Biologie in unserer Zeit (BiuZ - E-Journal)
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Klimawandel im Zeitalter des Menschen
Get PDFDie Ausstellung „Das zerbrechliche Paradies“ im Gasometer in Oberhausen nimmt die Besucher bis zum 26. November 2023 mit auf eine virtuelle Zeitrafferreise durch die anthropogen bedingten Umweltveränderungen
The basic structure of viruses and the role of viral proteases:
No full textDer Grundaufbau vieler krankheitserregender Viren lässt sich mit einer gewöhnlichen Pralinenschachtel aus dem Supermarkt vergleichen: Schachtel, Schutzfolie und Kunststoffbox stehen für die viralen Strukturproteine. Die einzelnen Pralinen spiegeln die viralen Enzyme und das Erbgut wider. Sowohl beim Humanen Immundefzienz-Virus (HIV), dem Hepatitis C-Virus (HCV) als auch dem aktuellen Corona-Virus (SARS CoV-2) spielen Proteasen eine zentrale Rolle. Wie eine Protease funktioniert, lässt sich anhand einer Heckenschere und einiger Pfeifenreiniger veranschaulichen. Zwei Ketten zusammengedrehter, farbiger Pfeifenreiniger fungieren als Modell für virale Polyproteine, wobei jeder farbige Pfeifenreiniger ein Protein darstellt. Protease-Inhibitoren sind die erfolgreichsten antiviralen Medikamente gegen HIV und HCV und werden aktuell auch gegen SARS-CoV-2 entwickelt. Mit einer zweiten, speziell angefertigten Pralinenschachtel, gefüllt mit einem Stück goldener Kunststofffolie und einer Tafel Schokolade, wird die Wirkung solcher Hemmstoffe sehr eindrücklich und leicht verständlich visualisiert.The basic structure of many pathogenic viruses can be compared to an ordinary box of chocolates from the supermarket: box, protective foil and plastic box stand for the viral structural proteins. The individual chocolates represent the viral enzymes and the genetic material. Proteases play a central role in Human Immunodefciency Virus (HIV), Hepatitis C Virus (HCV) and current Corona Virus (SARS-CoV-2). A pair of hedge shears and some pipe cleaners can be used to illustrate how a protease works. Two chains of twisted coloured pipe cleaners serve as model for viral polyproteins, with each coloured pipe cleaner representing a viral protein. Protease inhibitors are the most successful antiviral drugs against HIV and HCV and are currently also being developed against SARS-CoV-2. The effect of such inhibitors is visualized in a most impressive and easily comprehensible way with a second, especially prepared box of chocolates flled with a piece of golden plastic foil and a bar of chocolate
Wie die Zygote aus den Startlöchern kommt
Get PDFDamit sich eine befruchtete Eizelle – die Zygote – zum Embryo entwickeln kann, müssen im Genom die Weichen neu gestellt werden. Kürzlich wurden zwei Pionierfaktoren identifziert, denen im Stellwerk der embryonalen Genexpression eine Schlüsselfunktion zukommt
The theoretical concept of the biological species as a reproductive community:
No full textDer biologische Artbegriff der Reproduktionsgemeinschaft wird auf Konsequenz und Widerspruchsfreiheit überprüft, und es wird festgestellt, dass die Bedingungen nicht klar definiert sind, unter denen es bei den Organismen, die einer Reproduktionsgemeinschaft angehören, zur erfolgreichen Reproduktion kommen kann. Die verbreitete Vorstellung, die Paarungsschranken zwischen zwei verschiedenen Arten wären dicht, so dass erfolgreiche Paarungen zwischen zwei Arten zeigen, dass es sich gar nicht um zwei verschiedene Arten handelt, ist nicht haltbar. Hybridisierungen zwischen verschiedenen Arten sind häufig und können in bestimmten Fällen sogar für die Art überlebenswichtig sein und in einigen Beispielen auch zur Entstehung einer neuen Art führen. Es wird weiterhin festgestellt, dass der Begriff „Art“ weder eine Realität ist, die außerhalb des menschlichen Denkens „draußen in der Natur“ existiert, noch gelingt es, ein universales Konzept für den Begriff „Art“ zu finden.The biological species concept of the reproductive community is examined with regard to consequence and consistency, and it is found that the conditions under which the organisms belonging to a reproductive community can successfully reproduce are not clearly defined. The widespread concept that the mating barriers between two different species are tight, so that successful mating between two species would show that they are not two different species, is not tenable. Hybridizations between different species are common and in certain cases can even be essential for the survival of the species and in some examples also lead to the emergence of a new species. It is further stated that the term “species” is neither a reality that exists beyond of human thinking “out there in nature”, nor can the finding of a universal concept for the term “species” be successful
The role of gene regulation in plasticity of behaviour and longevity: Ants – a success model of evolution:
No full textGenregulation spielt eine entscheidende Rolle für evolutive Anpassungsprozesse. Epigenetische Regulatoren steuern nicht nur die Entwicklung von mehrzelligen Organismen, sondern erlauben es ihnen auch, als Reaktion auf Umweltfaktoren unterschiedliche Merkmale oder Phänotypen auszuprägen. Soziale Insekten – besonders Ameisen – könnten dabei als Modell für diese phänotypische Plastizität dienen. So unterscheiden sich Königinnen und Arbeiterinnen zwar meist nicht in ihrem Genotyp, aber in ihrer Genexpression, die im Laufe ihrer Entwicklung zu unterschiedlicher Morphologie, Physiologie, Verhalten und Lebensspanne führt. Die Genregulation, also das An- und Ausschalten von Genen, hat dabei eine wichtige Bedeutung nicht nur für die Kastendifferenzierung, sondern auch bei der vielfältigen Arbeitsteilung in Ameisenstaaten. Ameisen sind soziale Insekten, in deren Kolonien sich Königin und Arbeiterinnen verschiedene Aufgaben wie Fortpfanzung, Brutpfege, Nestbau und Futtersuche aufteilen. Histonmodifkationen, DNAMethylierung und nicht-kodierende RNAs sind dabei wichtige Regulatoren der Genexpression. Die Aktivität von Kandidatengenen wie das Brutpfegegen Vitellogenin-like-A oder auch Genen für Geruchsrezeptoren steuert dabei die Verhaltensspezialisierung von Arbeiterinnen. Diese können via RNAi in ihrer Aktivität verändert werden, wodurch ihre Funktion in der Regulierung der Arbeitsteilung experimentell überprüft werden kann. Auch Parasiten können die Genexpression und den Phänotyp von Ameisen beeinfussen. So führt eine Infektion durch einen Bandwurm zu einer Lebensverlängerung bei einer einheimischen Ameisenart. Die Larve dieses Bandwurms – dessen manipulative Funktionen derzeit erforscht werden – gibt Eiweißstoffe in seinen Ameisenwirt ab. Die hier beschriebene Forschung fndet im Rahmen des interdisziplinären DFG-Graduiertenkollegs 2526 GenEvo statt, welches die Rolle der Genregulation in der Evolution und die Evolution der regulatorischen Prozesse selbst erforscht.Gene regulation plays a crucial role in evolutionary adaptation processes. Epigenetic regulators not only control the development of multicellular organisms, but also allow them to express different traits or phenotypes in response to environmental factors. Social insects, especially ants, could serve as a model for this phenotypic plasticity. For example, while queens and workers usually do not differ in genotype, they vary in gene expression, which leads to different morphology, physiology, behaviour, and lifespan over the course of their development. Gene regulation, i. e. the switching on and off of genes, has an important significance not only for caste differentiation, but also in the diverse division of labour in ant colonies. Ants are social insects in whose colonies the queen and workers divide up various tasks such as reproduction, brood care, nest building, and foraging. Histone modifcations, DNA methylation, and non-coding RNAs are important regulators of gene expression. The activity of candidate genes, such as the brood care gene vitellogenin-like A or genes for odorant receptors, control the behavioural specialization of workers. Their activity can be altered by RNAi and thus their function in regulating the division of labour can be experimentally tested. Parasites can also infuence gene expression and the phenotype of ants. For example, the infection by a tapeworm leads to life extension in a native ant species. The larva of this tapeworm – the manipulative functions of which are currently being explored – releases proteins into its ant host. The research work described here takes place as part of the interdisciplinary DFG Research Training Group 2526 GenEvo, which investigates the role of gene regulation in evolution and the evolution of regulatory processes themselves
Stoffwechselraten, Lebenszyklen und Körpergewicht
Get PDFUnter Lebenszyklen L versteht man Größen wie die durchschnittliche Lebensdauer, Dauer bis zur Fortpflanzungsfähigkeit, Tragzeit, Dauer eines Atemzugs, Dauer eines Herzschlags, Halbwertszeit beim Drogenabbau und andere. Ihre Abhängigkeit von der artspezifischen Durchschnittsmasse wurde seit den 1960er Jahren untersucht und lieferte die empirische Proportionalität L ~ m1/4. Hier wird gezeigt, dass sich dieses Gesetz einfach aus dem Dreiviertelgesetz E ~ m3/4 für Stoffwechselraten E ableiten lässt. Damit ist ersichtlich, dass auch die Lebenszyklen verschiedener Spezies durch Stoffwechselprozesse bestimmt sind, die im Laufe der Evolution unverändert geblieben sind