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scientia halensis 4/2002 .................................................................................... Fachbereich Biologie Abb. 3: Nachweis von Tospoviren im Bereich der visceralen Mitteldarmmuskulatur mit Hilfe indirekter Immunofluoreszenz (FITC-Markierung). Foto: Moritz & Harm Abb. 2: Innere Organisation einer Erstlarve eines Thripses (Frankliniella occidentalis, SEM-Aufnahme, Hitachi 2 400, 15kV) Foto: Moritz & Brandt ................................................................................ cher aus die Viren entweder die Hämolymphe bzw. für eine erfolgreiche Transmissi- 18 on die lobulären Speicheldrüsen erreichen. Dies kann man leicht an der Anreicherung von Viruspartikeln innerhalb der Malpighi- Gefäße bzw. den Speicheldrüsen erkennen. Die bislang ungeklärte Frage, wie und wann die Viren die Speicheldrüsen erreichen, konnte histologisch anhand verschiedener Schnittserien sowie Antikörperfärbungen der Erst- und Zweitlarven sowie der Adulti gezeigt werden. Insbesondere ist die caudale Verlagerung des Supraoesophagealganglions in den Prothorax während des Erstlarvenstadiums für einen engen Kontakt zwischen Mitteldarm und Speicheldrüse verantwortlich (Abb. 2 und 3). Dies wird hauptsächlich durch die phytosuge Ernährung bedingt, da für die Funktionalität stechend-saugender Mundwerkzeuge enorme Kopfmuskeln benötigt werden, deren Platzbedarf erst durch die Verlagerung neuronaler Strukturen befriedigt wird. Im wachsenden Zweitlarvenstadium setzt dann die Reposition des Gehirns ein, wodurch die Verbindung zwischen Mitteldarm und Speicheldrüse gelöst und somit die Aufnahme gestoppt wird (Moritz & Kumm, in press). Die Virustransmission adulter Thripse hängt somit davon ab, ob eine Aufnahme virulenten Pflanzenmaterials während der Ausbildung des Visceralmuskel-Speicheldrüsen-Komplexes möglich war (Abb. 4). Allerdings klärt diese Lösung leider noch nicht die Frage nach den Faktoren, die entscheidend für den Vektorstatus sind. Auch ist unklar, wann sich die Liaison zwischen Thripsen und Viren entwickelt hat und wie sich evolutiv Tospoviren von den bei Säugern vorkommenden Bunyaviridae abspalten konnten. Letztlich ist es fast eine Ironie, dass Brittlebank 1915 ausgerechnet in Australien die ersten Symptome von TSWV beschrieb und Pittman Thripse als Vektoren erkannte, obwohl bis 2001 keine nativen Pflanzen Tospoviren enthielten und kein nativer australischer Thrips als Vektor bekannt war. Mit dem Jahr 2002 hat die Globalisierung nun auch den 5. Kontinent erreicht – und Thripse als »Globetrotter im Auftrag des Bösen« haben ihre Mission Dank des internationalen Pflanzentransfers erfüllen können – nun kennen wir auch eine tospovirusinfizierte Orchidee im Australian Capital Territory und einen nativen Thrips als Vektor. Dank gilt der gesamten Arbeitsgruppe Entwicklungsbiologie, insbesondere Sandra Kumm, Pamela Harm, Angelika Steller, Renate Kranz, Doreen Weidensdorfer und Sandra Brandt für die Mitarbeit an der spannenden Erforschung der Thrips-Virus- Interaktionen (siehe auch www.thripsnet.com) sowie Dick Peters (Wageningen), Diane Ullman (Davis) und Laurence A. Mound (Canberra) für Unterstützung und Ermöglichung mehrerer Forschungsaufenthalte. Abb. 4: Schematische Darstellung des Virusweges während der premetabolen Entwicklungsphasen. Gerald Moritz, Jg. 1954, studierte Chemie und Biologie an der Pädagogischen Hochschule Köthen (1978 Diplom, 1981 Promotion). Von 1986 bis 1988 war er als Assistent im Institut für Zoologie an der Universität Potsdam tätig (1989 Habilitation). Seit 1994 ist er Professor für »Entwicklungsbiologie der Tiere und des Menschen« am Institut für Zoologie der Universität Halle.
.............................................................................. scientia halensis 4/2002 Fachbereich Biologie ZEITGEMÄSSER BIOLOGIEUNTERRICHT FORSCHUNGSFELDER DER FACHDIDAKTIK Wolfgang Lerchner und Lothar Schmidt Die zunehmende Bedeutung, die dem Bildungsstand und der Qualität des Bildungssystems in einer Wissensgesellschaft zukommt, macht qualitätsfördernde Maßnahmen im Bereich des mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts notwendig, sollen deutsche Schülerinnen und Schüler sowie Studentinnen und Studenten im internationalen Leistungsvergleich bestehen. Neben der Steigerung der Effizienz des mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts an den Schulen sind Maßnahmen zur weiteren Qualitätsentwicklung der Lehrerausbildung notwendig. Es gehört zu den universitären Aufgaben der Fachdidaktiken, der Fachwissenschaften und der Erziehungswissenschaften, diesen Prozess zu fördern. Der folgende Beitrag beleuchtet zwei diesbezügliche Forschungsfelder der Fachdidaktik Biologie. ............................................................................... Durch zielorientierte Exkursionen und Beobachtungen im Freiland werden nicht nur Artenkenntnisse vermittelt, lokale Umweltprobleme erkannt, sondern auch naturrelevantes Verhalten entwickelt und damit ein schulspezifischer Beitrag zur Erhaltung der biologischen Vielfalt geleistet. Gentechnik und Biotechnik 19 Beachtung neuer biologischer Konzepte In einer zunehmenden Anzahl von Gebieten der Biologie und anderer Naturwissenschaften erfolgen heute die Forschungen unter neuen Sichtweisen, die sich u. a. aus den Entwicklungen in den Biowissenschaften (z. B. der Molekularbiologie), aus der Entwicklung anderer naturwissenschaftlicher Disziplinen mit ihren Anwendungsbereichen und aus der Vernetzung der früher weitgehend isoliert betrachteten Untersuchungsgegenstände ergeben. Die Biotechnik und Gentechnik sind Beispiele für diese Interdisziplinarität. Es bedarf zunächst des Erschließens dieser Forschungsgebiete unter fachdidaktischer Sicht. Dann erfolgt die begründete Auswahl von biologischen Inhalten unter dem Aspekt der Allgemeinbildung für die Schulbiologie. Dafür sollen zwei von uns bearbeitete Themenkomplexe kurz betrachtet werden, die für die inhaltliche Weiterentwicklung von Biologieunterricht bedeutungsvoll sind: Biologische Diversität (Biodiversität) den Organismen ermöglichen, sich durch neue genetische Kombinationen den Veränderungen der Umgebung anzupassen. 2. Die organismische Ebene (Artenvielfalt) kennzeichnet die Anzahl, die Frequenz und das Vorkommen verschiedener Arten in einem bestimmten Lebensraum. 3. Die ökosystemare Ebene (Vielfalt der Ökosysteme) beinhaltet die verschiedenen in einer Region auftretenden Ökosysteme, d. h. die verschiedenen Wirkungsgefüge (Struktur- und Funktionsbeziehungen) von Pflanzen-, Tier- und Mikroorganismen-Gemeinschaften mit der unbelebten Natur (Stoffkreisläufe, Energiefluss). Zum Verständnis von Biodiversität sind Kenntnisse aus verschiedenen biologischen Teildisziplinen, wie z. B. der Genetik, der Ökologie, der Evolutionsbiologie, der Systematik und der Naturschutzbiologie erforderlich. Aber auch Probleme geologischen, ökonomischen, politischen, ethischen und ästhetischen Inhalts sind zu bedenken. Für den Biologieunterricht ergibt sich in diesem Zusammenhang die Aufgabe, die Schülerinnen und Schüler über die Lernziele für diese Problematik zu sensibilisieren. Die Entwicklung in den Biowissenschaften wurde durch die Fortschritte auf den Gebieten der Gentechnik und Biotechnik unvorstellbar forciert. Der Grund liegt darin, dass die Methoden der Gentechnik nicht nur einen Einblick in die Struktur der DNA gestatteten, sondern dass es auch möglich wurde, diese zu modifizieren. So konnten auf der Basis dieser Entwicklungen u. a. Biomoleküle in größeren Konzentrationen produziert werden. Nicht zuletzt wurden mit Hilfe der Gentechnik wichtige Regulationsmechanismen aufgedeckt. Aus der gegenwärtigen Diskussion zur Gentechnik und Biotechnik ergibt sich die Frage, wie die Schülerinnen und Schüler auf inhaltliche und bioethische Aspekte dieses Themenkreises vorbereitet werden sollen. Auf dem Gebiet der Biotechnik muss sich die Schulbiologie weiterhin auf die anwendungsorientierten Teilbereiche von Mikrobiologie und Biochemie beziehen (Herstellung von Nahrungs- und Genussmitteln, Pharmazeutika u. a.). In der Erweiterung dessen geht es aber auch um Anwendungsbereiche durch die Verwendung zellbiologischer und molekularbiologischer Methoden Der Begriff der Biodiversität ist für wissenschaftliche Maßstäbe sehr jung, was sich dahinter verbirgt, ist aber so alt wie die biologische Forschung selbst. Biodiversität umfasst die Vielfalt und damit auch die Unterschiedlichkeit des Lebens auf unserer Erde, in den von Lebewesen gebildeten Lebensgemeinschaften, ihren Wechselbeziehungen und Kreisläufen. Biologische Diversität ist eine wesentliche Eigenschaft biologischer Systeme, d. h. different zu sein. Diese Verschiedenheit zeigt sich auf allen Organisationsebenen des Lebens, wie zum Beispiel auf der der Gene, der Organismen und der Ökosysteme. Biodiversität spiegelt sich auf drei Ebenen wider. Diese haben für die Schulbiologie große Relevanz: 1. Die genetische Ebene (genetische Vielfalt, Vielfalt der Genotypen) charakterisiert die Gesamtheit der genetischen Variationen von Populationen und Individuen, die es Ökologische Exkursion im Auwald auf der halleschen Peißnitzinsel (2001) Foto: L. Schmidt
Seite 1: der Martin-Luther-Universität Hall
Seite 4 und 5: scientia halensis 4/2002 ..........

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