Biologie in unserer Zeit (BiuZ - E-Journal)
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New genomic techniques in molecular ecology:
No full textDie Molekulare Ökologie ist ein moderner Forschungszweig, der zur Aufklärung molekularer Wechselwirkungen zwischen Lebewesen und ihrer Umwelt beiträgt. Deren Methoden erweitern könnten neue genomische Techniken (NGT) zur gezielten Mutagenese, die nicht nur in der Pflanzen- und Tierzucht, sondern auch in der ökologischen Grundlagenforschung sowie im Umweltschutz eingesetzt werden könnten.NGT lassen sich in vielfältiger Weise nutzen u. a. bei• autökologischen Untersuchungen zu ökologisch relevanten Stoffwechselwegen,• populationsökologischen Studien zu intra- und intergenetischen Interaktionen,• Ökosystemmonitoring mit Hilfe genetischer Marker,• naturschutzfachlichen Anwendungen bei der Zurückdrängung invasiver Arten oder• genetischer Rettung bedrohter Populationen.Ihre Anwendung hängt von aktuellen EU-rechtlichen Entwicklungen sowie international geführten Diskussionen und Vereinbarungen zu ökologisch-relevanten Schutzzielen ab. Herausforderungen und Chancen einer praktischen Anwendung werden auch durch einen vergleichsweise geringen Umweltabdruck bestimmt.Molecular ecology is a modern field of research that contributes to the elucidation of molecular interactions between living organisms and their environment. Its methods could be expanded by new genomic techniques (NGT) for targeted mutagenesis, to be applied not only in plant and animal breeding, but also in basic ecological research and environmental protection. NGT can be used in a variety of ways, including:• autecological studies on ecologically relevant metabolic pathways,• population ecology studies on intra- and intergenetic interactions,• ecosystem monitoring with the aid of genetic markers,• nature conservation applications in the control of invasive species or• genetic rescue of threatened populations.Their application depends on current developments in European law as well as international discussions and agreements on ecologically relevant nature conservation goals. The challenges and opportunities for practical application are also determined by their comparatively low ecological footprint
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No full textAn dieser Stelle erschien in BiuZ Heft 1/2022 eine Rezension zu dem von Klaus Kittel herausgegebenen Band „Die Weichtiere des Spessarts und des angrenzenden Mains“. Kittel legt jetzt, gemeinsam mit Koautor Roland Hoffmann, ein weiteres inhaltsund abbildungsreiches Werk vor, mit dem Titel „Die Weichtiere der Nordseeinsel Helgoland“. Die Autoren wollen damit die Lücke in der Literatur zur Regionalfauna der Weichtiere auf und um Helgoland und Düne schließen. Dabei soll die Monographie „kein spezielles Bestimmungsbuch“ sein, „sondern eher eine Hommage auf die Weichtiere und auf die Felseninsel Helgoland“. Der Rezensent kann schon hier vorwegnehmen, dass Letzteres den Autoren sehr gut gelungen ist und dass sein Interesse an dieser, auch historisch interessanten Inselgruppe und seiner großen und kleinen Bewohner geweckt ist
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No full text„Altenberg 16“ bezeichnet eine Gruppe von sechzehn Evolutionsexperten, von der 2010 der Vorschlag einer Extended Evolutionary Synthesis (EES) ausging, also einer Erweiterung der Standardtheorie der Evolution. Die Beurteilung durch die Fachwelt hängt in der Schwebe. 2020 plädierte ein ungewöhnliches deutschsprachiges Lehrbuch ausführlich für die EES, wurde bald darauf ins Englische übersetzt und liegt nun in zweiter, aktualisierter Auflage vor
Focus on arthropods:
No full textIm Rahmen eines naturwissenschaftlichen, projektorientierten Biologieunterrichts untersuchten Schüler/-innen terrestrische Arthropoden durch eigenständige Feldarbeit, taxonomische Bestimmung und mikroskopische Analyse. Die Lernenden sammelten Insekten und Spinnentiere im Umfeld der Schule, konservierten diese fachgerecht mit Ethanol und bestimmten sie mithilfe analoger sowie KI-gestützter Tools. Es folgten mikroskopische Detailuntersuchungen, fotografische Dokumentation sowie zeichnerische Umsetzung ausgewählter Präparate. Die Unterrichtseinheit kombinierte biologische Fachinhalte mit wissenschaftlicher Methodik, digitaler Technik und kreativ-gestalterischen Elementen und förderte dabei forschend-entdeckendes Lernen, Selbstständigkeit und Medienkompetenz. Ein abschließendes „Museum der kleinen Tiere“ im Klassenzimmer diente der Präsentation und Reflexion der Ergebnisse. Das Projekt zeigt exemplarisch, wie schulische Bildung und naturwissenschaftliche Methoden gewinnbringend verknüpft werden können.As part of a science-based and project-oriented biology teaching unit, students investigated terrestrial arthropods through independent fieldwork, taxonomic identification, and microscopic analysis. Insects and arachnids were collected around the school grounds, properly preserved in ethanol, and identified by using both traditional methods and AI-based tools. Detailed microscopic studies, photographic documentation, and hand-drawn representations of selected specimens followed. The teaching sequence combined biological content with scientific methodology, digital tools, and creative elements, promoting inquiry-based learning, autonomy, and media literacy. A final “Museum of Tiny Animals” in the classroom served as a presentation of the students’ results and enabled reflection. This project illustrates exemplarily how school education and scientific methods can be effectively linked
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No full textSie sind superintelligent, handwerklich sehr geschickt und „klauen wie die Raben“. Rabenvögel sind eine interessante und im Alltagsleben prominente, aber oft verkannte Tiergruppe
Essential oils and antioxidants in Apiaceae:
No full textDie in unseren Breiten häufigsten Fruchtgewürze stammen aus der Familie der Apiaceen (Doldenblütler). Die Apiaceen enthalten hohe Konzentrationen an ätherischen Ölen und Antioxidantien vor allem in ihren Früchten und Wurzeln, aber auch im Kraut, das als Gewürz verwendet wird (Petersilie, Fenchel, Liebstöckel). Antioxidantien sind Reduktionsmittel und Radikalfänger, die ungepaarte Elektronen von z. B. sehr reaktiven Sauerstoffspezies übernehmen und dabei selbst stabil bleiben. Die meisten Antioxidantien gehören zur Stoffgruppe der Phenole, wobei Flavonoide in der Regel wegen mehrerer Hydroxygruppen eine höhere antioxidative Wirkung haben als beispielsweise Phenolcarbonsäuren. Radikale entstehen im Organismus zum einen endogen während des Stoffwechsels, zum anderen exogen durch äußere Einflüsse wie Rauchen, Alkohol, Umweltgifte, Luftverschmutzung u. a. m. Sie können Proteine, Lipide und Nukleinsäuren oxidieren, wenn sie nicht vorher durch körpereigene Enzymsysteme (Superoxid-Dismutase, Glutathion-Peroxidase, Katalase) „entschärft“ werden. Mit der Nahrung aufgenommene Polyphenole können das körpereigene Abwehrsystem unterstützen; darüber hinaus beugt gesunde Ernährung altersbedingten Erkrankungen vor. Die antioxidative Kapazität einzelner Stoffe, die sich in vitro zeigt, kann aber kein Messwert für die Wirkung im menschlichen Körper sein, da die Aufnahme über den Magen-Darmtrakt zu gering ist. Die Apiaceen enthalten hohe Anteile an ätherischen Ölen in ihren Früchten, zudem Flavonoide und Phenolcarbonsäuren und eignen sich daher sowohl als Teedrogen als auch zur Herstellung von pflanzlichen Heilmitteln.Essential oils and antioxidants in Apiaceae The most common fruit spices in our latitudes come from the Apiaceae family. The Apiaceae contain high concentrations of essential oils and antioxidants, especially in their fruits and roots, but also in their leaves being used as spices (parsley, fennel, lovage). Antioxidants are reducing agents and radical scavengers which take over unpaired electrons from e. g. very reactive oxygen species and during this remain stable themselves. Most antioxidants belong to the phenol group, with flavonoids generally having a higher antioxidant effect than others containing less hydroxyl groups. On the one hand radicals arise in the organism endogenously during metabolism and on the other hand exogenously through external influences such as smoking, alcohol, environmental toxins, air pollution and many other causes. They can oxidize proteins, lipids and nucleic acids if they are not “defused” first by the body’s own enzyme systems (superoxide dismutase, glutathione peroxidase, catalase). Consumed with food, polyphenols can support the body’s defense system; in addition, a healthy diet prevents age-related diseases. However, the antioxidant capacity of individual substances, which was shown in vitro, cannot be a measure of the effect in the human body because absorption via the gastrointestinal tract is too low. The Apiaceae contain high proportions of essential oils in their fruits, as well as flavonoids and phenolcarboxylic acids and are therefore suitable both as tea drugs as well as to produce herbal remedies
The loss of nature has exceeded any healthy level:
No full textBiodiversität ist nicht nur für die Wissenschaft wichtig! Tatsächlich ist der Verlust an Natur eine größere Herausforderung als der Klimawandel. Letzteres entscheidet darüber, WIE wir leben, Ersteres, OB wir überleben. Und doch hat der Rückgang der biologischen Vielfalt noch nicht die nötige Aufmerksamkeit erhalten. Es handelt sich eher um eine stille Krise, verursacht durch die Landwirtschaft, aber nicht nur, und beflügelt durch unvorhersehbare Kaskadeneffekte. Die gute Nachricht ist: Der Trend lässt sich umkehren, wenn wir jetzt handeln.Biodiversity is not only important for science! In fact, the loss of nature is a more serious challenge than climate change. The latter decides HOW we live, the first WHETHER we survive. And yet the decline of biodiversity has not yet received the necessary attention. It is more of a silent crisis, caused by agriculture, but not only, and spurred by unforeseeable cascading effects. The good news is: The trend can be reversed if we take action now
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No full textDie gängige Lehrmeinung ging davon aus, dass die Chloroplastenproteine im Zellorganell selbst abgebaut werden. Eine Studie konnte dies nun widerlegen: So fnden sich im Chloroplasten Proteine, die mit Ubiquitin markiert sind, aus dem Chloroplasten heraustransportiert und im Cytosol durch das Proteasom abgebaut werden
Computer models explain how histones establish contacts in the cell nucleus and regulate accessibility:
No full textDie räumliche Struktur von Chromatin ist vielfältig und entscheidend für die Genaktivität. Computermodelle helfen, die Auswirkungen verschiedener Faktoren auf die Struktur zu verstehen. Eine wichtige Rolle spielt die Anordnung der Nukleosomen entlang der DNA. Die Länge der Verbindungs-DNA (Linker-DNA) reguliert die globale Struktur: Eine gleichmäßige Verteilung der Nukleosomen entlang der DNA begünstigt regelmäßigere Strukturen, wie sie in der Interphase auftreten, während eine unregelmäßige Verteilung zu einer eher zufälligen räumlichen Anordnung führt, wie sie in Metaphase-Chromatin vorkommt. Schon eine kleine Verschiebung eines einzelnen Nukleosoms beeinflusst die Kontakte zwischen weit entfernten DNA-Bereichen. In aktiven Genbereichen ist die Anzahl der gebundenen Nukleosomen variabel, während in inaktiven Bereichen die Anzahl der Linker-Histone variiert. Schleifenstrukturen im Genom ändern sich mit der Verteilung der Nukleosomen.The spatial structure of chromatin is diverse and crucial for gene activity. Computer models help to understand the effects of various factors on the structure. The arrangement of nucleosomes along the DNA plays an important role. The length of the connecting DNA (linker DNA) regulates the global structure: A uniform distribution of nucleosomes along the DNA favours more regular structures as seen in interphase, while an irregular distribution tends to result in a more random spatial arrangement as in metaphase chromatin. Even a small shift of a single nucleosome can affect the contacts between distant DNA regions. In active gene regions, the number of bound nucleosomes is variable, while in inactive regions the number of linker histones varies. Loop structures in the genome change with the distribution of nucleosomes