Biologie in unserer Zeit (BiuZ - E-Journal)
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Newer methods for reducing animal testing: The 3R concept and the parasite Toxoplasma gondii:
No full textIn diesem Artikel werden einige der Möglichkeiten als auch der Probleme aufgezeigt, die sich ergeben, wenn man die 3R-Prinzipien in der Infektionsforschung einführen möchte. Parasiten – aufgrund ihrer komplexen Lebensweise in mehreren Wirten –, sind dabei besonders anspruchsvoll, wenn als Ziel ein Lebenszyklus vollständig in vitro abgebildet werden soll [12]. Durch die Erfolge der letzten Jahre – sowohl mit Organoid-basierten Kultursystemen als auch in permanenten Muskelzellsystemen – werden viele Tierversuche für Toxoplasma (wie hier dargestellt) und verwandte Parasiten in Zukunft entweder verringert oder, je nach Forschungsfrage, sogar ersetzt werden können [17].This article highlights some of the opportunities as well as problems that arise when attempting to introduce the 3R principles to infection research. Due to their complex lifestyle in multiple hosts, parasites are particularly challenging when the goal is to completely replicate a life cycle in vitro [12]. Thanks to successes of the past years with both organoid-based culture systems and permanent muscle cell systems, many animal experiments involving Toxoplasma (as described here) and related parasites will either be reduced or, depending on the research question, will even be replaced in the future [17]
‘Oversized’ genomes: coincidence or necessity?
No full textSeit Jahrzehnten suchen Forscher nach einer Erklärung für den Sinn und das Zustandekommen der erheblichen Unterschiede in der Genomgröße eukaryotischer Kerngenome, die nicht mit der genetischen Komplexität der Trägerorganismen korrelieren (‚C-value paradox‘). Wir schlagen die Linearität eukaryotischer Chromosomen als eine Voraussetzung und die fehlerhafte DNA-Doppelstrangreparatur als einen wesentlichen Weg zur Genomgrößenveränderung vor. Wenn die DSB-Reparatur bevorzugt zu Deletionen führt, resultiert dies in einer Genomverkleinerung, während eine Präferenz für DNA-Insertionen eine Genomvergrößerung zur Folge hat. Genomvergrößerungen durch Ansammlung von tandem repeats und dispers verteilten mobilen Sequenzelementen bieten, solange für den Organismus energetisch verkraftbar, eine ‚Spielwiese‘ für künftige Anpassungen, d. h. sie sind in bestimmten Grenzen selektionsneutral. Werden jedoch die Grenzen der evolutionären Neutralität der Genomgröße erreicht, ohne dass dabei ein Selektionsvorteil eintritt, ist Selektion auf eine alternative Reparaturstrategie oder Extinktion die Folge.For decades, researchers have been searching for an explanation for the meaning and occurrence of the considerable differences in the genome size of eukaryotic nuclear genomes, which do not correlate with the genetic complexity of the carrier organisms (C-value paradox). We propose the linearity of eukaryotic chromosomes as one precondition, and defective DNA double-strand break repair as an essential pathway to genome size variation. If DSB repair preferentially leads to deletions, genome shrinkage is the result, whereas a preference for DNA insertions leads to genome expansion. As long as it is energetically manageable for the organism, genome expansion through the accumulation of tandem repeats and dispersed mobile sequence elements offer a ‘playground’ for future adaptations, i.e. they are selection-neutral within certain limits. If, however, the limits of evolutionary neutrality of genome size are reached without a selection advantage coming to pass, the consequence will be either the selection for an alternative repair strategy or extinction
The fascinating world of the extremophiles:
No full textExtremophile sind Organismen, die nur in extremen Umgebungen gedeihen wie heißen Quellen und salzigen Seen. Sie haben spezielle Anpassungen entwickelt, um dort zu überleben, und werden in allen drei Domänen des Lebens gefunden: Bacteria, Archaea und Eukarya. Diese Anpassungen, wie die Produktion von hitzebeständigen Enzymen bei Thermophilen oder die Akkumulation von organischen Osmolyten bei Halophilen, ermöglichen es ihnen, unter extremen Bedingungen zu leben und sich fortzupflanzen. In unserem Sonnensystem gibt es Himmelskörper wie den Mars, den Jupitermond Europa und den Saturnmond Enceladus, auf denen Hinweise auf mögliche Lebensbedingungen gefunden wurden. Diese werden intensiv erforscht, um nach Spuren von Leben zu suchen. Raumfahrtmissionen mit Mars-Rovern und die geplanten Missionen zum Jupitermond Europa spielen dabei eine wichtige Rolle.Extremophiles are organisms that thrive only in extreme environments, such as hot springs and salty lakes. They have evolved special adaptations to survive there and are found in all three domains of life: Bacteria, Archaea and Eukarya. These adaptations, such as the production of heat-resistant enzymes in thermophiles or the accumulation of organic osmolytes in halophiles, enable them to live and reproduce under extreme conditions. In our solar system, there are celestial bodies such as Mars, Jupiter‘s moon Europa and Saturn‘s moon Enceladus on which indications of possible living conditions have been found. These are intensively investigated in search of traces of life. Space missions with Mars rovers and the planned missions to Jupiter‘s moon Europa play an important role in this
Counting micro-algae cells using microscopic image analysis:
No full textAlgenzellen können mit Computerprogrammen auf Mikroskopbildern gezählt und unterschieden werden. Die Auswertung ist mit einfachem Equipment und einer frei verfügbaren Open-Source-Software (CellProfiler) möglich. Die Zellzahl kann auf 5–10 Prozent genau bestimmt werden. Ein solches Projekt kann als Schüler- oder Studierenden-Praktikum durchgeführt werden. Industriell kann auf diese Weise schnell und verlässlich der Bestand und das Wachstum von Algenkulturen jeder Zelldichte und Algenart erfasst werden. Auch in Co-Kulturen können Zellen auf diese Weise unterschieden werden, so dass der Bestand der einzelnen Co-Partner verfolgt werden kann. Dadurch können mögliche Dysbalancen erkannt und korrigiert werden.In microscopic pictures, algal cells can be counted and distinguished by using computer programmes. The evaluation is possible with basic equipment and a freely available open-source software (CellProfiler). The number of cells can be determined with an accuracy of 5–10 per cent. Such a project can be done by pupils or students as an internship. Industrially, this method allows for a quick and reliable assessment of the stock and growth of algae cultures at any cell density and of any species. In this way cells in co-cultures can be distinguished. Thus, the stock of individual co-partners can be tracked, enabling the detection and correction of potential imbalances
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No full textDer Pilz Mortierella alpina gilt als Indikator für die Gesundheit von Böden. Dass seine Anwesenheit Pfanzen vor pathogenen Fadenwürmern schützt, wurde jetzt darauf zurückgeführt, dass sich spezielle Sekundärmetabolite – die oberfächenaktiven Hexapeptide Malpinin A und B – im Darm der Pathogene anreichern
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No full textDer Fischadler (Pandion haliaetus, Abbildung 1) ist eine der am weitesten verbreiteten Vogelarten und kommt auf allen Kontinenten mit Ausnahme der Antarktis vor. Viele Aspekte seiner Lebensweise sind sehr gut untersucht, aber es gibt auch noch Lücken
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No full textDie Immunologen Mary E. Brunkow, Fred Ramsdell und Shimon Sakaguchi werden für ihre bahnbrechenden Erkenntnisse zur peripheren Immuntoleranz geehrt. Die von ihnen charakterisierten regulatorischen TZellen und der Transkriptionsfaktor Foxp3 sind relevant für die Vermeidung von Autoimmunreaktionen und die Balance der Infektionskontrolle durch die adaptive Immunabwehr