem Land fliegen und fangen dennoch weniger Insekten. Zudem gehen städtische Fledermäuse in der Regel alleine auf die Jagd, während auf dem Land die Artgenossen regelmäßig gemeinsam unterwegs sind.

Wie wandernde Mückenfledermäuse navigieren

2024-05-06T09:36:37+00:00

Während Fledermäuse ihre Ortung über Echolot sicherstellen, navigieren sie großräumig wie Vögel über einen Magnetkompass. Mückenfledermäuse (Pipistrellus pygmaeus) kalibrieren diesen bei Sonnenuntergang – wie die Ergebnisse einer Studie in der Fachzeitschrift Biology Letters zeigen. Dabei beeinflussen zwei unterschiedliche Komponenten des Erdmagnetfelds die Orientierung.

Neue Ausschreibung nach großem Erfolg

2024-05-06T09:43:48+00:00

In 2023 konnte der große Erfolg des deutschen Teams bei der IBO 2022 noch einmal gesteigert werden: mit zwei Goldmedaillen und zwei sehr guten Silbermedaillen errang das deutsche Team einen herausragenden 9. Platz in der Nationenwertung und wurde das beste europäische Team (Abbildung 1).