Gut, wenn jemand genauer nachschaut

8. Februar 2023 von Laborjournal

Vor etwa zehn Jahren konnte man in dem Essay eines Forschers [Name und Referenz leider entfallen] sinngemäß folgenden Vorwurf lesen:

„Immer ausgefuchster und kraftvoller werden unsere Methoden, aber was machen wir daraus? Gerade unsere wissenschaftlichen Edelblätter sind voll von Studien, die mit immer umfassenderen Analysen und schöneren Bildchen am Ende doch nur bereits Bekanntes zeigen. Weil es jetzt eben geht. Zugegeben, die Resultate schauen damit oftmals deutlich eindrucksvoller aus. Aber wirklich neue Erkenntnisse liefert die neue Methoden-Power auf diese Weise nicht.“

Da ist sicher was dran. Aber genauso sicher ist es nur die halbe Wahrheit. Oft genug enthüllt der „größere Blick“ auf Altbekanntes mit nunmehr besseren Werkzeugen tatsächlich bislang Verborgenes – das vielleicht nicht immer gleich neue Erkenntnisse liefert, aber zumindest den Weg zu neuen Fragen eröffnet.

Schauen wir uns vor diesem Hintergrund das folgende Zitat aus einer Pressemeldung der Johns Hopkins University in Baltimore, USA, an:

„Aus jahrzehntelanger Forschung zur Proteinfaltung wissen wir eine Menge über eine kleine Anzahl sehr einfacher Proteine, eben weil diese für die Experimente der Biophysiker am besten geeignet waren. Jetzt haben wir all diese wirklich erstaunlichen Technologien, um Zehntausende von Proteinen in einer Probe zu analysieren, aber bislang wurden sie nicht eingesetzt, um Proteinfaltung wirklich umfassend zu untersuchen.“

Warum nicht? Weil man dachte, über die Mechanismen der Proteinfaltung sei alles bekannt? Weil man eben nicht einfach nur umfassendere Daten und schönere Bilder ohne echten Erkenntniszugewinn liefern wollte?

Zum Glück haben Johns-Hopkins-Biochemiker um Stephen Fried, der Obiges sagte, es trotzdem gemacht.  Diesen Beitrag weiterlesen »

Von leuchtenden Tieren und gestreiften Menschen

1. Februar 2023 von Laborjournal

Frage an die Kinogänger unter unseren Leserinnen oder Lesern: Für wie abwegig halten Sie die bildgewaltige, bunte, biofluoreszente Welt der Avatar-Filmreihe? Cineastischer Humbug, finden Sie?

Vielleicht ähnelt aber unsere Flora und Fauna den fantastisch leuchtenden Kreaturen auf Pandora, mehr als Sie vermuten. Und Sie sehen es nur nicht.

Dazu ein Gedankenexperiment: Stellen Sie sich kurz mal vor, Sie seien ein tasmanischer Beutelteufel. Ihren Alltag bestimmt der tägliche Kampf um Aas und Sex. Soweit nichts Ungewöhnliches. Spannend wird’s erst in der Dämmerung. Denn dann glüht Ihr schwarzer Pelz plötzlich wie unter einer Discokugel.

 

Auch Schnabeltiere leuchten. Jedenfalls im richtigen Licht.

(Foto: J. Martin, Northland College)

 

Moment! Das Haarkleid eines Säugetiers leuchtet? Ja, tatsächlich biofluoreszieren Nasenbeutler, Beuteldachse, Plumpbeutler, Beutelteufel, Gleitbeutler und Beutelratten unter UV-Strahlung (Queensland Mycologist. 15:5-12; Mammalia, doi.org/d7nwkf).

Der Beutelsäuger-Liebhaber unter Ihnen hat es natürlich erkannt: Sind etwa nur Marsupialia betroffen? Nein, auch Mitglieder des Schwestertaxons der Kloakentiere wie etwa Ameisenigel und Schnabeltier stehen in ihrer Leuchtkraft nicht hintan. Auch ihr Pelz erglüht im grün-cyanen Spektralbereich (Mammalia, doi.org/js9c). Tatsächlich erwiesen sich im UV-Rampenlicht bisher nur Kängurus als langweilig.

Und höhere Säugetiere wie Sie und ich?  Diesen Beitrag weiterlesen »

Es werde Licht!

11. Januar 2023 von Laborjournal

Sie bringen Licht in die Dunkelheit! Ja, Sie! Vor allem durch Ihr wissenschaftliches Talent, Forschungsfragen zu beleuchten – aber auch dadurch, dass Sie einfach nur Sie sind. Bereits damit emittieren Sie nämlich Licht im grün-gelb-roten Spektralbereich zwischen 520 und 670 Nanometern Wellenlänge, und zwar bevorzugt gegen 16 Uhr. Denn tatsächlich glitzern Sie im Rhythmus Ihrer inneren Uhr. Während Sie morgens nur glimmen, entfachen Redoxreaktionen zellulärer Atmungsketten Ihr inneres Feuer vor allem nachmittags.

Ihr Stoffwechsel glüht dann vor lauter Sauerstoffradikalen, die Tyrosine und Tryptophane in Proteinen, Carbonylgruppen in Lipiden, vor allem aber Melanin-Fluorophore in Ihrer Haut zur Emission von Biophotonen anregen (PLoS One. doi.org/cs8j2r). Komplimentiert also mal wieder jemand Ihre Ausstrahlung, dann stimmen Sie ihm oder ihr mit Fug und Recht zu. Schüchternheit wäre hier fehl am Platz. Die Biowissenschaft ist auf Ihrer Seite.

 

Höhepunkt schöpferischer Biolumineszenz-Finesse: Malacosteus niger

 

Allerdings: Mehr als ein paar Tausend Biophotonen pro Sekunde und Quadratzentimeter Haut schaffen Sie nicht. Ihre persönliche Aura ist eintausend Mal schwächer, als Ihr Auge empfindlich ist. Ohne hochsensitive CCD-Kamera merken Sie nichts davon. Entsprechend verzichten Sie vielleicht besser darauf, mit Ihrer Ausstrahlung anzugeben, denn andere Spezies spielen Biolumineszenz-technisch in einer weitaus höheren Liga.  Diesen Beitrag weiterlesen »

Zur Psycho-Neuro-Physiobiochemie des Hungers

14. Dezember 2022 von Laborjournal

Fass mich nicht an!“, fauchte ich meine Frau und die Mutter meiner Kinder an. Sie hatte ihre Hand beruhigend auf meine Schulter legen wollen. Doch dafür war es zu spät. Meine Augenbrauen zogen sich zusammen, meine Nasenlöcher flatterten. Wut flutete meinen ansonsten doch so ausgeglichenen Charakter.

Ein Gremlin hat immer Hunger!

Warum war meine Selbstkontrolle dahin? Verengten damals noch rote Schleier meinen Blick, kenne ich mittlerweile die Antwort: Ich hatte Hunger. Und Hunger macht mich aggressiv.

Tatsächlich ist Hungerwut („Hangriness“) keine Einbildung. Schon 2014 baten Forschende um Brad Bushman von der Ohio State University 107 verheiratete Paare drei Wochen lang um zweierlei (PNAS, doi.org/f5zqxg): Erstens, vor dem Zubettgehen ihre Blutzuckerspiegel zu messen – und zweitens, unbeobachtet von Ehefrau oder Ehemann bis zu 51 Nadeln in eine ihren Partner symbolisierende Voodoo-Puppe zu rammen. Das Studienergebnis war eindeutig: Je geringer der Blutzuckerspiegel, desto mehr Nadeln im Voodoo-Leib. Einen Einfluss demographischer Faktoren, wie etwa die Ehedauer, überprüften sie übrigens nicht.

Das tat 2022 die Arbeitsgruppe um den Psychologen Stefan Stieger an der österreichischen Karl-Landsteiner-Universität. Diesen Beitrag weiterlesen »

Rasiermesser-Variationen

7. Dezember 2022 von Laborjournal

Wissenschaftler, die in ihrer Forschung noch klassisch von Hypothesen ausgehen, kennen vielleicht den Namen des mittelalterlichen Philosophen Wilhelm von Ockham. Ja, genau – der mit dem „Rasiermesser“! Bis zum heutigen Tage steht „Ockhams Rasiermesser“ als Symbol für ein gewisses Sparsamkeitsprinzip innerhalb der wissenschaftlichen Methodik. Und das geht etwa so:

Man formuliere ein wissenschaftliches Problem. Dann notiere man ungebremst Hypothesen, wie das zugehörige Phänomen zustande kommen könnte. Fällt einem keine mehr ein, dann zücke man in Gedanken „Ockhams Rasiermesser“ und schäle damit aus dem Wust ungehobelter Hypothesen alles vermeintlich Unnötige und Überflüssige sauber weg. Am Ende nehme man die schlankeste aller alternativen Hypothesen und beginne, sie zu testen. Also diejenige, die mit den wenigstmöglichen Grundannahmen auskommt, das Problem aber immer noch hinreichend erklären kann.

So weit, so gut. Doch leider verstehen viele dieses Prinzip nicht ganz richtig: Denn damit ist keineswegs gesagt, dass die einfachste Hypothese immer auch die richtige ist. Vielmehr gibt „Ockhams Rasiermesser“ lediglich vor, welche von mehreren alternativen Hypothesen man im Zweifelsfall zuerst testen sollte – nämlich eben diejenige, die die wenigsten Variablen braucht.

Die Gründe dafür sind rein praktischer Natur: Denn je einfacher eine Hypothese gestrickt ist, desto leichter sollten dazu auch aussagekräftige Experimente zu entwerfen sein. Und umso leichter lässt sie sich daher theoretisch auch falsifizieren.

Und wenn Letzteres tatsächlich passiert? Diesen Beitrag weiterlesen »

Die gute Tasse Kaffee ist noch besser!

5. Oktober 2022 von Laborjournal

Unter dem Titel „Wissenschaftler sind lediglich Hilfsmittel, um Kaffee in Resultate umzuwandeln“ berichteten wir vor zehn Jahren an dieser Stelle über eine Quasi-Studie, die Wissenschaftlern unter allen Berufsgruppen den höchsten Kaffeekonsum bescheinigte. Natürlich kam uns dieser Beitrag sofort wieder in den Sinn, als uns eine Meldung der European Society of Cardiology mit dem Titel „Kaffeetrinken ist mit erhöhter Lebenserwartung assoziert“ in die Redaktion flatterte.

Wow, wäre ja durchaus eine gute Nachricht für unsere Leserschaft, dachten wir – und schauten uns die Meldung genauer an. Diese wiederum bezieht sich auf ein Paper im European Journal of Preventive Cardiology mit dem Titel „The impact of coffee subtypes on incident cardiovascular disease, arrhythmias, and mortality: long-term outcomes from the UK Biobank“ – und beschreibt erfreulich genau, was das australische Autorenteam konkret gemacht hat. Wir zitieren:

Die Studie umfasste 449.563 Teilnehmer, die zu Beginn der Studie keine Herzrhythmusstörungen oder andere kardiovaskuläre Erkrankungen aufwiesen. Das Durchschnittsalter lag bei 58 Jahren, 55,3% waren Frauen. Die Teilnehmer füllten einen Fragebogen aus, in dem sie gefragt wurden, wie viele Tassen Kaffee sie täglich tranken und ob sie gewöhnlich Instantkaffee, gemahlenen Kaffee (z. B. Cappuccino oder Filterkaffee) oder entkoffeinierten Kaffee tranken. Anschließend wurden sie in sechs Kategorien des täglichen Kaffeekonsums eingeteilt: keine, weniger als eine, eine, zwei bis drei, vier bis fünf sowie mehr als fünf Tassen pro Tag. Bei 198.062 (44,1%) der Teilnehmer war der übliche Kaffeetyp Instantkaffee, bei 82.575 (18,4%) gemahlener Kaffee und bei 68.416 (15,2%) entkoffeinierter Kaffee. 100.510 (22,4%) waren Nicht-Kaffeetrinker, die als Vergleichsgruppe dienten.

Für eine ausreichende statistische Power dürften die Autoren damit allemal gesorgt haben.

Weiter heißt es dann zur Methodik:  Diesen Beitrag weiterlesen »

„Man hat schon Pferde kotzen sehen“ …

21. September 2022 von Laborjournal

…, behauptet das Sprichwort, um eigentlich Unmögliches anzudeuten. Schließlich kennt die Speiseröhre der Unpaarhufer nur eine Richtung – runterwärts. Erbrechen ist ihr fremd.

Warum eigentlich? Aus zwei Gründen: Der equine Ösophagus mündet in einen nur 12 bis 15 Liter fassenden Magen. Viel Vomitat passt dort nicht rein. Zudem bewacht ein besonders starker Schließmuskel – Musculus sphincter cardiae – den Eingang des Pferdemagens. Rückfluss lässt er ungern zu. Selbst wenn Pferde also reihern wollten, beeindruckend wäre das Schauspiel nicht.

Allein sind Equidae mit ihrem Unvermögen übrigens nicht. Die meisten Pflanzenfresser und Nagetiere können nicht kotzen. Auch Frösche, Kröten, Rochen und Haie können sich ihres Mageninhalts nicht retroperistaltisch entledigen. Um sich von unverdaulichen Futterresten und Parasiten zu befreien, würgen sie direkt ihren kompletten Magen heraus und schlucken ihn im Anschluss wieder runter.

Bei anderen Spezies erfüllt Kotzen dagegen vielfältige Aufgaben. Viele Fliegenarten beispielsweise erbrechen Verdauungsenzyme, um ihre Nahrung zu verflüssigen. Wölfe würgen kürzlich gefressenes Fleisch für ihre Welpen hoch. Auch Störche, Rabenvögel und Pinguine geben vorverdaute Nahrung oral an ihre Brut weiter. Katzen und Greifvögel werden damit Haarballen, Knochen, Federn, Chitin- und Kalkpanzer los. Aasgeier wehren mit ihrer säurehaltigen Kotze Raubtiere ab. Hyänen lieben es sogar, sich in erbrochenen Hufen, Knochen und Haaren zu suhlen. Der Grund für diese ungewöhnliche Vorliebe ist allerdings unbekannt.

Das Thema widert Sie an? Warum? Diesen Beitrag weiterlesen »

Braucht die Menschheit wirklich Männer?

22. Juni 2022 von Laborjournal

Spontane Jungfernzeugung beim Menschen? Gibt es das, außerhalb der Köpfe katholischer Fundamentalisten oder denen von Eso-Spinnern? Jedenfalls ist die ungeschlechtliche Fortpflanzung beim Menschen wissenschaftlich nicht belegt.

Aber es gibt Anekdoten wie die folgende:

Neulich an der Repro-Bench: Biologin Y bereitet die Eizellen von Patientin R für die ICSI  (Intracytoplasmatische Spermieninjektion) vor. Dazu wird der COC (cumulus oocyte complex) zerlegt in Cumuluszellen und die eigentliche Eizelle. Denudieren nennt man das. Cumuluszellen dienen im Follikel des Eierstockes gewissermaßen als Feeder-Zellen für die Eizelle. Für die Injektion des Spermiums müssen die Eizellen jedoch „nackich“ gemacht werden (denudieren, nude = nackt). Dies geschieht, indem der COC in eine Hyaluronidase-Lösung gebracht und mittels einer Kapillare, deren Innendurchmesser nur wenig größer ist als der Durchmesser einer Eizelle, mehrfach auf- und abpipettiert wird. Durch dieses Triturieren wird die Hyaluronan-Bindung zwischen Cumulus- und Eizellen biochemisch gespalten und mechanisch getrennt. Übrig bleibt die einsame injizierfähige Eizelle, die idealerweise die erste Reifeteilung absolviert hat (erster Polköper vorhanden) und sich in der Meiose II befindet.

Frau Y nimmt sich die Eizellen der Patientin R vor. „Was ist denn das!?“, stutzt Frau Y. Nicht eine Eizelle präsentiert sich ihr, sondern ein bereits geteilter vierzelliger Embryo … Erschrocken stellt die Biologin das Kulturschälchen in den Brutschrank zurück und atmet tief durch. Zu kritischer Selbstreflektion von frühsten Biologinnenbeinen an erzogen, lässt Frau Y panisch alle Vorgänge der letzten Stunden im In Vitro Fertilisations (IVF)-Labor in Gedanken Revue passieren. Gab es eine Verwechslung mit dem Embryo einer anderen Patientin? Wurde in geistiger Umnachtung bereits eine Befruchtung durchgeführt? Nein, Frau Y ist sich absolut sicher: Dieser Embryo hat noch kein Spermium „gesehen“. Eine spontane parthenogenetische Befruchtung in vitro….! Das muss ein Hirngespinst sein. Doch am nächsten Tag stellt Frau Y bei der mikroskopischen Kontrolle der Embryonen von Frau R. fest, dass es sich weder um ein Hirngespinst noch um ein Artefakt handelt: der Embryo hat sich normgerecht weiterentwickelt zu einem Bilderbuch-Achtzeller! Diesen Beitrag weiterlesen »

Aus dem Leben einer Horrorwespe

1. Juni 2022 von Laborjournal

Ob sich die Imago erinnert, wie sie sich aus ihrem Opfer nach draußen fraß? Wie sich der süße Moment anfühlte, als dessen Oberleib mit einem hässlich-dumpfen Plopp aufplatzte und sie Stück für Stück aus dem Kadaver hervorkrabbelte und ihren ersten tiefen Atemzug nahm?

Eher nicht. Und eine Rolle spielt es für sie auch nicht.

Denn jetzt sitzt sie im Halbdunkel zwischen morschem Holz und feuchtem Erdreich und wartet, lauert. Ohne eine Regung sondieren ihre Facettenaugen die sich in der tropischen Schwüle wiegenden Grashalme, nehmen die winzigste Bewegung wahr. Pollenkörner tanzen in den schmalen Streifen vereinzelter Lichtstrahlen, die bis nach hier unten durchdringen. Noch im Halbschatten glänzt ihr blau-grüner Körper gefährlich metallisch. Ihre sichelförmigen Mandibeln zucken.

 

 

Instinktiv reagiert sie. Als sich der schwere Schabenkörper an ihr vorbeischiebt, verbeißt sie sich mit ihren Kauwerkzeugen und bohrt die Spitze ihres Hinterleibs in den Thorax der Kakerlake – genau an die Stelle, wo sich deren Vorderbeine treffen. Die γ-Aminobuttersäure in ihrem Gift wirkt augenblicklich. Es lähmt die Motoneuronen des Brustganglions ihres Opfers. Zwar macht das die Schabe keineswegs wehrlos. Noch bleiben ihr zwei borstenbewerte Beinpaare zur Verteidigung. Doch ihre Vorderläufe hängen jetzt schlaff herunter. Ihren Kopf kann sie nicht länger schützen.    Diesen Beitrag weiterlesen »

Wie funktioniert horizontaler Gentransfer von einem Räuber auf seine tote Beute?

18. Mai 2022 von Laborjournal

Ein gerne bemühter Allgemeinplatz in der Wissenschaft lautet: Jedes Ergebnis öffnet die Tür zu neuen Fragen. Manchmal erscheint den Forschern jedoch die eine oder andere Frage, die ihre neusten Ergebnisse ihnen förmlich aufdrängen, zunächst als ziemlich bizarr.

Derart überrumpelt hat sich womöglich kürzlich ein internationales Biologenteam gefühlt – zumindest im ersten Moment. Den Beteiligten – unter ihnen Sven Künzel vom Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön sowie Miguel Vences aus dem Zoologischen Institut der Technischen Universität Braunschweig – ging es zunächst einmal nur darum, die Verbreitung eines sehr häufigen Säuger-Retrotransposons namens Bovine-B (Bov-B) in Fröschen zu prüfen. Und tatsächlich fanden sie die Bov-B-Sequenzen zuhauf im Erbgut nahezu all derjeniger Frösche, die sie auf Madagaskar eingesammelt hatten. Diese Bov-B-Sequenzen waren zuerst in Rindern aufgepürt worden, wo deren vervielfältigte Kopien teilweise mehr als 18 Prozent der gesamten Genomsequenz ausmachen. In manchen Exemplaren der Madagaskar-Frösche nahmen sie immerhin 0,5 Prozent des Genoms in Anspruch.

 

Eine Milbe als Vektor für horizontalen Gentransfer zwischen Schlangen-Räuber und Frosch-Beute? (Abb. 2(a) aus Mol. Biol. Evol. 39(4): msac052)

 

1998 hatten zwei slowenische Forscher den überraschenden Befund publiziert, dass die Vorfahren der Rinder sich die Bov-B-Retrotransposonen vor Jahrmillionen via horizontalem Gentransfer aus Schlangen eingefangen hatten (Kordis D & Gubensek F, PNAS 95(18): 10704-09). Damit waren Schlangen natürlich auch als Bov-B-Lieferanten für die Madagaskar-Frösche unter Verdacht. Und nach vergleichender Analyse etlicher Reptilien- und Amphibienarten stand schließlich fest: Die Bov-B-Sequenzen der madegassischen Frösche sind am engsten mit denen von madegassischen Schlangen verwandt (Mol. Biol. Evol. 39(4): msac052). Und mehr noch: Die Frosch-Ahnen erwarben die Bov-B-Elemente tatsächlich durch horizontalem Gentransfer aus den Vorfahren der Schlangen – und zwar in mehreren Sprüngen während des Zeitraums von vor 85 bis vor 1,3 Millionen Jahren. Diesen Beitrag weiterlesen »