Biologie in unserer Zeit (BiuZ - E-Journal)
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CRISPR-Cas9 in material research:
No full textGesteinsbesiedelnde schwarze Pilze sind an das raue Leben auf Steinen in Wüsten angepasst und setzen Mineralien aus den Gesteinen frei. Die gleichen Anpassungen befähigen diese Pilze menschengeschaffene Oberflächen wie Denkmäler, Gebäudefassaden und Solaranlagen zu besiedeln. Dabei sind die schwarzen Pilze oft mit phototrophen Mikroorganismen vergesellschaftet. Das langsame Wachstum und die melanisierten Zellwände, die die Pilze vor extremen Umwelteinflüssen schützen, erschweren molekularbiologische und gentechnische Verfahren, wodurch bisher kaum etwas über die Biologie dieser Pilze bekannt ist. Der Vertreter Knufia petricola wurde ausgewählt, um mithilfe adaptierter Methoden wie der CRISPR-Cas9-vermittelten Genomeditierung, die Prozesse der Materialbesiedlung und -schädigung zu verstehen.Rock-inhabiting black fungi are adapted to the harsh life on rocks in deserts and release minerals from the rocks. The same adaptations enable these fungi to colonize man-made surfaces such as monuments, building facades and solar systems. Black fungi are often associated with phototrophic microorganisms. The slow growth and the melanized cell walls, which protect the fungi from extreme environmental influences, render molecular biological and genetic engineering methods difficult, which is why little is known about the biology of these fungi. Knufia petricola was selected to understand the processes of material colonization and damage with the help of adapted methods such as CRISPR-Cas9-mediated genome editing
Behavioural ecology and relationships between siblings:
No full textÜberall finden wir in Familien Konkurrenz und Kooperation zwischen Geschwistern. Ökologische Faktoren (z. B. Nahrungsverfügbarkeit) selektieren darauf, ob Konkurrenz oder Kooperation überwiegen. Hamilton‘s Theorie zeigt, dass die Balance zwischen Kooperation und Konflikt von der genetischen Verwandtschaft innerhalb einer Brut mitbestimmt wird. Eltern produzieren oft „optimistische“ Brutgrößen, als ob reichlich Nahrung verfügbar wäre, und überlassen es der Konkurrenz innerhalb der Brut, die Jungtieranzahl an die herrschenden ökologischen Bedingungen anzupassen. An Beispielen von verschiedenen Vogel- und Säugetierarten wird deutlich, wie Geschwister um limitierte Ressourcen konkurrieren, die die Eltern bieten können (wie Nahrung oder Wärme). Das kann einerseits zu tödlichen Konflikten führen, andererseits können Jungtiere oft nur gemeinsam die Eltern zu Höchstleistungen in der Brutversorgung stimulieren. Deshalb lassen – anders als unser europäischer Kuckuck – manche parasitischen Vogelarten einige Wirtsjunge am Leben. Kooperation zwischen Geschwistern findet sich auch, wenn es darum geht, sich gegenseitig warmzuhalten, was für kleine Jungtiere überlebenswichtig ist. Um die Balance zwischen Kooperation und Konflikt oder das Vorherrschen einer dieser Interaktionsarten zu verstehen, muss man die ökologischen Gegebenheiten, die genetische Verwandtschaft innerhalb der Brut und die Fitnesskonsequenzen für alle Familienmitglieder verstehen.Competition and cooperation are ubiquitous among siblings in families. Ecological factors (e.g. the availability of food) drive selection and determine whether either competition or cooperation will prevail. The sociobiological theory shows that the balance between cooperation and competition is influenced by the genetic relatedness within a brood. Parents often produce “optimistic” brood sizes, as if plenty of food were available, and they leave it to competition within the brood to adapt the number of offspring to the prevailing ecological conditions. Examples from a variety of bird and mammal species demonstrate how siblings compete for limited resources which parents can offer them (like food or warmth). On the one hand, this can lead to deadly conflicts, on the other hand, young animals are only able to make their parents feed them sufficiently, if they do it together. Therefore – with the exception of the cuckoo – some parasitic bird species let a few host chicks live. Cooperation between siblings can be found, when it comes to keeping each other warm, which is vital for the survival of small young animals. In order to comprehend the balance between cooperation and conflict or the prevalence of one of these kinds of interactions, one has to understand the ecological conditions, the genetic relatedness within the brood, and the fitness consequences for all the family members
Essential oils in Lamiaceae:
No full textDie in unseren Breiten häufigsten Blattgewürze stammen aus vier Pflanzenfamilien, von denen die Lippenblütler (Lamiaceen) beispielhaft vorgestellt werden. Lippenblütler enthalten hohe Konzentrationen an ätherischen Ölen und sind deshalb bevorzugte Aroma-, Heil- und Duftpflanzen. Ätherische Öle bestehen aus sehr komplex zusammengesetzten, leicht flüchtigen Bestandteilen, die in den Chloroplasten, aber auch im Cytoplasma der Pflanzen über verschiedene Stoffwechselwege synthetisiert und in speziellen Lamiaceen-Drüsenschuppen oder Drüsenhaaren gespeichert werden. Bestandteile, die zur Gruppe der Terpene gehören, werden über den erst im letzten Jahrzehnt des letzten Jahrhunderts gefundenen und aufgeklärten MEP-Weg (Methylerythritolphosphatweg) synthetisiert, während phenolische Bestandteile über den Shikimisäureweg synthetisiert werden, aus dem auch die für uns essenziellen aromatischen Aminosäuren Tyrosin, Phenylalanin und Tryptophan stammen. Die bekanntesten kommerziell genutzten Lamiaceen-Öle sind Rosmarinöl, Lavendelöl und Minzöl, deren Hauptbestandteile jeweils zu der Stoffklasse der Monoterpene gehören. Rosmarinöl enthält zusätzlich Rosmarinsäure, die beim Menschen als Antioxidans und Entzündungshemmer wirkt. Minzöle werden sowohl in der Likör-, Bonbon- und Kosmetikindustrie als auch in der Volksmedizin eingesetzt (Japanisches Heilpflanzenöl) – beispielsweise zum Inhalieren bei Erkältungskrankheiten. Für Tees, die häufig bei Verdauungsbeschwerden angewendet werden, eignen sich die Blätter von Melisse, Minze und Thymian. Rosmarin, Majoran, Oregano und Thymian stammen aus dem Mittelmeerraum und bevorzugen daher im Kräutergarten sonnige Standorte.The most common leaf spices in our latitudes belong to four plant families, of which the Lamiaceae or Labiatae (commonly known as the mint family) are presented exemplarily. Lamiaceae contain high concentrations of essential oils and are therefore favoured aromatic, medicinal and fragrant plants. Essential oils consist of very complex, highly volatile components that are produced in the chloroplasts, but also in the cytoplasm of plants via different metabolic pathways and are stored in special glandular scales or glandular trichomes. Components that belong to the group of terpenes are synthesized via the MEP pathway (methylerythritol phosphate pathway), which was only discovered and elucidated in the last decade of the last century. Phenolic components, however, are synthesized via the shikimic acid pathway, from which the aromatic amino acids tyrosine, phenylalanine, and tryptophan, which are essential for us, are also derived. The best-known commercially used Lamiaceae oils are rosemary oil, lavender oil, and peppermint oil, the main components of which belong to the monoterpene class of substances in each case. Rosemary oil also contains rosmarinic acid, which acts as an antioxidant and antiinflammatory compound in humans. Peppermint oils are used in the liqueur, candy, and cosmetics industries as well as in folk medicine (Japanese Medicinal Plant Oil) – for instance for inhalation in the event of a cold. As a treatment against digestive ailments, the leaves of lemon balm, mint and thyme are frequently used in teas. Rosemary, marjoram, oregano, and thyme are from the Mediterranean region and therefore prefer sunny locations in the herb garden
Aufgabenfreie Situation als Rücksicht auf Tiere als Subjekte
Get PDFMit dem besonderen Ansatz der „aufgabenfreien Situation“ entwirft eine Gruppe von Forschenden um die Psychologin Tamara Dembo und den Verhaltensforscher Frederik Buytendijk in den 1930er Jahren ein bemerkenswertes Paradigma zur nichtinvasiven Erforschung tierlichen Verhaltens. Dieser tierpsychologische Ansatz, der in enger Zusammenarbeit mit der Philosophie entwickelt wurde, sollte die Subjektqualität von Tieren berücksichtigen und resultierte aus methodischen und ethischen Vorbehalten gegenüber gängigen Experimenten. Ihn gilt es heute wiederzuentdecken
Wie Glühwürmchen dabei helfen, Translationsprozesse zu verstehen
Get PDFBioluminiszenz in Glühwürmchen wird durch das Enzym Luciferase katalysiert. Die zugrundeliegende Reaktion kann für molekularbiologische Analysen von z. B. Translationsprozessen verwendet werden. Ein Beispiel dafür ist der Dual Luciferase Assay
Plant-based milk alternatives:
No full textDie derzeitige Produktion und der weltweit hohe Konsum von Milch tragen erheblich zum Klimawandel und zum Biodiversitätsverlust bei. Dies führt dazu, dass die Ressourcen unseres Planeten für die erforderliche Versorgung der wachsenden Bevölkerung mit tierischen Produkten wie Milch in Zukunft nicht ausreichen werden. Gleichzeitig besteht seit einigen Jahren weltweit großes Interesse an einer überwiegend pflanzlichen Ernährung, was sich auch in einer hohen Nachfrage nach pflanzlichen Milchalternativen zeigt. Letztere stellen insofern eine potenzielle Alternative zur tierischen Milch dar, da ihr Herstellungsprozess im Vergleich mit dem von Kuhmilch nachhaltiger ist. Auch wenn pflanzliche Milchalternativen aufgrund ihrer großen Spannbreite an Makro- und Mikronährstoffen von Natur aus nicht das exakte Nährwertäquivalent zur Kuhmilch darstellen, sind sie das am häufigsten verkaufte vegane Alternativprodukt in Europa und Deutschland. Auch auf globaler Ebene wächst der Markt für pflanzliche Milchalternativen derzeit rasant. Die Gründe für den Konsum von pflanzlichen Milchalternativen basieren im Wesentlichen auf den drei Aspekten: Gesundheit, Nachhaltigkeit und Tierschutz. Dabei wird die Kaufentscheidung insbesondere durch den Geschmack und den Preis der pflanzlichen Milchalternativen beeinflusst. Dementsprechend entwickeln sich das Angebot und Sortiment von pflanzlichen Milchalternativen stetig weiter. Darüber hinaus wird derzeit intensiv an der Entwicklung neuer Milchalternativen durch Präzisionsfermentation gearbeitet.The current production and high consumption of milk worldwide contribute significantly to climate change and biodiversity loss. As a result, the resources of our planet will not be sufficient to feed the growing population with animal products such as milk in the future. At the same time, for some years now, there has been a high interest worldwide in a predominantly plant-based diet, which is also reflected in a high demand for plant-based milk alternatives. They represent a potential alternative to animal milk in so far as their production process is more sustainable in comparison to that one of cow’s milk. Even though plant-based milk alternatives are by nature not the exact nutritional equivalent of cow’s milk due to a wide range of macro- and micronutrients, they are the most sold vegan alternative products in Europe and Germany. Also at a global level, the market for plant-based milk alternatives is currently growing rapidly. The reasons for the consumption of plant-based milk alternatives are essentially based on three aspects: health, sustainability and animal welfare. At the same time, the purchase decision is especially influenced by the taste and price of the plant-based milk alternatives. Correspondingly, the offer and assortment of plant-based milk alternatives constantly develop. Furthermore, intensive work is currently being done on the development of new milk alternatives through precision fermentation