Link zur Zeitschrift - Sacré Coeur Graz

Eine naturwissenschaftliche SchülerInnen-Zeitung
Februar 2012
Nr.1 1.Jahrgang
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Inhalt
ABENTEUER
7 Geheimnisvolle Grotten
Grazer SchülerInnen erkunden die kroatische Meereswelt.
ZOOLOGIE
5 Geckos als Vorbilder
Geckos als Vorbild für die Technik. So gut wie jeder
kennt Aufnahmen von Geckos, die die Wände oder gar
Glasscheiben hochklettern. Aber wieso können die das?
10 Eine Pflanze mit 2 Fühlern
Wunder der Natur: eine Schnecke, die Photosynthese
betreiben kann.
13 Warum Frauen anders sind
Über die Hintergründe des versteckten Eisprungs beim
Menschen.
14 Barschzucht
Sollte man diese einzigartigen Lebewesen kennengelernt
haben, werden sie einen ein Leben lang nicht mehr
loslassen!
17 Bärtierchen
BOTANIK
16 Yes we can move!
Hast Du einmal einen Topf mit Tulpen verkehrt herum
aufgehängt? Vermutlich nicht, deshalb wirst Du den
unbändigen Willen der Pflanzen, nach oben zu wachsen,
noch nicht mit eigenen Augen mitverfolgt haben.
MEDIZIN
18 Totgesagte leben länger
Dr. Siegfried Hekimi und Dr. Wen Yang, Forscher des
Department of Biology der McGill University in Montreal,
stießen bei einem Experiment auf ein verblüffendes
Ergebnis.
MELDUNGEN AUS
DER WISSENSCHFT
9 Immunzellen im All
9 Geschichte des Menschen
MOLEKULARBIOLOGIE
11 Den Code einer Kiwi knacken
Faszinierend: sichtbare DNA
Überdrüberlebenskünstler im Wassertropfen
IMPRESSUM
HERAUSGEBER UND CHEFREDAKTEUR: Dr. Uwe K. Simon
REDAKTION: Mag. Margit Delefant, Prof. Dr. Helmut Guttenberger, Dr. Stephan Monschein, Dr. Astrid Wonisch
KONTAKT: E-Mail uwe.simon@uni-graz.at
Telefon: +43-(0)316-3805643
Regionales Fachdidaktikzentrum für Biologie und Umweltkunde
Institut für Pflanzenwissenschaften, Schubertstraße 51a/ 8010 Graz, Österreich
Bankverbindung/Kontonummer: 50095500605, BLZ 12000, BANK AUSTRIA
DRUCK: SERVICEBETRIEB ÖH-UNI GRAZ GMBH
LAYOUT: SUSANNE LABENT UND SELINA KÖBERL mithilfe von Hannah Zora Buschek, Denise Danninger, Elisabeth Gritsch, Patricia Gschier, Lorenz Hinterleitner,
Marlene Kastner, Veronika Köchl, Jakob Benjamin Krenn, Sonja Lach, Philipp Alois Lackner, Anja Legenstein, Pia Leitner, Laura Lintner,
Gwendolyn Maierhofer, Katharina Maitz, Sarah Maurer, Maria Moschik, Katja Müllner, Martin Nabernik, Larissa Paar, Alicia Panholzer, Martin
Pellischek, Morris Pock, Verena Riegler, Tina Sackl, Stefanie Sackl, Florian Saubach, Gisela Sauseng, Melanie Schnitzer, Elisabeth Steiner, Madlen
Steiner, Manuela Strametz, Karoline Unger und Alexandra Zieger
ALLE TEXTE UND ABBILDUNGEN SIND URHEBERRECHTLICH GESCHÜTZT. EINE VERWENDUNG EINZELNER ARTIKEL FÜR DEN
UNTERRICHT IN SCHULEN ODER UNIVERSITÄTEN IST NACH RÜCKSPRACHE MIT DER REDAKTION GRUNDSÄTZLICH ERWÜNSCHT
UND KOSTENFREI. DIE NUTZERINNEN VERPFLICHTEN SICH, AUTORINNEN UND QUELLE DER VERWENDETEN TEXTE UND DES
BILDMATERIALS ANZUGEBEN. DER EINSATZ IN YOUNG SCIENCE VERÖFFENTLICHTER TEXTE, BILDER,
GRAFIKEN ODER ZEICHNUNGEN AUSSERHALB DES UNTERRICHTS IST STRIKT UNTERSAGT.
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Young Science
Willkommen!
Lieber Leser, liebe Leserin! In Deinen Händen liegt das Ergebnis eines einzigartigen
Projekts. Junge Autorinnen und Autoren von fünf steirischen Schulen
haben spannende und lehrreiche Artikel verfasst über Meeresschnecken
und versteckte Eisprünge, Bärtierchen und Barsche, Pflanzenbewegungen
und Zelltod und einiges mehr. Eben das, was man in der Biologie interessant
finden kann.
Mit viel Mühe haben sie recherchiert, ent- und verworfen und schließlich großartige
Texte geschrieben. Es ist bewundernswert, dass sie diese Arbeit neben dem
normalen Schulalltag so gut gemeistert haben. Das gilt auch für ihre Lehrerinnen
und Lehrer, die sie dabei unterstützt haben. In der aktuellen Ausgabe waren dies Helga
Kulac (BRG Kepler, Graz), Helga Rogl (Akademisches Gymnasium, Graz), Ulrike Bock (BG/
BRG & MG Dreihackengasse, Graz), Werner Gaggl (BRG Leibnitz) und Annemarie Moser
(Sacre Coeur, Graz). Ihnen allen herzlichen Dank!
Besondere Anerkennung gebührt den SchülerInnen und Schülern der Klasse von Martin
Hörl, die in einem Wettbewerb der Grazer Ortweinschule für
Kunst und Design das Layout für diese Ausgabe gestaltet haben. Glückliche Gewinnerin:
Dankbar sind wir auch all den FotografInnen, die uns kostenlos Helga Kulac, Biologielehrerin
am BRG
ihre Bilder zur Verfügung stellten, und der Firma 3B Scientific,
deren Sachspende (ein Torsomodell) unter den teilnehmenden Kepler in Graz, mit dem
LehrerInnen verlost wurde. Und schließlich: ein großes Dankeschön
an „die 7. fakultät“ der Karl-Franzens-Universität Graz und chen Torsos der Firma
Modell eines menschli-
an unsere Werbekunden für ihre finanzielle Unterstützung, ohne 3B Scientific
die dieses Projekt gar nicht möglich gewesen wäre.
Nun wirst Du Dich vielleicht fragen: Warum hat denn keiner etwas
über Grottenolme geschrieben? Weshalb diskutiert niemand, welche
Auswirkungen der Klimawandel auf die Tier- und Pflanzenwelt unseres
Planeten hat? Wie wird Energie in einer Solarzelle gewonnen? Und was
hat es auf sich mit den berühmten Fußballmolekülen? Natürlich hast Du
völlig recht: Es gibt noch viel zu tun! Wenn Du Lust hast, einen Artikel
zu einem naturwissenschaftlichen Thema zu schreiben oder einen
Science-Cartoon für uns zu zeichnen, so bist Du herzlich eingeladen, uns
eine Email mit Deinem Themenvorschlag zu schreiben. Idealerweise sollte
sich eine Lehrerin oder ein Lehrer bereit erklären, Dich bei diesem Projekt
zu unterstützen. Es lohnt sich! Denn Dein Text wird in allen Gymnasien
der Steiermark gelesen. Und bald vielleicht sogar in ganz Österreich. Wir
freuen uns auf Deine Idee!
Uwe Simon
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ALLES ANDERE ALS
REIBUNGSLOS
Geckos als Vorbild für die Technik: So gut
wie jeder kennt Aufnahmen von Geckos,
die die Wände oder gar Glasscheiben
hochklettern. Doch wie ist es möglich,
dass diese Tiere an einer scheinbar glatten
Oberfläche problemlos nach oben laufen
können, ohne abzurutschen oder kleben
zu bleiben? Handelt es sich beim Trick des
Geckos um eine klebrige Substanz an den
Füßen, oder um etwas ganz anderes?
Zoologie
Thomas Mülleder, Maximilian Trunk,
Martin Hubmann, BRG Kepler, Graz
Die Antwort sind Haare, wenn auch etwas anders,
als man glauben könnte. Die Fußsohlen eines
Geckos sind mit vielen Reihen feiner Härchen
besetzt, die sich an ihren Enden in noch viel
feinere, winzigere Härchen aufspalten. Diese kommen den
Molekülen der Oberfläche so nahe, dass zwischen beiden
sogenannte Van-der-Waals-Kräfte auftreten.
Das sind relativ schwache Wechselwirkungen zwischen
Atomen oder Molekülen, die bewirken, dass die Härchen
haften bleiben.
Dies passiert allerdings nur, wenn die Härchen parallel zur
Oberfläche verschoben werden. Rechnet man alle vier
Pfoten zusammen,
könnte ein Gecko leicht
ein Vielfaches seines
eigenen Körpergewichts
tragen, ohne „von
der Decke zu fallen“.
Dennoch bleibt ein
Gecko nicht an der
Wand „kleben“, sondern
kann in rasantem Tempo
senkrecht nach oben
laufen.
Das liegt daran, dass die Härchen ihre haftende Wirkung
verlieren, wenn sich der Winkel ändert, und das geschieht
dadurch, dass der Gecko seine Füße aufrollt.
Somit ist er in der Lage, bis zu 20 Schritte pro Sekunde
nach oben zu machen. Seit einigen Jahren arbeiten Bioniker
daran, diesen Effekt auf die Technik zu übertragen.
Das einzige Problem, mit dem man noch kämpft,
ist der Verschleiß, da das verwendete Material
nicht so wie beim Gecko nachwachsen kann.
Verwendet werden keine Materialien, die von
Natur aus klebrig sind, sondern harte Materialien, die wie
die feinen Geckohärchen geformt sind und auf weicheren
Oberflächen sitzen. Es ist mittlerweile schon möglich,
Klebebänder herzustellen, mit denen Modellautos auf einer
„Seit einigen Jahren arbeiten
Bioniker daran, diesen Effekt auf die
Technik zu übertragen.“
Glaswand nach oben fahren können. Klebebänder nach
Geckoart hätten den großen Vorteil, dass sie wiederverwendbar
wären, auf so gut wie allen Oberflächen - egal
ob nass oder trocken - hafteten, sich selbst reinigten
und sich spurlos entfernen ließen. Doch ganz so weit ist
die Forschung bis jetzt noch nicht gediehen.
TECHNISCHE DETAILS
Ein einzelnes Geckohaar, Seta genannt, spaltet sich in
100 bis 1000 „Spaltulae“ auf, die je einen Durchmesser
von etwa 100 Nanometer haben. Pro mm² hat ein
Gecko etwa 14.000 Setae. Auf
jedes Seta kommt eine Haftkraft
von rund 40 Mikronewton, das
heißt, wenn alle Setae auf einer
Fläche von einem m² Kontakt
zu einer anderen Oberfläche
hätten, würde das einer Haftkraft
von über 570.000 Newton
entsprechen.Die künstlichen
Nanohärchen erreichen jeweils
eine Haftkraft von etwa 120
Nanonewton, wobei hier bis zu 420.000 Härchen auf
einem mm² untergebracht werden können. In der
Realität berührt nur ein winziger Teil der Härchen die
Oberfläche, was dennoch bei weitem ausreicht, damit
ein Gecko an der Wand haften kann.
Literatur:
http://www.tu-ilmenau.de/fakmb/uploads/media/
Kleben_ohne_Nebenwirkungen.pdf
und
http://polypedal.berkeley.edu/twiki/pub/PolyPEDAL/
PolypedalPublications/63_evidofvanderwaals2.pdf
Foto: Steve Jurvetson (verändert)
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Abenteuer
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Spaß, Abenteuer und Herausforderung –eine Woche lang durfte unsere Klasse die
Schulbänke gegen die Adria, die Schultaschen gegen Schnorchel tauschen. In der Meeresschule
Pula erkundeten wir die faszinierende Unterwasserwelt der kroatischen Küste.
Theresa Rumpl, Miriam Wascher, Mara Rosmann,
Marie Hattinger, BG Dreihackengasse, Graz
Fotos: G. Gretschel
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Abenteuer
Pula ist eine kleine Stadt an der Küste der Adria.
Dieser Teil des Mittelmeeres bietet eine große
Artenvielfalt an Pflanzen und Tieren.
Weitere Informationen zur Meeresschule in Pula: http://www.meeresschule.com
8
Pula ist eine kleine Stadt an der
Küste der Adria. Dieser Teil des
Mittelmeeres bietet eine große
Artenvielfalt an Tieren und Pflanzen.
Zudem ist die Nordadria flach, salzarm
und im Winter sehr kalt. Der Temperaturwechsel
zwischen den Jahreszeiten
sorgt durch auf- und absteigende
Wassermassen für eine starke Durchmischung
des Meeres bis in größte
Tiefen. Die dabei aufgewirbelten
Nährstoffe gelangen auch in seichtere
Meeresbereiche und erlauben dort das
Wachsen ausgedehnter Algenwälder
und Seegraswiesen. Deren Bewohner
sind ganz an diese Umgebung
angepasst und für den Laien nicht
leicht zu entdecken. Denn die meisten
Tiere sind lediglich einige Zentimeter
oder gar nur Millimeter groß. An
besonders tiefen Steilhängen erinnert
die Adria an tropische Szenarien. Hier
ist das Licht zu gering für starken
Pflanzenbewuchs. Dafür findet man
Gorgonien (biegsame Hornkorallen),
Moostierchen und bunte Schwämme
DAS LEBEN IN DEN GROTTEN
Unsere Aufgabe war es, die Tier- und
Pflanzenwelt in drei Grotten zu
untersuchen.Dafür mussten wir diese
zunächst vermessen. Das war gar nicht
so einfach, denn trotz der Unterwasserlampen
ist es dort ziemlich finster.
Es kostete einige Überwindung, mit
angehaltenem Atem in das Dämmerlicht
abzutauchen. Auch die Strömungen
und der Wellengang erschwerten
das Verlegen der Maßleinen. Ständig
mussten wir darauf achten, uns nicht
an den schroffen Felsen zu verletzen.
Und natürlich wollten wir die Lebenswelt
in den Grotten so wenig wie
möglich stören.
Nun hieß es abzuschätzen,
wie stark und durch welche
sessilen Lebewesen die Grotten
besiedelt waren. Dies dokumentierten
wir auf Unterwasserschreibtafeln. An
Tieren entdeckten wir den orange-farbenen
Strahlenschwamm, den weißen
und den braunen Nierenschwamm, die
gelbe Krustenanemone und Bäumchenpolypen.
Bei den Pflanzen fanden
wir vor allem Rotalgen. Im düsteren
Höhlenhintergrund findet man mehr
festgewachsene Tiere. Sie ernähren
sich als sogenannte Suspensionsfresser
von kleinsten Schwebepartikeln.
Dazu benutzen sie verschiedenste
Techniken, um angeschwemmte
Nahrungsteilchen aufzunehmen.
Passive Suspensionsfresser, beispielsweise
Hydroiden und Korallen, halten ihre
Sammelapparate einfach in das Wasser.
Sie leben vor allem im vorderen Bereich
der Grotten, da hier die Wasserbewegung
stärker ist.
Aktive Suspensionsfresser wie Seepocken
hingegen bewegen ihre Fangvorrichtungen
selbst oder saugen Wasser an (Schwämme
und Seescheiden). Sie sind eher im
Höhlenhintergrund zu finden, wo die
Wasserdurchmischung geringer ist. Drei
besonders schöne Bewohner der Grotten
sind die Bäumchenpolypen, die Nierenschwämme
und die Kalkrotalgen.
Bäumchenpolypen der Gattung Eudendrium
sind sessile Nesseltiere.
Sie bilden wenige Zentimeter hohe,
buschartig verzweigte Stöckchen, an
deren Enden circa zwei Millimeter kleinen
Polypen sitzen. Diese haben einen Kranz
von Tentakeln, an denen Nahrungspartikeln
hängen bleiben, die dann über die Mundöffnung
aufgenommen und im Hohlraum
des Polypen verdaut werden. Diese
Tiere sind darauf angewiesen, dass das
Wasser die Nahrung bringt. Die dichtesten
Ansammlungen fanden wir daher im
Eingangsbereich der Höhlen, aber niemals
am Boden, sondern nur an den Wänden.
Wir nehmen an, dass diese Tiere sehr stark
bewegtes Wasser benötigen, aber wegen
ihres fragilen Aufbaus die Böden meiden.
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CYANO-
BAKTERIEN
Photosynthese
betreibende
Bakterien
ENDOSYMBIONT
Lebewesen, das
zum gegenseitigen
Nutzen in einem
anderen wohnt.
SESSIL
festgewachsen
Denn dort könnten sie durch absinkendes Material
beschädigt werden.
Im Gegensatz zu den filigranen Bäumchenpolypen
sind Nierenschwämme (Chondrosia reniformis)
massig gebaut und recht robust. Sie kommen
überall in den Höhlen vor und können sogar
das Licht indirekt für sich nutzen. Denn sie
lagern endosymbiontische Cyanobakterien in
ihre äußeren Schichten ein. Belichtete Stellen
von Nierenschwämmen sehen dadurch braun
aus. Ihre schleimige Oberfläche verhindert den
Bewuchs durch Pflanzen oder andere sessile Tiere.
In den dunklen Bereichen der Höhle verlieren die
Nierenschwämme ihre einzelligen Symbionten
und werden dann ganz bleich. Durch die robuste
Bauweise wachsen sie manchmal auch am Höhlenboden.
Krustenförmige Kalkrotalgen (Corallinales)
sind jene Meeresalgen, die am wenigsten Licht
zum Wachstum benötigen. Deswegen sind das
die letzten Pflanzen, die wir noch finden können,
wenn wir uns in eine Grotte oder Höhle hinein
begeben. Sie wachsen oft nur wenige Millimeter
im Jahr. Um nicht zur leichten Beute von unterseeischen
Weidegängern zu werden, lagern sie
Kalk in ihre Zellwände ein und bilden so steinharte
Krusten, die den felsigen Untergrund überziehen.
All das erarbeiteten wir in wenigen Tagen bei
großartigen Ausflügen, aufregenden Tauchgängen
und aufschlussreichen Vorträgen. Ein Besuch der
Meeresschule Pula lohnt sich! Und wenn man
nicht schnorcheln kann? Keine Sorge, das lernt
man schnell im glasklaren Wasser der Adria.
Meldungen
Immunzellen im All
Sind Weltraumreisen ungesund? Astronauten
leiden oft unter Störungen des Immunsystems und
in der Folge an schweren Infekten.
Nach vierjähriger Vorbereitungszeit ließ die Arbeitsgruppe
um den Magdeburger Weltraumbiotechnologen Oliver
Ullrich menschliche Immunzellen mit einer Rakete in den
Weltraum schießen. Der Flug dauerte etwa zehn Minuten, von
denen sich die Rakete fünf Minuten lang in der Schwerelosigkeit
des Weltalls befand.
In dieser Zeit wurden
ferngesteuert Versuche
durchgeführt. Der Behälter
mit den Zellen landete
schließlich im unbesiedelten
nördlichsten Teil
Schwedens und wurde
von einem Hubschrauber
geborgen. Die Versuche
werden nun an der
Universität Magdeburg
ausgewertet und sollen
klären, ob Schwerelosigkeit
dem Immunsystem
schadet. Denn wenn der
Mensch einmal zum Mars
fliegen will, wird die
Besatzung hin und zurück
über 500 Tage unterwegs
sein. Ullrich: „Vorher
muss geklärt werden,
warum das Immunsystem
ausfällt und wie dem
Schweden, 150 km nördlich des
Polarkreises: Menschliche Immunzellen
auf dem Weg ins All. Quelle:
Adrian Mettauer, Swiss Propulsion
Laboratory.
medizinisch entgegengesteuert werden kann. Möglicherweise
finden wir aber auch heraus, dass der Mensch sich gar nicht für
längere Zeit vom Erdorbit entfernen kann, weil wir genetisch auf
ein Leben auf der Erde programmiert sind.“
Der Mensch verließ Afrika
vor über 100.000 Jahren
Die Wiege der Menschheit steht in Afrika. Es ist
etwa 200.000 Jahre her, da entstand dort der
anatomisch moderne Mensch.
Bisher dachte man, dass unsere Vorfahren vor über 70.000
Jahren von Afrika über Arabien nach Südasien eingewandert
seien. Eine internationale Forschergruppe um Hans-Peter
Uerpmann von der Universität Tübingen untersuchte nun Steinwerkzeuge
aus der Grabungsstätte Jebel Faya in den Vereinigten
Arabischen Emiraten. Dabei zeigte sich, dass diese etwa 125.000
Jahre alt sind und Werkzeugen entsprechen, die man bei
Siedlungsplätzen anatomisch moderner Menschen in Ostafrika
entdeckt hatte. Offenbar wanderten unsere Vorfahren 50.000
Jahre früher aus Afrika als angenommen. Wie aber konnten sie das
Rote Meer, das Afrika von Arabien trennt, überqueren? Einer der
Wissenschaftler, Adrian Parker aus Oxford, weist darauf hin, dass
wegen der damaligen Eiszeit große Wassermassen im Inlandeis
gebunden waren: „Vor 130.000 Jahren lag der Meeresspiegel
noch rund 100 Meter tiefer als heute“ – die Überquerung des
Roten Meeres war daher ungleich einfacher.
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Zoologie
Julia von der Linden
Akademisches Gymnasium Graz
Eine Pflanze
mit zwei Fühlern
Photosynthese. Diesen Begriff verbindet
man doch mit Pflanzen? Doch dann
gelang amerikanischen Forschern eine
höchst interessante Entdeckung: Sie
fanden eine grüne, im Meer lebende
Schnecke, die sich mithilfe von Sonnenlicht
ernähren kann: Elysia chlorotica.
10
Sie gehört zu den Sacoglossa,
den Sackzünglern, und lebt
hauptsächlich an der nördlichen
Ostküste von Amerika.
Die Schnecke kann bis zu
vier Zentimeter groß werden. Man
geht davon aus, dass sie sich mit
chemischen Stoffen gegen Feinde
schützt, da sich ihr Gehäuse vollständig
zurückgebildet hat. Stattdessen besitzt
sie flügelförmige, gewellte Fußlappen,
sogenannte Parapodien, deren Ränder
in der Mitte verwachsen sind. Teile der
Verdauungsdrüse und der Geschlechtsorgane
reichen bis in die Parapodien hinein.
Auf dem Kopf von Elysia befindet sich im
Gegensatz zu anderen Schnecken nur ein
einziges Paar Tentakel. Diese enthalten
Chemorezeptoren zum Aufspüren von
Signalstoffen.
Elysia chlorotica ist ein Zwittertier und
enthält daher sowohl weibliche als
auch männliche Geschlechtsorgane. Die
Begattung erfolgt überkreuzt, das heißt,
dass sich zwei Tiere umschlingen und
eigene Spermien an den Partner abgeben
und die des anderen aufnehmen. Nach
der Befruchtung werden die Eizellen in
langen Fäden im Wasser abgelegt.
EINE EINZIGARTIGE
SCHNECKE
Wie kommt es, dass
diese Schnecke Photosynthese
betreiben
kann? Elysia ernährt
sich überwiegend
von der grüngelben
Alge Vaucheria litorea, die sie ansticht
und aussaugt. Größtenteils wird die
Alge von der Schnecke verdaut, nur
die Chloroplasten werden unversehrt
aufgenommen und in den Darmzellen
gespeichert. Deswegen werden die
Schnecken mit zunehmendem Alter
intensiv grün. Jungtiere haben dagegen
noch eine braune Färbung mit dunkelroten
Tupfen. Die Meeresschnecke
Elysia chlorotica ist also keine Pflanze,
kann aber trotzdem Photosynthese
betreiben.
Plastiden können allerdings ohne
zusätzliche, in ihren Wirtszellen hergestellte
Proteine nicht funktionieren. Bei
Pflanzen befindet sich die genetische
Information dafür in den Zellkernen.
Vor kurzem erst entdeckte Mary
Rumpho-Kennedy von der Universität
Maine, dass mindestens eines der
notwendigen Algengene auch im
Genom der Schnecke zu finden ist. Wie
die Gene dort hingelangten, ist noch
nicht klar. Wissenschaftler vermuten
aber, dass Viren diese Erbmerkmale
übertragen haben. Möglicherweise
gibt es weitere auf ähnliche
Weise in die Schnecken-DNS
eingebaute Algengene, die
verhindern, dass die aufgenommenen
Chloroplasten abgebaut
werden.
WIE BIN ICH AUF ELYSIA
CHLOROTICA GESTOSSEN?
Meine Biologielehrerin erzählte
während eines Kurses von dieser
faszinierenden Schnecke. Mich
interessierte dieses Tier sofort, und
ich wollte mehr darüber erfahren.
Schließlich fand ich heraus, dass es
in Amerika an der Universität Maine
eine Arbeitsgruppe gibt, die seit
Jahren an Elysia chlorotica forscht.
Es gelang mir, telefonisch mit der
Leiterin der Forschungsgruppe, Frau
Mary Rumpho-Kennedy, zu sprechen.
Ich war sehr beeindruckt davon,
wie bereitwillig sie mir zu ihren
Arbeiten Auskunft gab. Gerne hätte
ich die Meeresschnecke in einem
eigenen Aquarium studiert. Doch
zu meinem Bedauern kann man sie
nicht erwerben, weil sie in der Wildnis
rar und möglicherweise sogar vom
Aussterben bedroht ist. Allerdings
versuchen Frau Rumpho-Kennedy
und ihre Kollegen, Elysia chlorotica im
Labor zu züchten.
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DEN CODE EINER
KIWI KNACKEN
Sonja Rentz, Sacré Coeur Schule Graz
Molekularbiologie
Radioaktivität-Krankheiten-Gene-Information … Wörter, die in Verbindung stehen
mit langen, dünnen Fäden, die in jeder Zelle eines Lebewesens enthalten sind und
bis zu zwei Meter lang werden können. Generationen vor uns sind in ihnen gespeichert.
Durch radioaktive Strahlung können sie trotz ihrer geringen Größe verändert
werden, was fatale Auswirkungen haben kann. Gemeint ist unser Erbmaterial, die
Desoxyribonukleinsäure (DNS).
Fotos: Ein
Blatt, das
kriecht:
die grüne
Schnecke Elysia
chlorotica (bei
der Eiablage).
http://biology.
umaine.edu/
symbio/index.
html
Bei der DNS handelt es sich um
das Erbmaterial eines Lebewesens,
z.B. eines Tieres, einer
Pflanze oder eines Menschen.
In der DNS sind unsere Erbanlagen
gespeichert, die Grundlagen für viele
unserer körperlichen und charakterlichen
Merkmale. Gespeichert in der
DNS sind aber auch Erbkrankheiten,
die durch Vererbung innerhalb einer
Familie häufiger auftreten können als
in anderen. Krankheiten können aber
auch entstehen, wenn das Genmaterial
durch radioaktive Strahlung oder auch
spontane Mutationen verändert
wurde. Hast Du schon einmal die
Fäden einer DNS in den Händen
gehalten? Oder versucht, ein Gen
durchzuschneiden? Für die Schüler
des Grazer Sacré Coeur Gymnasiums
wurde das möglich gemacht bei einem
unvergesslichen Lehrausgang zum
Institut für Molekulare Biowissenschaften
der Karl- Franzens-Universität
Graz im Rahmen des Projekts „UBS
2.0“. Um die DNS sichtbar zu machen,
untersuchten wir zunächst Kiwis. Dafür
muss zuerst die Frucht klein geschnitten
und dann vorsichtig püriert werden. Mit
Salz und Spülmittel werden die Zellen
aufgebrochen und die DNS freigesetzt,
mit Alkohol wird sie „ausgefällt“.
Danach wird die DNS aus dem Püree
herausgefiltert. Erkennbar ist sie nun
als Ansammlung dünner Fäden, die
durch die durchsichtige Flüssigkeit
treiben. Durch Schütteln formen sich
die Fäden zu einem gut sichtbaren
Klümpchen. Das funktioniert auch
mit einer Mandarine oder einer
Tomate oder - noch spannender
- mit unserem Speichel, also unserer
eigenen DNS. Die DNS ist aus vielen
Genen aufgebaut und kann mit Hilfe
von Restriktionsenzymen („molekularen
Scheren“) zerschnitten werden.
Die entstehenden DNS-Bruchstücke
können unterschiedlich groß sein.
Um diese verschiedenen Stücke
sichtbar zu machen, müssen sie auf
ein Agarosegel aufgetragen werden.
Durch Anlegen eines elektrischen
Feldes wandert die negativ geladene
DNS in dem Gel vom Minuspol zum
Pluspol. Das Gel wirkt wie ein Sieb,
durch dessen Poren größere DNS-
Stücke schwerer hindurch kommen
als kleinere und somit eher hängen
bleiben. Eine Probe unterschiedlich
großer DNS-Bruchstücke spaltet sich
daher in dem Gel in unterschiedliche
Banden auf, die durch einen
speziellen Farbstoff sichtbar gemacht
werden können. An der Anzahl der
Banden lässt sich erkennen,
in wie viele Teile die DNS
zerschnitten wurde. Dadurch
können verschiedene Proben
miteinander verglichen werden.
Diese Methode wendet zum
Beispiel die Polizei bei der
Aufklärung von Verbrechen an,
wenn am Tatort der „genetische
Fingerabdruck“ des Täters
untersucht wird. Dabei wird
DNS aus Haaren, Hautschuppen
oder Blut gewonnen. Das
Schneiden mit Restriktionsenzymen
ergibt für jede DNS – und
damit für jeden Menschen – ein
individuelles Bandenmuster.
Vergleicht man dieses mit der
DNS von Verdächtigen, können
die Täter überführt werden:
Die Bandenmuster sind dann
identisch.
Im Rahmen des Projekts
„UBS 2.0“ wurde uns jungen
ForscherInnen ein kleiner
Einblick in die Wissenschaft der
Molekularbiologie gewährt,
der sehr beeindruckend und
lehrreich für uns war. Ich hätte
nie gedacht, dass Zellen, Gene
und unsere DNS so interessant
sein können!
Abbildungen: links: Christina und Sonja (die Autorin
des Artikels) mitte: Wir haben die DNA sichtbar
gemacht! rechts: Martin und Alexander beim Filtrieren
Nähere Infos zum Projekt „UBS 2.0“ unter www.offeneslaborgraz.at/projekte/UBS 2.0
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„Manche glauben, der versteckte Eisprung
sei ein Nebeneffekt des aufrechten Ganges“
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Zoologie
Florian Alexander Wenzl
Akademisches Gymnasium Graz
WARUM FRAUEN
ANDERS SIND
Verhaltensforschung. Über die Hintergründe des versteckten Eisprungs.
Viele Tierweibchen zeigen während
ihrer empfängnisbereiten Zeit auffällige
Veränderungen. Beispielsweise sondern
sie oft deutliche Gerüche ab, die dem anderen
Geschlecht ihre Paarungsbereitschaft signalisieren.
Das hat bei verschiedenen Tierarten
unterschiedliche Bezeichnungen: eine Hündin
ist läufig, eine Katze rollig, eine Stute rossig.
Aus dem Blickwinkel der Evolution erhöht dies
die Chance, möglichst viele Nachkommen zu
zeugen. Warum ist dies nicht bei allen Tierarten
derart ausgeprägt? Bei Menschenfrauen spricht
man gar von einem „versteckten“ – also für den
Mann nicht merkbaren – Eisprung. Der Nachteil
liegt auf der Hand: Die Wahrscheinlichkeit einer
Befruchtung pro Geschlechtsakt sinkt. Es gibt
mehrere Theorien, die zu erklären versuchen,
welche Vorteile der versteckte Eisprung haben
könnte: Die Investitionshypothese geht
davon aus, dass es auf Grund der Unkenntnis
der fruchtbaren Phasen der Weibchen zu
einer Änderung in der Paarungsstrategie der
Männchen kam. Weil das Männchen nicht weiß,
wann ein Weibchen fruchtbar ist, bleibt es über
längere Zeit bei einer bestimmten Partnerin. Die
beiden haben so immer wieder Geschlechtsverkehr,
was zu einem emotionalen Bund zwischen
ihnen führt. Für die Aufzucht des gemeinsamen
Nachwuchses ist dies von Vorteil, da es ein auf
sich allein gestelltes Weibchen viel schwerer
hat, ihr Kind ins fortpflanzungsfähige Alter zu
bringen.
Die Männchen sind gezwungen, sich mehr in
die Aufzucht des Nachwuchses einzubringen.
Evolutionsbiologisch ausgedrückt heißt das: Sie
müssen mehr in den Nachwuchs „investieren.“
Eine weitere Hypothese ist die des verringerten
Kindsmordes. Das Prinzip dahinter
ist das Verschleiern der Vaterschaft. Verkehrt
ein Weibchen mit mehreren Männern, ist es
durchaus vorteilhaft, diese über ihre Vaterschaft
im Unklaren zu lassen.
Denn Männchen, die es nicht geschafft haben,
das Weibchen zu befruchten und damit ihre
Gene weiterzugeben, könnten die Kinder ihrer
Konkurrenten umbringen wollen, um das Weibchen
wieder fortpflanzungswillig zu machen.
Das ist beispielsweise bei Gorillas keineswegs
unüblich. Bei Tieren mit verstecktem Eisprungs
weiß aber niemand genau, wer der Vater ist.
Das hat zur Folge, dass die Geschlechtspartner
des Weibchens das Kind nicht umbringen, da
es ihr eigenes sein könnte. Die Hypothese der
sozialen Bunde besagt, dass sich der versteck-
te Eisprung bei Menschenfrauen entwickelt hat,
um die Aggressionen zwischen konkurrierenden
Männern während der Paarungszeit zu hemmen.
Das fördert das Zusammenleben innerhalb
einer Gruppe und bringt auch Vorteile für das
Weibchen und ihren Nachwuchs mit sich. Eine
zunächst überraschende Erklärung liefert die
Hypothese des betrogenen Ehemanns. Die
Idee dahinter ist, dass Weibchen mit verstecktem
Eisprung im Laufe der Evolution folgenden Vorteil
hatten: Sie konnten sich während ihrer fruchtbaren
Zeit mit Partnern mit vorteilhaften Genen
paaren und während ihrer viel längeren unfruchtbaren
Phase mit Partnern, die evolutiv nachteilige
Gene trugen. Der Nachwuchs bekommt auf diese
Weise die vorteilhafteren Gene vererbt, die aus
dem Seitensprung resultieren. Trotzdem kümmert
sich der betrogene Partner um ihn, da er davon
ausgeht, selbst der Vater zu sein. Schließlich war
er es, der die meiste Zeit mit der Mutter verkehrt
hat. Manche glauben, der versteckte Eisprung sei
ein Nebeneffekt des aufrechten Ganges. Laut
dieser Theorie rückten durch die Entwicklung des
aufrechten Ganges die weiblichen Genitalien aus
dem Blickfeld der Männchen. Das Anschwellen
der Genitalien während der fruchtbaren
Phase verlor damit an Bedeutung und unterblieb
letztlich ganz. Eine plausibler erscheinende
Hypothese ist die der verbesserten weiblichen
Partnerwahl. Ihr zufolge liegt der Vorteil des
versteckten Eisprungs darin, dass es in der Regel
erst nach wiederholtem Geschlechtsverkehr zur
Befruchtung kommt. Somit hat ein Weibchen
mehr Möglichkeiten, ihren Partner zu wählen,
da sie mit Männchen verkehren kann, ohne
davon zwangsläufig schwanger zu werden.
Welche dieser Mechanismen, ob einzeln oder
in Kombination, letztlich zur Entwicklung
des versteckten Eisprungs geführt haben, ist
unbekannt. Zudem können manche Männer laut
Ergebnissen einer finnischen Arbeitsgruppe am
Körpergeruch einer Frau zumindest erahnen,
ob sie sich in ihren fruchtbaren Tagen befindet.
Dann riecht sie für männliche Nasen besonders
attraktiv. Möglicherweise stellt dies die Theorie
des versteckten Eisprungs in Frage. Hier sind
weitere Untersuchungen notwendig, da die
Versuchsgruppe der finnischen Studie recht
klein war. Doch auch wenn die Theorie bestätigt
wird: Die ursprünglichen Effekte des versteckten
Eisprungs wurden von der modernen Medizin
durch Maßnahmen wie Empfängnisverhütung,
künstliche Befruchtung und Vaterschaftstests
teilweise außer Kraft gesetzt.
Foto: D. Kandasamy
13
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Zoologie
BARSCHZUCHT
Hobby oder
Sucht?
„Sollte man diese einzigartigen Lebewesen kennengelernt
haben, werden sie einen ein Leben lang nicht mehr
loslassen.“
Mario Poglitsch, BRG Leibnitz
Fotos: Autor
14
Buntbarsche. Ein Schlagwort
für jeden Amateuraquarianer.
Viele Aquarianer träumen
von einem eigenen, großen
Buntbarschbecken in ihrem
Wohnzimmer. Doch die Haltung
und Zucht von diesen
Fischen, die die Wissenschaft
Cichliden nennt, stellt eine
Herausforderung dar.
Vor der Anschaffung
dieser Fische ist zu klären,
welchen materiellen und
zeitlichen Aufwand man
zu leisten bereit ist, und ob diese
anspruchsvollen Fische dem Niveau
des Aquarianers entsprechen.
Sollte man aber diese einzigartigen
Lebewesen kennengelernt haben,
werden sie einen ein Leben lang nicht
mehr loslassen.
WELCHE ARTEN GIBT ES?
Grundsätzlich unterscheidet der
Aquarianer zwischen afrikanischen
und südamerikanischen Barschen.
Die Südamerikaner stammen aus
dem Amazonas und benötigen daher
weiches Wasser, während die afrikanischen
Barsche sehr hartes Wasser
brauchen.
Denn der Untergrund ihres Lebensumfelds,
die zentralafrikanischen
Seen, besteht aus Kalkgestein. Bei den
afrikanischen Cichliden unterscheidet
man Barsche aus dem Tanganjika- und
aus dem Malawisee, wobei die
meisten Arten endemisch sind, also
nur in einem eng umgrenzten Gebiet
vorkommen.
WELCHES UMFELD WIRD VON
IHNEN BENÖTIGT?
Südamerikanische Barsche brauchen
eine gut strukturierte Umgebung mit
Altholz und reichlich Pflanzenbewuchs.
Afrikanische Barsche hingegen bevorzugen
ein kahles und raues Umfeld,
das kaum Pflanzen, sondern meistens
nur Kalkgesteine und Sand beinhaltet.
Doch die Fische sind bestens daran
angepasst.
So herrscht im Malawisee ein
bewundernswertes ökologisches
Gleichgewicht: Die Barsche ernähren
sich ausschließlich von Algen, die
auf den Kalkgesteinen wachsen.
Die Nährstoffe für diese Algen
liefern Möwen. So skurril dies klingen
mag: Der Möwenkot bietet für die
Algen die ideale Nährstoffgrundlage.
Diese Pflanzen haben sich mit
ihrer besonderen Wuchsform in
diesen Gewässern durchgesetzt, denn
andere Wasserpflanzen fallen oft dem
Grabtrieb der Barsche zum Opfer.
Barsche sind unermüdliche Bauarbeiter,
was das Ausheben von Gruben betrifft.
Der Untergrund wird in das Maul
genommen und an einem anderen Ort
wieder abgesetzt. Diese Verhaltensweise
ist vor allem bei männlichen Tieren
typisch, da sie sich eine Art „Residenz“
einrichten. Dies kann auch in den
Aquarien leicht beobachtet werden.
Daher müssen alle Einrichtungsgegenstände
im Becken direkt auf den
Gefäßboden gestellt werden, um ein
Umkippen zu vermeiden.
WIE ZÜCHTE ICH ERFOLGREICH
BARSCHE?
Afrikanische und südamerikanische
Barsche kann man nicht zusammen
halten. Denn die afrikanischen
Barsche zeigen ein weitaus stärkeres
Territorialverhalten als ihre amerikanischen
Verwandten, was zu deren
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Verdrängung führt. Auch spielt die
Wasserhärte eine große Rolle.
Die Eier der Barsche besitzen eine
semi-permeable Membran, daher
würden sie bei zu hartem oder zu
weichem Wasser entweder aufquellen
und platzen oder schrumpfen und
verpilzen.
Die meisten südamerikanischen
Cichliden betreiben paternale Brutfürsorge.
Das heißt, dass vor allem
das Männchen den Laich bewacht.
Bei den afrikanischen Barschen ist
es genau umgekehrt. Anders als bei
ihren südamerikanischen Verwandten
werden die befruchteten Eier solange
im Maul vor Fressfeinden geschützt,
bis der Dottersack aufgebraucht ist
und sie schlüpfen.
Dann muss die Brut beginnen,
selbst Nahrung zu suchen. Für eine
erfolgreiche Zucht brauchen die
Weibchen, nachdem sie die Eier
in das Maul genommen haben,
ein separates Becken, weil sie vom
Männchen aus dem Territorium
verwiesen werden. Denn nun sind
sie für zirka drei Wochen nicht mehr
fortpflanzungsbereit.
Die Männchen sind übrigens
polygam, eine enge Bindung
zwischen weiblichen und männlichen
Tieren gibt es folglich nicht.
Sobald die jungen Barsche aus dem
Maul entlassen sind, muss man
das Weibchen aus dem Becken
fangen und die jungen Fischlein mit
feinem Futter aufpeppeln. Je größer
die Fische werden, desto mehr
Wasservolumen ist gefragt. Wenn
alles gut läuft, sind die Fische nach
rund sechs Monaten ausgewachsen.
Nun setzt der Züchter zwei oder drei
Weibchen zu einem Männchen – und
kann die anderen Fische verkaufen.
Bei optimalen Bedingungen kann
es durchaus sein, dass innerhalb
von zwei Monaten bis zu sechzig
Jungbarsche das Licht der Welt
erblicken.
WARUM BIN ICH AQUARIANER
UND GARTENTEICHBESITZER
GEWORDEN?
Schon in frühen Jahren hat mich der
Gartenteich meines Vaters magisch
angezogen. Es dauerte daher nicht
lange, bis der Bub auch seinen
eigenen Teich bekam. Die Sucht hatte
begonnen, und so wurde jedes Jahr
eine kleine Veränderung vorgenommen
- bis heute. Nun kümmere ich
mich um sieben Gartenteiche und drei
Aquarien. In den Aquarien schwimmen
vorwiegend Buntbarsche, in den
Gartenteichen tummeln sich unzählige Koi
zwischen Goldfischen, Karpfen, Amuren,
Schleien und anderen Fischen. Schon mein
Großvater war ein begeisterter Fischer.
Leider konnte ich ihn nie kennenlernen,
aber seine Fischerausrüstung zog mich
immer magisch an. Eines Tages fuhr ich mit
meinem Onkel, einem leidenschaftlichen
Angler, ans Wasser. Als der erste Fisch
gefangen war, wollte ich unbedingt einen
eigenen Teich. Meine Fisch-Faszination hat
mir im Freundeskreis allerdings eine Reihe
einprägsamer Namen eingebracht, darunter
„Fischkopf“, „Fischi“ und „Poglfisch.“
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Botanik
Hast Du einmal einen Topf mit Tulpen verkehrt herum aufgehängt? Vermutlich nicht,
deshalb wirst Du den unbändigen Willen der Pflanzen, nach oben zu wachsen, noch nicht
mit eigenen Augen mitverfolgt haben.
Quelle:
ARZT Volker:
Kluge
Pflanzen:
Wie sie
locken
und lügen,
sich warnen
und wehren
und Hilfe
holen bei
Gefahr,
München:
Bertelsmann
Verlag,
2.Auflage
2009
Doch was veranlasst
Pflanzen, eine Kurve
in ihrem Wachstum
einzuschlagen und
sich nach oben
zu krümmen?
Wieso wachsen Wurzeln immer nur in
den Boden hinein und nicht hinaus?
(Abgesehen von der Tatsache, dass sie
hässlich sind und sie keiner sehen will!)
Woher wissen Pflanzen überhaupt,
wohin sie wachsen sollen? Die Antwort
liefert der sogenannte Gravi- oder
Geotropismus. Dabei handelt es sich um
Bewegungen entweder zum Erdmittelpunkt
(Gravitationszentrum)
hin oder von ihm weg. Doch
woher weiß die Pflanze, wo
der Erdmittelpunkt liegt. Die
Natur hat sich so genannte
Statolithen einfallen lassen,
die als Orientierungshilfe für
die ‚blinden‘ Pflanzen dienen.
Statolithen sind mikroskopisch
kleine Stärkekörner, die durch
ihre Gewichtskraft der Pflanze
die Gravitationsrichtung
zeigen. Den Wurzeln zeigen sie den
Weg hinunter ins Erdreich, ein positiver
Gravitropismus liegt vor (zum Reiz hin).
Blüten wachsen meistens in die Höhe,
weisen also einen negativen Gravitropismus
auf (vom Erdmittelpunkt weg).
Dreht man die Pflanzen um 90°, so dass
die Wurzeln waagerecht weiterwachsen
müssten, so wandern die Statolithen in
den Wurzelzellen nach unten, was dazu
führt, dass sich die Wurzel krümmt. Am
besten kann man diesen Vorgang bei
Armleuchteralgen (Chara) beobachten.
Sie haben Rhizoide, schnell wachsende
Zellen mit Wurzelfunktion, in denen die
Statolithen mikroskopisch gut sichtbar
sind. Ein besonderes Exemplar, um den
Gravitropismus zu verdeutlichen, ist der
Mohn (Papaver) mit seinen leuchtend
roten Blüten.
Die Knospen des Mohnes sind vor der
Öffnung positiv gravitrop, d.h. sie hängen
nach unten. Sobald sie sich jedoch
öffnen, ändern die Statolithen ihre
„Botschaft“ (deren Übermittlung
noch nicht ganz geklärt ist), und
die aufgehende Knospe krümmt
sich nach oben, wird also negativ
gravitrop. Pflanzenbewegungen
entstehen nicht willkürlich, sondern
sind meistens an verschiedene Reize
gebunden, wie Temperaturveränderungen,
Lichtverhältnisse, Windböen
und Berührung. Bei Nastien, einem
besonderen Bewegungstyp, spielt
die Richtung, aus der der Reiz
kommt, keine Rolle, sondern die
betreffende Organstruktur. Die
YES WE
CAN MOVE
Tieber David, BRG Kepler, Graz
meisten Nastien sind Folge von
Turgorveränderungen. Turgor ist
der botanische Fachausdruck für
den Druck, den die Zellsäfte auf
die Zellwand ausüben. Wird dieser
Druck verändert, zum Beispiel durch
eine Berührung, kann Erstaunliches
passieren.Die einen nutzen diese
Druckänderung, um ihre Samen mit
möglichst hoher Geschwindigkeit
von sich zu schleudern. Ein Beispiel
dafür ist der Kanadische Hartriegel
(Cornus canadensis), der sein Pollenaufbewahrungslager
aufplatzen
lässt, sobald ein Lebewesen oder ein
heftiger Windstoß eine empfindliche
Borste berührt, die sich auf einem
Blütenhüllblatt befindet. Durch
diesen Vorgang werden die Pollen,
die mit unglaublichen drei Metern
pro Sekunde herausgeschleudert
werden (Geschwindigkeitsweltrekord
im Pflanzenreich!), entweder auf
den Reizauslöser (das Insekt) gespuckt
oder durch den Wind verteilt. So etwas
nennt man Seismonastien. Ein anderer,
berühmterer Vertreter der Seismonastien
ist die Venus-Fliegenfalle (Dionaea
muscipula). Jeder kennt das Schauspiel:
Ein Insekt lässt sich von den verführerischen
Farben der Fangblätter anlocken,
landet auf dem Blatt, macht ein oder
zwei Schritte, und schon schlägt die
Falle zu (in bis zu 100 Millisekunden)
– ein Todesurteil für das Tier, welches
nun die Bekanntschaft mit allerlei
eiweißzersetzenden Substanzen macht
und schließlich als Nährstofflieferant
dient. Die Reizrezeptoren sind hier
abermals kleine auf dem Blatt
verteilte Auslöserborsten, die ein
elektrisches Potenzial auslösen,
das sich mit einer Geschwindigkeit
von sechs bis 20 cm auf der
Blattoberfläche ausbreitet und
den Schließmechanismus auslöst.
Eine letzte Pflanze soll hier noch
genannt werden: die Mimose,
ein Synonym für Empfindlichkeit.
Sie klappt ihre Blätter bei
der kleinsten Annäherung oder
Erschütterung mit einer Reaktionsgeschwindigkeit
von 0,08 Sekunden ein.
Die Blätter bleiben für die nächsten
20 bis 30 Minuten eingefaltet. Diese
besondere Form der Seismonastie ist
eine so genannte Alles-oder-Nichts-
Reaktion. Das bedeutet, dass die
Reaktion in voller Stärke einsetzt,
sobald eine gewisse Reizschwelle
überschritten wird. Diesmal liegen
die Reizrezeptoren (Borsten) an der
Unterseite der Blattgelenke. Pflanzen
sind also nicht nur die starren, leblosen
Erdbewohner, für die viele von uns sie
halten, sondern äußerst raffinierte und
hoch entwickelte Lebewesen. Obwohl
wir wohl niemals einem Ent wie in
„Herr der Ringe“ begegnen werden,
können wir dennoch sicher sein, dass
die Welt der Pflanzen uns noch längst
nicht all ihre Geheimnisse offenbart
hat.. Fotos: W. Heine
• http://www.focus.de/finanzen/news/
perspektiven-weltrekord-die-schnellstepflanzenbewegung_aid_212337.html
• http://www.bioboard.de/topic,3106,-
carnivore-pflanzen!--undgt%3B-bewegung.html
• http://www.biologie.uni-hamburg.de /b-online /
d32/32c.htm
• http://www.wissenschaft-online.de/abo/lexikon/
biok/11209
•http://de.wikipedia.org/wiki/
Pflanzenbewegung
•http://de.academic.ru/dic.nsf/mey
ers/106322/Pflanzenbewegungen
•http://www.oxalis-acetosella.com/turgor
bewegungen.html
•http://www.spacebio.uni-bonn.de/ahp/
Gravitropismus/Gravi3.htm
•http://www.pflanzenfundgrube.net
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Zoologie
BÄRTIERCHEN
Anna Hubmann, Akademisches Gymnasium, Graz
Foto: Bärtierchen im Lichtmikroskop. Fundort: Siegensdorf (St.
Marein bei Graz), Oktober 2010 (Autorin)
Sie scheinen von einer anderen Welt zu stammen, denn sie können mit Umweltbedingungen
zurechtkommen, die es auf der Erde gar nicht gibt. Hinter dem putzigen deutschen Trivialnamen
„Bärtierchen“ verstecken sich wahre „Überdrüberlebenskünstler“!
Das Bärtierchen wird zunehmend
prominenter. Seit einigen Jahren
schreiben immer mehr Zeitungen
über diese nur millimetergroßen
Tiere. Vielleicht liegt das daran,
dass es derzeit beständig heißer
auf der Erde wird und Bärtierchen extrem hohe
Temperaturen aushalten können. Zudem kann man sie
in jeder Wasserlache unserer Gärten antreffen.
Dennoch waren diese bemerkenswerten Tiere noch
vor kurzer Zeit nur wenigen bekannt! Dabei scheinen
diese kleinen Bären alle Superkräfte der Science-fiction-
Helden zu haben, die uns während unserer Kindheitstage
faszinierten: Sie überleben bei tiefsten Minusgraden
jahrelang und trotzen nicht nur UV-Strahlen, sondern
würden auch den atomaren Super-Gau überstehen.
Da ist es nicht verwunderlich, dass Bärtierchen
schon seit etwa einer halben Milliarde Jahren auf
der Erde vorkommen, wie das Fossilfunde belegen.
Tardigrada (also „Langsamschreiter“) wurden jedoch
erst im 18.Jahrhundert von einem Quedlinburger Pastor
entdeckt.
Im Jahr 2007 wollte ein Stuttgarter Wissenschaftlerteam
die Belastbarkeit dieser kleinen Tiere genauer
kennen lernen. Um die Mechanismen zu entschlüsseln,
die hinter den beachtlichen Fähigkeiten dieser
kleinen Tiere stecken, schickten Wissenschaftler vier
Bärtierchenarten mit einer Rakete in das Weltall. Diese
umkreiste mit ihren Insassen, die neben den tiefen
Temperaturen hohe Strahlung und Vakuum aushalten
mussten, 189 Mal die Erde und kehrte nach zwölf Tagen
im All zur Erde zurück. Um die harschen Bedingungen zu
überstehen, hatten sich die kleinen Forschungssubjekte in
einen tönnchenförmigen Ruhezustand begeben. Aber hatten
sie überlebt? Die Forscher legten sie ins Wasser, und siehe
da: Die Bärtierchen wurden wieder quicklebendig und mobil.
MEINE EIGENEN ERFAHRUNGEN MIT BÄRTIERCHEN
Da ich in der 3. Klasse keinen Biologieunterricht hatte,
mich für das Fach aber sehr interessierte, besuchte ich einen
Projektunterricht. Ich wählte das Thema „Die Mikrowelt im
Süßwasser“.
Mit einem Planktonnetz fischte ich Kleinstlebewesen
aus Teichen und Bächen und untersuchte sie mit meinem
Mikroskop. Mit einem speziellen Fotoapparat-Aufsatz
konnte ich das Leben im Wassertropfen fotografieren. Das
machte das Bestimmen leichter und die Präsentation der
Arbeit spannender. Im darauffolgenden Jahr drehte ich
einen kleinen Planktonfilm. Dadurch konnte ich nicht nur die
verschiedenen Formen und Gestalten der Tierchen zeigen,
sondern auch, wie sie sich fortbewegen.
In den Wintermonaten verlangsamte sich meine Arbeit
natürlich, weil ich weniger oder gar kein Plankton fand.
Da gab mir meine Biologielehrerin einen Artikel über
Bärtierchen. Und ich las begeistert: Bärtierchen sind
achtbeinige, meist kleiner als ein Millimeter große Tiere, die
man meistens zu den Gliederfüßern (Arthropoden) zählt. Sie
haben zum Beispiel an jedem „Stummelfuß“ zwei Krallen,
die zum Festhalten und Fortbewegen dienen.
Sie sind fast auf der ganzen Welt zuhause und leben
in den Porenhohlräumen der Sandstrände, aber auch in
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Zoologie
Moospölsterchen, Dachrinnen, Wasserlachen
und Teichen. Unter dem Mikroskop
sehen sie aus wie ein kleiner Bär (eigentlich
eher wie ein Gummibärli!).
Doch noch faszinierender als ihr
Aussehen ist ihre Kunstfertigkeit, sich ihrer
Umwelt anzupassen. Wird es ihnen zu
kalt, zu trocken oder zu heiß, lassen sie
ihren Stoffwechsel eine Pause einlegen.
Dann „kapseln“ sie sich in sogenannte
Tönnchen ein.
Dadurch können
sie jahrelang
ohne einen
Tropfen Wasser
ausharren. In
diesem Zustand
trotzen sie
unvorstellbaren
Temperaturen
von 125 Grad
Celsius und
minus 272 Grad.
Dabei sinkt der
Wassergehalt
im Körper des
Bärtierchens bis auf wenige Prozent.
Der Stoffwechsel des Bären ist somit
lahmgelegt.
Doch auch nach extremen Drucken
von 6000 bar, Vakuum, Röntgen-, und
UV-Strahlen brauchen die Bärtierchen-
Tönnchen nicht mehr als einen Wassertropfen,
um unter dem Mikroskop wieder
tapsig nach Nahrungssuche zu gehen!
All diese Eigenschaften haben mich
zutiefst beeindruckt und mein Ehrgeiz
wurde geweckt, einen solch kleinen
Überlebenskünstler unter meinem Mikroskop
zu filmen. Oft wird das Auffinden
von Bärtierchen als sehr leicht dargestellt.
Dem ist nicht so! Ich musste lange
suchen, Moose ausquetschen, Dachrinnen
durchstöbern.
Doch erst kurz nach Weihnachten hatte
ich Erfolg! Ich machte Fotos, Filme und
Zeichnungen.
Nach meinem ersten Bärtierchenfund
folgten ständig weitere. Die meisten
dieser Tiere fand ich in einem kleinen,
am Waldrand gelegenen Teich. Ich stellte
immer mehr Kurzfilme her und schnitt sie
dann zu einem eigenen Film zusammen,
der nur den Bärtierchen gewidmet ist. Ja,
es sind wirklich beeindruckende Tiere!
TOTGESAGTE
LEBEN
LÄNGER
Marton Liziczai, BRG Kepler, Graz
Dr. Siegfried Hekimi und Dr. Wen Yang,
Forscher des Department of Biology der
McGill University in Montreal, stießen bei
einem Experiment auf ein verblüffendes
Ergebnis. Die Wissenschaftler behandelten
Fadenwürmer mit Paraquat, einem Herbizid,
das die Anzahl der freien Radikale im
Organismus erhöht und dadurch ein Lebewesen
tötet. Die Würmer überlebten die
Behandlung aber nicht nur. Sie lebten sogar
länger als gewöhnlich.
Infobox
PARAQUAT
Paraquat ist ein starkes Herbizid. Bei der
Photosynthese werden Elektronen auf
das Paraquatkation übertragen, wodurch
das Paraquat zu einem Radikal wird.
Das Paraquat gibt seine überschüssigen
Elektronen an ein Sauerstoffmolekül
ab, wodurch Hyperoxide entstehen.
Hyperoxide sind Verbindungen von
Alkalimetallen, Metallen, und Dioxiden.
Sie sind sehr reaktiv und zerstören
ungesättigte Fettsäuren der Zellmembran.
Durch Teilreaktionen in der Photosynthese
wird das Paraquat immer wieder
zu einem Radikal. Es richtet so lange
Schaden an, bis die Photosynthese zum
Erliegen kommt. Die Zelle verliert sehr
viel Wasser, und innerhalb von wenigen
Stunden trocknet die Pflanze aus.
Dieses Herbizid ist für Menschen und
Tiere so giftig, dass es von der EU
verboten wurde. Gelangt Paraquat
in den Organismus, bildet es durch
Oxidation Wasserstoffperoxidradikale.
Diese schädigen in erste Linie die Lunge,
die Leber und die Nieren. Auf zellulärer
Ebene bildet das Paraquat durch die
Zellatmung Wasserstoffperoxide. Sie
reagieren schnell und heftig mit anderen
Molekülen. Die Zellstruktur wird schnell
zerstört. Der Grenzwert liegt bei 0,004
mg/kg Körpergewicht pro Tag.
HERBIZID
Herbizide sind
Chemikalien, die
Unkräuter abtöten
sollen.
ANTIGEN
Antigene sind
körperfremde
Moleküle.
T-HELFERZELLEN
T-Helferzellen
sind Zellen des
Immunsystems. Sie
senden Zytokine
aus und alarmieren
das Immunsystem.
ZYTOKINE
Zytokine sind Botenstoffe.
Sie regen
das Immunsystem
an, Antikörper zu
produzieren
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Medizin
Ein Fadenwurmweibchen
Foto: Nadine Timmermeyer,
Universität Tübingen
Bereits bei der Entstehung der
ersten Zellen beginnt deren
Alterung. Wie wir leben,
was wir tun, alles beeinflusst das
Fortschreiten des Alterns. Zellen
werden repariert, neue entstehen
durch Teilung, aber sie sind nie
so frisch wie die allerersten. Jede
Zelle ist vorprogrammiert, nach einer
bestimmten Zeit zu sterben. Diesen
vorprogrammierten Tod nennt man
Apoptose.
Beschädigte Zellen opfern sich,
um dem Organismus zu helfen
Stellt eine Zelle ein Problem fest,
das sie nicht beseitigen kann,
startet sie einen streng kontrollierten
Selbstmord, um größere Systemfehler
zu vermeiden. Als Erstes werden
alle Kontakte zu anderen Zellen
abgeschnitten. Danach wird das
Cytoskelett, das der Zelle Form und
Stabilität verleiht, abgebaut, wodurch
die Zelle zu schrumpfen beginnt.
Die Zelle schnürt kleinere Vesikel aus
ihrer Zellmembran ab, in denen sich
zerlegte Zellorganellen befinden.
Proteine an der Zelloberfläche
signalisieren den Makrophagen,
Zellen des Immunsystems, dass
sie gefressen werden können. Die
entstandene Gewebslücke wird
durch die Teilung der Nachbarzellen
aufgefüllt. Krebszellen begehen
übrigens keinen Selbstmord, ihr
Selbstzerstörungsmechanismus ist
ausgeschaltet.
Dem kontrollierten Zelltod kommt
auch Bedeutung im Immunsystem zu.
Wenn ein Fremdkörperchen, etwa
ein Virus, in den Organismus gelangt
und als solcher erkannt wird, wird es
von einem Makrophagen gefressen.
Einige Proteine des Fremdkörpers
werden auf der Oberfläche des
Makrophagen „ausgestellt“. Diese
Proteine werden von T-Helferzellen
registriert, welche Zytokine als Botenstoffe
abgeben und das Immunsystem
in höchste Alarmbereitschaft versetzen.
Das Immunsystem beginnt dann
mit dem Angriff auf infizierte Zellen,
was mit deren Apoptose endet.
Der kontrollierte Zelltod spielt aber
nicht nur bei der Krankheitsbekämpfung,
sondern auch bei unserer vorgeburtlichen
Entwicklung eine wichtige
Rolle. Ohne ihn hätten wir keine Finger
oder Zehen. Der Embryo besitzt
nämlich flossenartige Hände und Füße.
Erst durch den kontrollierten Zelltod
des Gewebes zwischen den Knochen
entstehen einzelne Finger und Zehen.
Ohne vorzeitige Apoptose könnten wir
allerdings länger leben. Dazu gibt es
bereits zahlreiche Versuche. So läuft
das Altern bei geringerer Produktion
des Wachstumshormons (Somatotropin)
und der Geschlechtshormone
(Östrogen und Testosteron) schneller
ab. Es wurden Hormontherapien
entwickelt, die möglicherweise das
Altern hinauszögern können.
Stephen R. Spindler und sein Team der
University of California haben zudem
bewiesen, dass Mäuse, die eine kalorienarme
Diät bekommen, länger leben
als gewöhnlich. Andere Versuchsorganismen
wurden mit Antioxidantien,
wie Vitamin C, behandelt. Sie lebten
ebenfalls länger als gewöhnlich. Bei
den mit Paraquat behandelten Würmer
wird angenommen, dass die durch
Radikale angeregten Zellen eher als
andere dazu neigen, die Zellreparatur
zu maximieren, wodurch das Altern
verlangsamt wird. Dieses scheinbar
paradoxe Phänomen wird gerade mit
Hilfe von Mutanten des Fadenwurms
Caenorhabditis elegans genauer
untersucht. Derartige Forschungen
ermöglichen eine bessere Kenntnis
über den Zelltod und eröffnen
möglicherweise einen neuen Weg für
eine Methode, die das menschliche
Leben verlängert.
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