Förderverein der Biologieolympiade eV

Förderverein der
Biologieolympiade e.V.
MARCEL BÄHR (SCHRIFTFÜHRER)
Mitgliederrundbrief 02/2011
Gliederung:
1. Resümee der Vereinsarbeit 2011, die Vorsitzenden
2. Trauernachricht zum Tod von Dr. Eckhardt R. Lucius
3. Ankündigung der Vorstandswahl am 21.02.2012
4. Bericht zum Landesbeauftragtentreffen, Dr. Christiane Mühle
5. Rubrik: Faszination Forschung mit einem Bericht von Dr. Falk Butter
Förderverein der Biologieolympiade e.V., eingetragener Verein im Amtsregister Kiel, Vorstand:
Arne Jahn Dave Hartig Björn Schorch Marcel Bähr
Vorsitzender stellv. Vorsitzender Schatzmeister Schriftführer
Berzdorfer Straße 23 Karl-Schmidt-Str. 7 Glümerstr. 1A Wahmstraße 5-7
01239 Dresden 38114 Braunschweig 79102 Freiburg 23552 Lübeck
Arne.Jahn@iboverein.de
Dave.Hartig@iboverein.de
Bjoern.schorch@iboverein.de
Wahmstraße 5-7
23552 Lübeck
6. Praktikum: Alfred-Wegner-Institut Helgoland, Meeresbiologie, Laura Staschko
7. Praktikum: MPI Martinsried, Biochemie, Clara Bultmann
8. Praktikum: MPI Golm, Pflanzenphysiologie, Eva Kúbicova
9. Praktikum: BNI Hamburg, Tropenmedizin, Utz Ermel
Bankverbindung: HypoVereinsbank, Kontonummer 387 353 828, Bankleitzahl 680 01 86 (Deutschland)
Internetpräsenz: www.ibo-verein.de
Marcel.baehr@ibo-verein.de
Lübeck, den 09.12.2011
Marcel.Baehr@ibo-verein.de
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Liebe Mitglieder,
das Jahr neigt sich dem Ende zu. Wir möchten Ihnen die weihnachtliche Vorfreude mit unserem
zweiten Mitgliederrundbrief des Jahres 2011 versüßen. Der Rundbrief beinhaltet viele spannende
Artikel, die Ihnen das fast vergangene Jahr ins Gedächtnis zurückrufen und Sie zu Gedanken an das
Kommende bewegen sollen.
Besonders ans Herz legen möchte ich Ihnen den Artikel über die kommende Vorstandswahl. Wir
werden wieder Briefwahlen anbieten, sodass auch jene Mitglieder, welche am 21.02.2012 nicht in Kiel
sein können, eine Möglichkeit haben an der Wahl teilzunehmen.
Ich möchte Sie, liebes Mitglied, an dieser Stelle darauf hinweisen, dass wir stets versuchen
ausgewogen und umfassend zu berichten. Leider erfahren wir nicht von allen aktuellen Ereignissen
und Neuigkeiten. Daher möchte ich Sie bitten uns mitzuteilen, wenn Sie etwas erlebt haben, dass Sie
Ihrem Verein mitteilen möchten. Schreiben Sie uns spannende, interessante, aufregende Dinge die
Sie erlebt, Forschungsergebnisse, die Sie entdeckt haben. Möchten Sie auch ein Praktikum an einem
renommierten Institut absolvieren oder möchten Sie ein Praktikum anbieten? Haben Sie eine
Bachelor-, Master- oder Doktorarbeit zu vergeben? Nutzen Sie UNSEREN Rundbrief und kontaktieren
Sie den Vorstand.
Ich wünsche Ihnen viel Spaß beim Lesen des Rundbriefes und im Namen des Vorstandes ein frohes
und besinnliches Weihnachtsfest im Kreis der Familie, sowie einen guten unfallfreien Rutsch ins neue
Jahr.
Ihr Schriftführer Marcel Bähr
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1. Resümee der Vereinsarbeit 2011
Liebe Mitglieder des Fördervereins der Biologieolympiade e.V.,
ein bewegtes Jahr geht zu Ende. Der Rückblick
wird durch den Abschied von Freund und Leiter
der Biologieolympiade Dr. Eckhard R. Lucius
überschattet.
Trotzdem möchten wir das Fortschreiten der
Vereinsentwicklung resümieren.
Die Zahl unserer Mitglieder hat sich auf 130
vergrößert. Sowohl Schüler, Lehrer als auch
Wissenschaftler gehören zu den
Neumitgliedern. Damit bauen wir unser
Netzwerk weiter aus und fördern den
Austausch unter ähnlich Interessierten.
Alle neuen Mitglieder möchten wir herzlich
willkommen heißen und freuen uns sehr, dass
sie den Verein unterstützen.
Die Hauptaufgabe der Vereinsarbeit bestand
darin Teilnehmer der dritten Auswahlrunde mit
Praktika auszuzeichnen und diese zu
vermitteln. Wir konnten in diesem Jahr vier
Praktika bei langjährigen Kooperationspartnern
vergeben. Darunter befindet sich Dr. Falk
Butter vom Max-Planck-Institut für Biochemie
in Martinsried. Von ihm stammt ebenfalls der
wissenschaftliche Artikel aus der Rubrik
„Faszination Forschung“. Für sein Engagement
danken wir ihm sehr.
Darüber hinaus haben das Bernhard-Nocht-
Institut für Tropenmedizin in Hamburg, das
Alfred-Wegener-Institut in Helgoland und das
Max-Planck-Institut für molekulare
Pflanzenphysiologie in Potsdam Golm jeweils
einen Schüler aufgenommen. Die Evaluationen
waren bis auf eine Ausnahme von beiden
Seiten sehr positiv. Darüber hinaus konnten wir
bei der Auswahl eines Schülers für die
Summerschool in Rehovot, Israel, behilflich
sein.
Ein besonderes Projekt in diesem Jahr war die
Umsetzung des Schulpreises. Ein Punktesystem
evaluiert die Schülerzahl und –herkunft, jener,
Laura Staschko, Nick Plathe und Charlotte Gärtner (v.l.) mit den vom Schulpreis finanzierten Büchern.
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die in den letzten drei Jahren an den deutschen
IBO-Auswahlrunden teilnahmen.
In diesem Jahr hat das Carl-Friedrich Gauß
Gymnasium Frankfurt (Oder) mit Abstand den
ersten Platz erreicht. Die Übergabe hat beim
Finale der brandenburgischen Landesolympiade
stattgefunden, die einen entscheidenden Teil
der biologischen Ausbildung in Brandenburg
darstellt. Vom Preisgeld hat sich die Schule
neue Bücher aus vielen Bereichen der Biologie
zugelegt. Wir hoffen, dass die Lehrer des
Gymnasiums weiterhin so engagiert sind und
Schüler für die Biologie begeistern können.
Im Bereich Öffentlichkeitsarbeit haben wir mit
Hilfe der Firma Eppendorf aus Hamburg, einem
langjährigen Unterstützer der IBO, einen
kleinen Meilenstein errungen.
Wir können unseren Verein nun mit einem
professionellen Flyer und der Vorstand zudem
mit Visitenkarten präsentieren.
Für die Zukunft steht weiterhin das Ziel im
Raum Gelder einzuwerben, was uns bisher
noch nicht gelungen ist.
Weitere Ideen betreffen die Vereinsarbeit. Wir
planen die Vergabe eines Stipendiums an einen
Studenten für ein Praktikum im Ausland; einen
Facebook-Auftritt, der aktuell zur IBO und zum
Verein informiert und Raum zur Diskussion
bietet; sowie ein Austauschportal für
Stellenangebote.
Es würde uns freuen mit Ihnen über diese und
andere Themen ins Gespräch kommen.
Möglichkeit dazu bietet insbesondere die
Mitgliederversammlung zu der wir Sie alle
herzlich einladen.
Wir wünschen Ihnen und Ihrer Familie eine
gemütlich Weihnachtszeit und viele Ideen für
das neue Jahr.
Arne Jahn und Dave Hartig
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2. Trauernachricht zum Tod von Dr. Eckhard R. Lucius
Seit 1995 leitete Dr. Eckhard Lucius die
Internationale Biologieolympiade Deutschland.
Mit seinen Ideen, seiner Tatkraft und viel
Herzblut entwickelte sich der Wettbewerb
sowohl national als auch international zu einer
überaus wertvollen Möglichkeit für Schüler ihr
Wissen zu vertiefen, neue Freunde zu finden
und gefördert zu werden.
Eine ähnliche Entwicklung ging bei den
Juniorolympiaden IJSO und EUSO vonstatten,
deren Gründungsmitglied er war.
Viele Schülerjahrgänge durften seinen
Enthusiasmus für die Idee einer guten
Ausbildung durch einen Wettbewerb miterleben
und ließen sich von seinem heiteren Wesen
mitreißen. Über die Jahre entwickelte sich eine
stetig wachsende Gemeinschaft, die auf
gemeinsame Erlebnisse und Erfahrungen
zurückblicken kann.
Mit seinem Ideenreichtum, seiner positiven
Lebenseinstellung, seiner Lebenserfahrung,
seiner Freundschaftlichkeit, Offenheit und
seinem Humor war er der Begründer dieser
Gruppe und vielen ein Freund.
Dr. Eckhard Lucius verstarb am 21.09.2011.
Wir möchten seiner Familie unser aufrichtiges
Beileid aussprechen.
In stiller Trauer.
Der Vorstand
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3. Ankündigung der Vorstandswahl am 21.02.2012 um 19 Uhr
Am 21.02.2012 ist es wieder so weit. Nach
zweijähriger Amtszeit findet die Vorstandswahl
statt. In diesem Artikel möchte ich Ihnen, liebe
Mitglieder, das Wahlverfahren erläutern.
Der Vorstand besteht aus vier Positionen, die
bis zum Wahltag von folgenden Mitgliedern
besetzt sind:
Erster Vorsitzender Arne Jahn
Stellvertretender
Vorsitzender
Dave Hartig
Schatzmeister Björn Schorch
Schriftführer Marcel Bähr
Ich möchte Sie, liebes Vereinsmitglied, an
dieser Stelle dazu ermutigen, sich für eine
Position zur Wahl zu stellen!
Bitte übermitteln Sie mir dazu eine Vorstellung
ihrer Person, die ein Foto und ihre Motivation
enthält (Kontakt siehe unten oder erste Seite).
Anfang Januar werde ich einen Rundbrief
versenden, der die „Steckbriefe“ der
Kandidaten enthält. Die Frist für die Abgabe
der Kandidaturen ist der 08.01.2012.
Die Wahl findet im Zuge der
Mitgliederversammlung am 21.02.2012 in der
Jugendherberge in Kiel (Johannisstraße 1) um
19 Uhr statt. Eine Einladung zur
Mitgliederversammlung werden Sie in Kürze
erhalten.
Falls Sie nicht persönlich bei der Wahl
erscheinen können, bietet Ihnen der Verein die
Möglichkeit der Briefwahl. Die Wahlunterlagen
dazu können Sie ab sofort anfordern. Bitte
schicken Sie mir dazu einen Brief oder eine
Email, die Ihre aktuelle Adresse enthält.
Sie werden die Kandidatenliste, den
Stimmzettel und zwei bereits frankierte und
adressierte Briefumschläge erhalten. In einen
Briefumschlag stecken Sie den Stimmzettel und
in den zweiten legen Sie den ersten
Briefumschlag. Bitte unterschreiben Sie nach
Zukleben des Briefumschlages auf dem
ÄUßEREN Umschlag. Dies soll als Siegel dienen.
Gezählt werden alle Briefe, die bis zum
17.02.2012 beim Schriftführer (Marcel Bähr,
Wahmstraße 5-7, 23552 Lübeck) eingehen.
Bei Fragen bzgl. des Wahlverfahrens können Sie mich gerne unter folgender Adresse kontaktieren:
marcel.baehr@ibo-verein.de
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4. Bericht zum Landesbeauftragtentreffen von Dr. Christiane Mühle
Vom 13.-15.11. fand in Magdeburg das 17.
Treffen der Landesbeauftragten des deutschen
Auswahlverfahrens zur Internationalen
Biologie-Olympiade statt. Seit 1996 wurden die
IBO-Beauftragten aller Länder zunächst nach
Kassel, später in wechselnde deutsche Städte
jährlich eingeladen, um von Sonntag bis
Dienstag gemeinsam zu diskutieren und sich
untereinander sowie mit der Geschäftsführung
vom IPN in Kiel auszutauschen – und dieses
Jahr mit großer Trauer leider erstmals ohne Dr.
Eckhard R. Lucius. Die Erinnerung an ihn blieb
uns jedoch während der gesamten Zeit
erhalten – während der Sitzungen wie bei einer
kleinen Führung durch die Landeshauptstadt
Sachsen-Anhalts, die natürlich nicht fehlen
durfte.
Zum Schwerpunkt des von Dennis Kappei und
Christiane Mühle - langjährig an der IBO-
Auswahl beteiligten Ehemaligen - geleiteten
Treffens gehörte wie immer die Diskussion
ihrer Vorschläge für die vier Aufgaben der
ersten Runde 2013. Zwar findet diese
Olympiade erst im Juli 2013 in der Schweiz
statt, aber der zeitliche Vorlauf ist nötig, denn
schon im Frühjahr 2012 wird die endgültige
Version der Aufgaben auf Plakaten an die
Schulen verschickt und im Internet
veröffentlicht. Dann bleibt den SchülerInnen
bis zum Herbst Zeit zur Bearbeitung der
Hausarbeit mit dem Ziel der Qualifikation für
die 2. Runde, die im November des
Olympiadevorjahres als Klausur an den Schulen
absolviert wird. Die Diskussion unserer
Vorschläge mit den Landesbeauftragten –
größtenteils auch Lehrern in Biologie – hilft bei
der Anpassung des Niveaus, der Orientierung
an Schulthemen wie deren Ergänzung aber
auch bei der Formulierung der Texte z.B. unter
Berücksichtigung der sogenannten Operatoren
– Schlüsselwörtern in Aufgabenstellungen (z.B.
Erörtern, Erklären, Erläutern) zur
Standardisierung erwarteter Leistungen und
Anforderungen.
Seit der Einführung der „3 aus 4“-Regel bei der
ersten Hausaufgabenrunde (nur die 3 besten
Aufgabenlösungen werden gewertet)
versuchen wir hier, jeweils zwei Aufgaben mit
experimentellem Anteil zu gestalten. Zudem
sollen sich die Komplexe aus einer Mischung
verschiedener Fachgebiete und
Schwierigkeitsgrade zusammensetzen, um auch
schon sehr junge SchülerInnen zur Teilnahme
an der IBO zu motivieren. Entsprechend hat
Christiane in der statistischen Auswertung der
1. Runde 2012 u.a. gezeigt, dass jüngere
TeilnehmerInnen JG 9-11 im Schnitt genau so
gut abschneiden wie ältere SchülerInnen der
JG 12 und 13 – und das in allen vier Aufgaben.
Auch wenn dies besonders engagierte Jüngere
sein mögen, so liegt hier doch noch ein großes
Potential der frühen Förderung – und für uns
auch der Erhöhung der Attraktivität der
Aufgaben für niedrigere Klassenstufen.
So haben in der diesjährigen 1. Runde die
Aufgabe zum Lotuseffekt fast alle SchülerInnen
bearbeitet und im Schnitt auch am besten
gelöst. Als leichter und schulnäher wurde von
den TeilnehmerInnen offenbar auch die
Energetik-Aufgabe gewertet – dabei hoffen wir
möglichst viele Schüler anzusprechen und hohe
Teilnehmerzahlen zu erhalten. Die Aufgaben
aus der Biochemie/Genetik und Stoffwechsel
stellten dagegen eine größere Herausforderung
dar und helfen uns dadurch bei der
Differenzierung der Leistungen zur Auswahl für
die 2. Runde. Interessant war auch die
Auswertung der Teilnehmerzahlen nach
Bundesländern oder Schulen – es gibt
tatsächlich Schulen, die mit über 30
SchülerInnen teilnehmen und dabei sogar sehr
gute Ergebnisse erzielen.
Entsprechend gab es dann auch eine
Ideensammlung zu Möglichkeiten, mehr
Schulen zur Teilnahme an der IBO zu bewegen
– z.B. durch „Schulpatenschaften“ über
Vereinsmitglieder, die sich um eine oder
mehrere Schulen in ihrer Umgebung kümmern
und dort über die IBO informieren. Aus
Rückmeldungen wissen wir, dass viele
SchülerInnen immer noch sehr spät oder gar
nicht von der IBO erfahren, da sie die
Aufgaben und Informationen nicht erreichen.
Ein in diesem Jahr erstmals vergebener
Schulpreis für besonders engagierte Schulen
(siehe Bericht im letzten Newsletter) sowie
besondere Ehrung von betreuenden Lehrern
soll die Unterstützung seitens der Betreuer und
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Einrichtungen besonders würdigen und zu
weiterer Förderung der SchülerInnen
motivieren.
Neben der Festlegung der Timetables für das
nächste IBO-Jahr fand zum Abschluss noch ein
reger und informativer Austausch der
Landesbeauftragten über die Tätigkeiten in den
Ländern, Landesolympiaden – und Seminare
sowie Anrechnungsmöglichkeiten der IBO-
Teilnahme für SchülerInnen statt. Alle waren
sich einig, die IBO-Auswahl in Deutschland
auch in Eckhard Lucius’ Sinne und mit
Unterstützung durch das IPN derzeit über die
Leitung der Biologie-Didaktik, Prof. Ute Harms,
mit großem Engagement weiter fortzuführen.
14 der 16 Landesbeauftragten sowie Dennis Kappei und Christiane Mühle beim Treffen in Magdeburg
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5. Rubrik: Faszination Forschung mit einem Bericht von Dr. Falk Butter
Veränderungen im Erbgut passieren ständig in der Natur. Durch Züchtung hat die Menschheit sich
dies zu Nutze gemacht. Die molekulare Ursachen werden jetzt mit hochmodernen Verfahren
erforscht.
Geschmäcker sind verschieden. Mancher mag
es vegetarisch, ein anderer Fisch und viele
Verbraucher kaufen Fleisch. Der europäische
Verbraucher bevorzugt seit den 50er Jahren
mageres Schweinefleisch, auch wenn ein
gewisser Fettanteil im Fleisch als
Geschmacksträger benötigt wird. Dies führte in
Europa im Vergleich zu anderen Regionen der
Welt zur Verbreitung von Schweinerassen mit
geringem Fettanteil. Um dies zu erreichen,
verwendeten Landwirte hierzu das
jahrtausendealte Verfahren der Züchtung,
wobei Elterntiere mit günstigen Eigenschaften
verpaart werden und gelegentlich
Nachkommen geboren werden, die diese
Eigenschaften vereinen. Während die Züchtung
jedoch auf beobachtbaren Eigenschaften, wie
Grösse, Gewicht, Anzahl der Nachkommen oder
ähnlichem beruht, ist die molekulare Ursache in
den allermeisten Fällen unbekannt. Doch
welche Veränderungen im Erbgut haben den
Muskelanteil in europäischen Schweinerassen
im Vergleich zu anderswo gezüchteten
Schweinen erhöht? Ein Mancher würde einfach
sagen: “Klar doch. Wachstumsfaktoren.“ Das
ist richtig. Doch worin liegen die Unterschiede
im Detail?
Um dieser Frage auf den Grund zu gehen,
muss man die Struktur des Erbgutes selbst
untersuchen. Es enthält den Bauplan für jede
einzelne Zelle eines Lebewesens und besteht
aus langkettigen DNA-molekülen, die sich aus
vier verschiedenen Bausteinen (Adenosin,
Cytidin, Guanosin und Thymidin)
zusammensetzen. Diese vier Bausteine in
unterschiedlichster Abfolge ergeben die
genetische Information, vergleichbar mit der
Speicherung von Daten in einem Computer.
Diese genetischen Informationen werden nicht
willkürlich aktiviert, sondern in den einzelnen
Zellen, analog zu Computerprogrammen, in
verschiedenen Routinen ausgeführt. Für die
Regulation der genetischen Information
werden Eiweisse benötigt, die an der
betreffenden Stelle der DNA binden.
Erste Untersuchungen haben gezeigt, dass auf
dem DNA-Molekül in der Nähe des wichtigen
Wachstumsfaktors IGF2, eine Veränderung
aufgetreten ist, welche sich nur in
europäischen Schweinerassen findet. Anstelle
eines Guanosins, ist hier ein Adenosin
anzutreffen. In Fachkreisen spricht man bei
einer solchen Veränderung von einem
Einzelnukleotidpolymorphimus. Dieser
Unterschied kann dazu führen, dass sich die
Bindung eines Regulationseiweisses an dieser
Stelle in der DNA ändert.
Um dies zu untersuchen und ein mögliches
Regulationseiweiss zu identifizieren, wurde das
Verfahren der Massenspektrometrie
angewendet. Ein Massenspektrometer ist eine
Hochpräzisionswaage, die Massenunterschiede
von einem Milliardstel immer noch exakt
unterscheiden kann. Damit Eiweisse im
Massenspektrometer analysiert werden
können, muss man diese als erstes in kleinere
Fragmente zerlegen. Diese Fragmente können
dann mit einer elektrischen Ladung versehen,
ins Massenspektrometer gesprüht und dort im
Hochvakuum vermessen werden. Die Trennung
und Detektion der geladenen Fragmente erfolgt
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dabei mittels elektrischer und magnetischer
Felder aufgrund ihrer Masse und Ladung. Mit
Hilfe von komplexen Computeralgorithmen wird
nach der Messung bestimmt, welche
Fragmente in der zu untersuchenden Mischung
vorhanden waren und von welchen Proteinen
sie stammen.
Versucht man nun, spezifisch an die DNA
bindende Proteine von zwei verschiedenen
Massenspektrometrieläufen miteinander zu
vergleichen, kann dies mitunter sehr schwierig
sein. Neben Proteinen, welche die exakte
Basenabfolge erkennen, wird das DNA-Molekül
auch von anderen Proteinen aufgrund der
negativen Ladung der DNA gebunden. Ein
Vergleich der bindenden Eiweisse aus zwei
Proben ist dann aufgrund der hohen Anzahl der
verschiedenen Proteine sehr aufwendig.
Um das Experiment zu vereinfachen, kann man
die bindenden Proteine von beiden DNA-Stellen
während eines einzigen
Massenspektrometrieexperiments direkt durch
ihre Intensität vergleichen. Hierfür wude ein
modernes Verfahren entwickelt, dass die
Markierung von Eiweissen durch den Einbau
von stabilen Isotopen (im englischen: „Stable
isotope labeling of amino acids in cell culture“
oder kurz SILAC) ermöglicht. Bei dieser
Methode werden Zellen ausserhalb des Körpers
in einer Nährflüssigkeit, die alle nötigen
Bestandteile für das Wachstum beinhaltet,
vermehrt. Zu diesen Bestandteilen gehöhren
auch Aminosäuren, die Grundbausteine der
Eiweiße.
Diese Aminosäuren können entweder zu der in
der Natur vorkommenden leichten Form
gehören, oder eine künstlich erzeugte Variante
mit schwererer Masse sein. Diese synthetischen
schweren Aminosäuren besitzen die gleichen
biochemischen Eigenschaften, können jedoch
im Massenspektrometer aufgrund ihrer
Massendifferenz von der leichten Version
unterschieden werden.
Für das Experiment, wird die Zellmembran der
Zellen aufgebrochen und ein Zellextrakt
gewonnen, der unter anderem die für uns
interessanten Eiweisse enthält. Während der
schwere Zellextrakt mit dem Teilstück des
DNA-Moleküls inkubiert wird, das ein Guanosin
enthält, wird der leichte Zellextrakt zu dem
gleichen Teilstück gegeben, welches jedoch ein
Adenosin an dieser Stelle besitzt. Die
nichtgebundenen Eiweisse werden abgetrennt
und beide Ansätze jetzt vor dem Messen im
Massenspektrometer vereinigt. Da sich die
Proteine aus dem schweren vom leichten
Zellextrakt in der Masse unterscheiden, lassen
sich die bindenden Eiweisse den beiden DNA-
Teilstücken eindeutig zuordnen. Dies
vereinfacht die Bestimmung der unterschiedlich
bindenden Eiweisse gegenüber der früher
verwendeten Methode erheblich.
Durch diesen neuen Ansatz war es möglich den
Faktor zu identifizieren, der durch den
Austausch von Guanosin zu Adenosin an dieser
Stelle des DNA-Molekül nicht mehr binden
kann. Bei diesem Eiweiss handelt es sich um
einen Repressor, also einen negativen
Regulator. Eine Überraschung wurde bei
eingehender Betrachtung dieses Repressors
offenbar. Der identifizierte Regulationsfaktor
war bislang vollständig unbekannt. Grund dafür
ist, dass er nicht von einem klassischem Gen in
der Vorstellung vieler Molekularbiologen
stammt, sondern aus einem sogenannten
Transposon entstand. Diese „hüpfenden Gene“
nisten sich im Wirtsorganismus ein, um ihr
eigenes Überleben zu sichern. Sie haben dabei
die Fähigkeit Kopien von sich selbst an
beliebigen Stellen im Erbgut zu erstellen.
Wechselwirkungen mit dem Wirtsorganismus
waren bislang kaum bekannt und in den
wenigen bekannten Fällen wird vermutet, dass
Transposons dabei keine positiven
Auswirkungen auf ihren Wirt haben. Das
jedoch in dieser Studie indentifizierte
ursprünglich „hüpfende Gen“ ist jedoch schon
im Erbgut des Wildschweins, also vor der
menschlichen Züchtung von Hausschweinen,
enthalten und sorgte bereits dort für die
Regulierung des Wachstums, nachdem es seine
Fähigkeit aufgegeben hatte sich selbst zu
kopieren.
Durch Binden des Repressors wird die Menge
des Wachstumsfaktors IGF2 in den
Schweinerassen mit höherem Fettanteil
herunterreguliert. Im Falle der muskulöseren
Schweine war der Effekt des in der Züchtung
entstandenen Einzelnukleotidpolymorphismus,
dass der negative Regulator nicht mehr binden
konnte. Dadurch wird mehr vom
Wachstumsfaktor IGF2 produziert, was zu mehr
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Muskelmasse und folglich magererem Fleisch
führt. Der Wunsch des europäischen
Verbrauchers für diese Art von Schweinefleisch
konnte durch gezielte Vermehrung von
Schweinen mit mehr Muskelmasse und folglich
weniger Fettanteil während des Zuchverfahrens
erreicht werden. Molekularbiologisch betrachtet
sind dabei Tiere ausgewählt wurden, bei denen
eine spontane Veränderung von Guanosin zu
Adenosin in der Nähe des Wachstumsfaktors
IGF2 aufgetreten ist.
Die Originalarbeit wurde 2009 publiziert [Butter et al. (2009) A domesticated transposon mediates
the effects of a single-nucleotide polymorphism responsible for enhanced muscle growth. EMBO Rep.
11: 305-311) und ist in Zusammenarbeit mit dem IBO-Vereinsmitglied Dennis Kappei entstanden.
Falk Butter legte in Dresden sein Abitur ab und nahm an den Auswahlrunden der IBO und IChO teil.
Er studierte Biochemie in Leipzig und schloss Ende letzten Jahres seine Promotion am Max-Planck-
Institut für Biochemie in Martinsried in der Gruppe von Matthias Mann mit Auszeichnung ab. Das
übergreifende Thema seiner Forschung ist die Untersuchung von Protein-Nukleinsäure-Interaktionen,
wobei die massenspektrometrische Technik einen Schwerpunkt darstellt. Im Speziellen beschäftigt er
sich neben dem im Artikel dargestellten Thema mit Telomer-bindenden Proteinen.
Falk war von 2003-2006 Schatzmeister des Fördervereins und betreut schon seit mehreren Jahren
FBO-Praktikanten.
Wir sind ihm dafür sehr dankbar.
Vereinsmitglieder, welche an einer Masterarbeit oder einem Praktikum für mehr als drei
Monate auf dem Gebiet der Telomerforschung oder dem im Artikel beschriebenen Gebiet
(SNP-spezifische Transkriptionsfaktoren) interessiert sind, wenden sich bitte direkt an
ihn (butter@biochem.mpg.de).
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6. Praktikum: Helgoland, Meeresbiologie, Laura Staschko
1. Einleitung
Schon seit Jahren interessiere ich mich für
Biologie und nehme an verschiedenen
Wettbewerben teil. Im letzten Jahr nahm ich
zum ersten Mal an der IBO teil und schaffte es
bis in die 3. Runde. Durch den Förderverein der
IBO wurde mir dieses Praktikum verliehen.
Das Praktikum fand am Alfred- Wegener
Institut auf Helgoland statt. „Das Alfred-
Wegener-Institut für Polar- und
Meeresforschung erforscht seit mehr als 25
Jahren die Zusammenhänge des weltweiten
Klimas und der speziellen Ökosysteme im Meer
und an Land.“ [Zitat:
http://www.awi.de/de/institut/
06.10.2011; 15:56]. Meine Arbeitsgruppe
beschäftigte sich mit Ozeanversauerung und
den Auswirkungen des sinkenden pH-Wertes
auf das Ökosystem Meer.
Durch den sinkenden pH-Wert des Meeres
wird es für Organismen mit Kalkschalen immer
schwerer diese zu bilden oder vor der
Auflösung zu schützen. Die Ozeanversauerung
stellt also eine Gefahr für alle Organismen mit
kalkhaltigen Schalen dar.
Die andere Seite der Ozeanversauerung ist
natürlich auch das Mehrangebot an CO₂ für die
Fotosynthese von Algen und Pflanzen.
Wie wirkt sich dieses Überangebot an CO₂ auf
Algenkulturen aus? Wird ihre Population
wachsen oder sinken? Ändert sich das
stöchiometrische Verhältnis der Zellen? Weicht
das Wachstum bei experimentellen
Bedingungen von denen im Tag-Nacht-
Rhythmus ab?
Dies versuchte ich während meines Praktikums
herauszufinden. In verschiedenen
Experimenten untersuchte ich die
Auswirkungen unterschiedlicher CO₂-
Konzentrationen, Änderungen von
Stöchiometrie und Wachstum der Alge im Tag-
Nacht Rhythmus.
2. Projektinformationen
Durch den fortschreitendenden Klimawandel
steigt die CO₂-Konzentration nicht nur in der
Luft sondern auch im Meer. Durch dieses
Mehrangebot an CO₂ sinkt der pH-Wert. Dieser
dddddddddddddddddddddddddddddddddddddd
dddddddd
dddddddddddddddddddddddddddddddddddddd
dddddddddddddddddddddddddddddddddddddd
dddddd
Prozess wird auch als Ozeanversauerung
bezeichnet. Dieser Begriff fasst mehrere
Prozesse zusammen die bei der Reaktion von
CO₂ mit Meerwasser ablaufen.
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Ich habe mich in meinem Praktikum aber nicht
mit den Auswirkungen des sinkenden pH-
Wertes beschäftigt, sondern mit den Folgen der
hohen CO₂ -Konzentration für
Algenpopulationen.
Meine Arbeit lässt sich also grob in das Gebiet
der Meeresökologie einordnen. Spezieller auf
das Wachstum von Populationen und
limitierende Faktoren.
Das Wachstum von Algenpopulationen hängt
von der Verfügbarkeit von Nährstoffen, Licht
und störenden Stoffwechselprodukten ab.
Während meines Praktikums beschäftigte ich
3. Fazit/Rückblick:
Das Praktikum am Alfred Wegener Institut hat
mir sehr gut gefallen. Ich fand die Arbeit im
Labor sehr spannend und hilfreich um seine
praktischen Fähigkeiten (auch für die IBO) zu
verbessern. Desweiteren half es eine gewisse
Routine im Umgang mit typischen
Laborgeräten (z.B. kalibrierbaren Pipetten) zu
bekommen. Auch in der statistischen
Auswertung von Daten konnte ich eine Menge
dazulernen.
mich noch etwas ausführlicher mit
limitierenden Nährstoffen. Als solche kommen
für Algen besonders Stickstoff (N) und
Phosphor (P) in Frage. Das Wachstum von
Populationen wird durch den im Verhältnis am
wenigsten vorhandenen Nährstoff
eingeschränkt (Liebigs Prinzip des Minimums).
Bei unbegrenzter Nährstoffzufuhr benötigt
Phytoplankton pro 1Mol Phosphor, 16 Mol
Stickstoff und 106 Mol Kohlenstoff. Dies wird
als die sogenannte Redfield ratio bezeichnet
(1:16:106).
Mit der Arbeitsgruppe in der ich gearbeitet
hatte habe ich mich sehr gut verstanden. Sie
waren alle sehr nett und es war auch immer
jemand da den ich um Hilfe bitten konnte,
wenn es Probleme gab. Meine beiden
Betreuer Prof. Maarten Boersma und Dr.
Katherina School standen mir immer mit Rat
und Tat zur Seite, so dass ich mich während
der gesamten Zeit meines Praktikums gut
betreut fühlte.
Laura Staschko ist Schülerin des Carl-Friedrich-Gauß Gymnasium. Sie nimmt dieses Jahr zum zweiten
Mal an der IBO teil und hofft nach eigener Aussage „wieder in die dritte Runde zu kommen.“ Nach
dem Abitur möchte sie gerne Medizin oder Biochemie studieren. Wir wünschen Laura weiterhin viel
Erfolg.
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7. Praktikumsbericht: Max-Planck-Institut für Biochemie, Arbeitsgruppe Proteomics
und Signaltransduktion, Clara Bultmann
Durch den Förderverein der Biologieolympiade
e.V. hatte ich diesen Sommer vom 16.8. bis
zum 9.9. 2011 die Möglichkeit, am Max-Planck-
Institut für Biochemie in der Arbeitsgruppe
Proteomics und Signaltransduktion ein
vierwöchiges Praktikum zu absolvieren.
Die Arbeitsgruppe für Proteomics und
Signaltransduktion beschäftigt sich unter
anderem mit der Identifizierung und
Quantifizierung der Proteine in Zellen, sowie
deren Interaktionen untereinander sowie mit
DNA oder RNA mit Hilfe der
Massenspektrometrie und anderen Verfahren.
Während meines Praktikums sollte ich 15
Proteine darauf untersuchen, ob sie direkt an
Telomere binden. Dabei war schon bekannt,
dass diese Proteine an die Telomersequenz
binden, allerdings wurden die Proteine nicht
einzeln untersucht, sodass man nicht weiß, ob
sie direkt an die Telomersequenz binden
können oder nur an ein anderes Protein, das
an die Telomersequenz binden kann. Deshalb
musste ich zunächst die Proteine einzeln
herstellen. Dafür habe ich zunächst die Gene,
die für diese Proteine codieren, in
Plasmidvektoren kloniert und in E.coli
vervielfältigt. An dieser Stelle hat allerdings ein
benötigtes Gerät nicht funktioniert, sodass sich
die Weiterarbeit etwas verzögert hat und ich zu
der eigentlichen Untersuchung der Interaktion
mit der Telomersequenz nicht mehr gekommen
bin. Deshalb habe ich stattdessen die Bindung
eines Proteins mit und ohne UV-Bestrahlung an
einen DNA-Schaden, der durch ein Medikament
gegen Krebs in Krebszellen hervorgerufen wird
und so zum Absterben dieser Zellen führt,
untersucht.
Als Telomere bezeichnet man repetitive, nicht
codierende DNA-Abschnitte an den Enden
linearer Chromosomen. Telomere erfüllen
einige wichtige Aufgaben: Zum einen schützen
sie die genetische Information, da bei jeder
Replikation der DNA ein Stück an den Enden
der Chromosomen verloren geht. Dank der
Telomere geht allerdings nur Länge verloren
und keine wichtigen Informationen. Wenn nach
vielen Zellteilungen und den damit
einhergehenden Replikationen der
Chromosomen die Telomere eine bestimmte
Länge unterschreiten, wird entweder der
Zellzyklus angehalten oder sogar der
programmierte Zelltod (Apoptose) eingeleitet.
Eine weitere wichtige Aufgabe der Telomere
einschließlich der daran bindenden Proteine ist
es, die Enden der Chromosomen vor dem
Kontrollsystem der Zelle zu tarnen, da dieses
sie sonst als DNA-Doppelstrangbrüche
erkennen würde.
Insgesamt hat mir die Arbeit im Labor sehr gut
gefallen und ich habe vor allem in praktischer,
aber auch in theoretischer Hinsicht viel gelernt,
was mir im Studium und im Beruf sicher
weiterhelfen wird. Außerdem habe ich einen
guten Einblick in wissenschaftliches Arbeiten
und den Laboralltag bekommen und eine
gewisse Routine bei der Laborarbeit erlangt.
Für den freundlichen Umgang möchte ich mich
nochmals bei der ganzen Arbeitsgruppe
bedanken, besonders bei meinem Betreuer Falk
Butter und bei Marion Scheibe, die die
Betreuung an zwei Tagen übernommen hat.
Auch bei dem Förderverein der Biologie
Olympiade e.V. möchte ich mich bedanken, da
er mir dieses Praktikum ermöglicht hat.
Clara besucht die elfte Klasse des Adolf-Schmitthenner Gymnasium in Neckarbischofsheim. Sie ist im
letzten Jahr durch ihr Schule auf die IBO aufmerksam geworden und hat es gleich bis in die vierte
Runde geschafft. Nach dem Abitur möchte sie „auf jeden Fall etwas machen, dass mit Biologie zu tun
hat, wahrscheinlich Molekularbiologie oder Biochemie. Wir wünschen Clara weiterhin alles Gute und
viel Erfolg dabei.
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8. Praktikumsbericht: Max-Planck-Institut für Pflanzenphysiologie Arbeitsgruppe
von Prof. Krajinski von Eva Kúbicova
Von dem Förderverein der Internationalen
BiologieOlympiade.V. erhielt ich die
Möglichkeit, ein vierwöchiges Praktikum am
Max-Planck-Institut für molekulare
Pflanzenphysiologie in Golm zu absolvieren.
Ich wurde der Arbeitsgruppe von Prof.
Krajinski zugeteilt, die sich mit der
arbuskulären Mykorrhizasymbiose (AM-
Symbiose) beschäftigt. Hier wird die
Leguminose Medicago truncatula als
Modelpflanze und Glomusintra radices als
Mykorrhizapilz verwendet.
Mykorrhiza ist eine Form der Symbiose
zwischen einer Pflanze und einem Pilz. Der Pilz
bekommt von der Pflanze Assimilate und
versorgt dafür die Pflanze mit Nährstoffen,
v.a. mit Phosphaten und Nitraten. Bei der AM-
Symbiose bildet der Pilz Hyphen, die die
Gefäße der Pflanze durchdringen und
baumartige Strukturen, sog. Arbuskeln, bilden.
Dadurch wird der Stoffaustausch zwischen der
Pflanze und dem Pilz ermöglicht.
Während meines Praktikums untersuchte ich
die Unterschiede zwischen mykorrhizierten
und nicht mykorrhizierten Pflanzen und den
Einfluss des Phosphatgehalts im Boden auf die
Mykorrhiza. In der restlichen Zeit bekam ich
von verschieden Mitgliedern der Arbeitsgruppe
kleinere Aufgaben, sodass ich viele neue
Erfahrungen im Bereich der Molekularbiologie
sammeln konnte.
Für die Untersuchungen wurden die Pflanzen
(20 Stück) zuerst geerntet, mikroskopiert und
bei -80°C eingefroren. Danach wurden sie
gemörsert, bis ein feines Pulver entstand.
Weiterhin wurde der Phosphatgehalt in den
Pflanzen mithilfe von zwei verschieden
Messverfahren bestimmt - mit der
Ionenchromatographie und mit der
Extinktionsmessung von gelöstem Phosphat.
Es wurde ebenfalls rRNA aus den Wurzeln der
Pflanzen extrahiert und anschließend die qRT-
PCR (quantitative real-time Polymerase-
Kettenreaktion) durchgeführt, um
herauszufinden, welche Gene bei der AM-
Symbiose vermehrt exprimiert bzw. bei
welchen Genen die Expression unterdrückt
Abbildung 1: Arbuskeln in der Wurzel,
Fluoreszenzmikroskop-Aufnahme
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wird. Bei dieser Art von PCR kann zusätzlich
die relative Menge an Transkript bestimmt
werden.
Aus den Messungen des Phosphats ergab sich,
dass bei den mykorrhizierten und nicht
mykorrhizierten Pflanzen, die mit Phosphat
gegossen wurden, keine großen Unterschiede
im Phosphatgehalt zu erkennen waren (+P
+myc: 18,38 · 10 -2 mg P/g Frischgewicht, +P -
myc: 18,16 · 10 -2 g P/mg FG). Bei Pflanzen, die
nur mit reinem Wasser ohne Phosphat
gegossen wurden, weichen die
Phosphatgehalte jedoch voneinander ab (-P
+myc: 8,71 · 10 -2 g P/mg FG, -P -myc: 6,50 ·
10 -2 g P/mg FG). Dies ist dadurch zu erklären,
dass die Mykorrhiza erst bei niedrigen
Phosphatgehalten im Boden begünstigt und
stärker ausgebildet wird.
Durch qRT-PCR wurde ermittelt, wie stark die
Expression verschiedener Gene in den
mykorrhizierten und nicht mykorrhizierten
Pflanzen ist. Bei zwei Primern war die Menge
an Transkript bei den mykorrhizierten Pflanzen
erhöht und bei den nicht mykorrhizierten
Pflanzen lag sie bei null. Diese Primer können
später dafür verwendet werden, um
festzustellen, ob und wie stark eine Pflanze
mykorrhiziert ist.
Ich sammelte während des Praktikums
wertvolle Erfahrungen und lernte vieles Neues,
hatte aber auch viel Spaß. Weiterhin bekam
ich einen Einblick in die Grundlagenforschung.
Dies bestärkte mich darin, nach dem Studium
in der Forschung tätig sein zu wollen.
Außerdem lernte ich viele neue interessante
Menschen kennen und erkundete in der
Freizeit Potsdam und Umgebung. Zum Schluss
möchte ich mich beim Verein der
Internationalen BiologieOlympiade e.V. dafür
bedanken, dass er mir dieses Praktikum
ermöglichte.
Eva Kúbicova ist eine talentierte Schülerin des Carl-Zeiss Gymnasium Jena. Sie nahm 2010 erfolgreich
an der dritten Auswahlrunde der 21. IBO teil. 2011 erreichte Sie die vierte Auswahlrunde. Wir
wünschen Eva für ihr Abitur und ihre weitere biologische Laufbahn alles Gute.
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9. Praktikumsbericht: Bernhardt-Nocht Institut für Tropenmedizin Hamburg,
ein Bericht von Utz Ermel
Seit meinem ersten Kontakt mit den Themen
der Molekularbiologie durch die
Landesbiologieolympiade Brandenburg
begeisterten mich die fein abgestimmten
Prozesse in Zellen und die Leichtigkeit mit der
der Mensch heutzutage darauf einwirken kann.
Daher war ich auch immer sehr interessiert in
diesem Gebiet der Biologie praktisch zu
arbeiten. Deshalb erfolgte meine Bewerbung
für das vierwöchige Praktikum am Bernhard-
Nocht-Institut für Tropenmedizin in Hamburg,
die zu meiner Freude angenommen wurde.
Schon zu Beginn der Sommerferien konnte ich
es kaum erwarten, endlich vom 18.7. bis
12.08.2011 nach Hamburg zu fahren. Ich
wurde als Praktikant von einem PhD-Studenten
aus einer Malaria-Arbeitsgruppe betreut und
half bei Arbeiten im Labor.
Das Ziel der Arbeit, die der Leiter der
Arbeitsgruppe für meine Praktikumszeit
veranschlagt hatte, war die Herstellung eines
Plasmids mit anderen Resistenz- und
Fluoreszenzeigenschaften als den bisherigen
Vorhandenen. Dieser neue Vektor sollte zur
Untersuchung der Lokalisation von Proteinen
an verschiedenen Stellen in den Zellen der
Trophozoitenstadien der Malariaerreger dienen.
Im Speziellen ging es dabei um Proteine, die
für Endocytosevorgänge in der Zelle wichtige
waren. Da die Malariaerreger in diesem
Stadium der Krankheit in den Blutzellen leben
und sich von endocytotisch eingeschlossenem
Hämoglobin ernähren, bietet dieser Vorgang
eine Bekämpfungsmöglichkeit und ist damit für
Molekularbiologen interessant. Das Plasmid,
sollte statt dem in der Ausgangsversion
enthaltenen Fluoreszenzmarkers green
fluorescent protein den Farbstoff mcherry
enthalten. Außerdem musste eine neue
Resistenz ersetzend für die Bestehende
eingefügt werden, um später die Selektion
doppelt transgener Zellen zu ermöglichen. Um
diese Aufgabe zu erfüllen klonierte ich
nacheinander zuerst den Fluoreszenzmarker
und dann den Selektionsmarker in den Plasmid
klonieren. Für die zugehörige PCR hatte mein
Betreuer bereits Primer vorbereitet und
bestellt, die allerdings fehlerhaft waren und so
dafür sorgten, dass ein Stopcodon zwischen
Fluoreszensmarker und dem betrachteten Gen
eingefügt wurde. Nach Bestellung neuer Primer
setzten wir die Arbeit fort. Ich wurde in die
Benutzung von Internettools und Programmen
zur Planung von Restriktionschnitten und zur
Analyse von Sequenzierungsergebnissen
eingeführt, sodass ich diese während späterer
Schritte selber benutzen konnte. Außerdem
lernte ich die vielen, teilweise zeitaufwändigen
Zwischenschritte bei der Klonierung kennen,
die sonst nirgendwo in Abbildungen
auftauchen. Leider konnte ich in den vier
Wochen das Plasmid nicht mehr in
Malariaerreger einbringen bzw. solche, die das
Plasmid enthalten unter dem
Fluoreszenzmikroskop betrachten, da die Zeit
dafür nicht ausreichte.
Neben der Herstellung des Plasmids, die wie
gesagt bis zum Ende der vier Wochen dauerte,
da mehrere Gene eingebaut werden mussten,
beschäftigte ich mich außerdem mit einer
Verwandtschaftsanalyse der EHD-Proteinfamilie
und erstellte dazu ein Kladogramm, das sich
aus dem Vergleich der Proteinsequenzen ergab
und lernte so mit Sequenzdatenbaken
umzugehen. Außerdem führte einige Arbeiten
durch, die nichts mit meiner eigentlichen
Aufgabe zu tun hatten, mich aber persönlich
interessierten, wie zum Beispiel einen Western
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Blot und konnte an einem
Fluoreszenzmikroskop arbeiten und mir die
sterilen Arbeitsbänke auf denen mit den
Malariaerregern gearbeitet wurde anschauen.
Durch dieses sehr interessante Praktikum
konnte ich einen für mich sehr prägenden
Eindruck der Wissenschaftswelt gewinnen.
Besonders gefallen hat mir, dass ich in der
Lage war, Arbeitstechniken, wie die PCR,
Gelelektrophorese und Western Blotting, von
denen ich bisher nur in Lehrbüchern gelesen
hatte, selbst durchzuführen. Durch die
wöchentlichen Besprechungen der
Arbeitsgruppe, an denen ich teilnehmen durfte
und die auf Englisch abgehalten wurden und
die Publikationen, die ich in Vorbereitung
gelesen habe, wurde mir die Wichtigkeit der
englischen Sprache bewusst und ich musste
lernen, dass man als Wissenschaftler auch mit
Rückschlägen leben muss, da ich Arbeit durch
fehlerhafte Planung einige Male wiederholen
musste. Das Praktikum hat mir sehr viel Spaß
gemacht und außerdem die Möglichkeit
gegeben, eine neue Stadt kennenzulernen.
Utz Ermel ist Schüler des Carl-Friedrich Gauß Gymnasium Frankfurt (Oder). Er ist mehrfacher Sieger
der Landesbiologie Olympiade Brandenburg. 2011 nahm er erfolgreich an der vierten Auswahlrunde
zur 22. IBO teil. Utz ist seit diesem Jahr Mitglied unseres Vereins. Für sein Abitur und seien weitere
biologische Laufbahn wünschen wir ihm alles Gute.
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