Biologie

Ultrasonic world of plants

Ultrasonic world of plants

Israelische Forscher konnten kürzlich nachweisen, dass Samenpflanzen Geräusche im Ultraschallbereich erzeugen. Diese für das menschliche Ohr nicht hörbaren Klänge treten verstärkt auf, wenn die Pflanzen unter Trockenstress leiden oder verletzt werden. Das inspirierte Aeneas Neumann zu überprüfen, ob auch Moose, Grünalgen, Farne oder Schachtelhalme Geräusche produzieren. Für seine Tests baute er zunächst eine Schallisolierungskammer, um Störgeräusche abzuhalten. Für die Aufnahmen verwendete er einen selbst montierten Fledermausdetektor, der den Ultraschall in hörbare Signale umwandelte, sowie ein Handy. Der Jungforscher konnte bei allen 17 von ihm getesteten Pflanzenarten die charakteristischen „ploppenden“ Pflanzengeräusche nachweisen. Deren Ursache ist bislang allerdings noch nicht bekannt.

Salamandra salamandra terrestris – Populationsbetrachtung in 10-D

Salamandra salamandra terrestris – Populationsbetrachtung in 10-D

Die Geschwister Karolin, Simeon und Finja Egle erforschten in ihrem Projekt die Population der Feuersalamander im Wasserburger Tal bei Tuttlingen. Dafür erfassten sie bis zu zehn Merkmale der gefundenen Tiere, darunter Fundort, Wanderrichtung, Größe, Gewicht und Geschlecht sowie die charakteristische Körperzeichnung. An einigen toten Tieren, die unter anderem von Fahrzeugen bei der Straßenüberquerung überfahren worden waren, erfolgte eine DNA-Analyse mit dem Ziel, die genetische Vielfalt zu bestimmen. Um in der Datenflut den Überblick zu behalten, entwickelten die Jungforschenden eigens die App „MerkTier“, bei der sie auch KI-Auswertungstechnologie einsetzten. Insgesamt fanden sie heraus, dass es sich um eine gesunde, vielfältige und langlebige Population mit über 700 Feuersalamandern handelt.

Bee Safe – die Kryokonservierung genetischen Materials der Honigbiene

Bee Safe – die Kryokonservierung genetischen Materials der Honigbiene

Honigbienen sind durch Krankheiten, Pestizide oder Parasiten wie die Varroamilbe bedroht. Um das genetische Material von Bienenvölkern zu sichern, hatte Oskar Hansen die Idee, eine Methode zu entwickeln, mit der sich die Eier und das Sperma der Bienen unbeschädigt einfrieren lassen. Die sogenannte Kryokonservierung mit flüssigem Stickstoff bei minus 196 Grad Celsius soll so schonend sein, dass sich aus dem schockgefrosteten Material komplette Bienenvölker züchten lassen. Dafür ist entscheidend, dass keine Eiskristalle entstehen. Bei Vorversuchen mit Zwiebelzellen konnte das vermieden werden. Der Jungforscher testete zudem verschiedene Behältnisse für die Eier und das Sperma. Er fand dabei heraus, dass sich kleine millimetergroße Plastikbecher, sogenannte Weißelnäpfchen, am besten eignen.

Der Klimawandel – Bäume in Halle verändern sich auch!

Der Klimawandel – Bäume in Halle verändern sich auch!

Der Klimawandel wirkt sich mittlerweile auf viele Tier- und Pflanzenarten aus. Jette Pohl wollte wissen, ob bereits auch Stadtbäume wie die Winterlinden von der Erderwärmung betroffen sind. Um das herauszufinden, beobachtete sie von Mai bis Juli jeweils drei Linden an zehn verschiedenen Standorten – fünf im innerstädtischen Bereich von Halle und fünf im Randbereich. Einmal pro Woche maß sie dort die Lufttemperatur, kontrollierte den Blattaustrieb und überprüfte, ob und in welchem Umfang die Bäume blühten. Die Jungforscherin fand bei der Analyse der Daten heraus, dass die Linden im innerstädtischen Bereich etwa eine Woche früher den Höhepunkt ihrer Blüte erreichten als die Bäume im Randbereich. Einen eindeutigen Zusammenhang mit der gemessenen Temperatur konnte sie jedoch nicht belegen.

Die Behandlung von Mortellaro durch eine Plasmabestrahlung

Die Behandlung von Mortellaro durch eine Plasmabestrahlung

Die schmerzhafte Klauenkrankheit Mortellaro ist unter Rinderhaltern bekannt. Das Problem bei dieser Erkrankung ist, dass es bislang noch keine vollständig heilende Behandlungsmethode gibt. Dies wollten Tjede Gesche Sibberns, Lara Sophie Schomaker und Nadine Quaas ändern und untersuchten daher die Möglichkeit einer Behandlung mit kaltem Plasma. Von dem elektrisch geladenen Gasgemisch weiß man, dass es eine entkeimende Wirkung hat. Für ihre Forschungsarbeit entnahmen die Jungforscherinnen einen Abstrich von einer entzündeten Rinderklaue und ließen die Bakterien auf Petrischalen wachsen. Nach der Bestrahlung der Schalen mit einem handelsüblichen Plasmagerät ging das Wachstum der Keime deutlich zurück. Dies deutet auf eine positive Wirkung der Plasmabestrahlung bei einer Mortellaroerkrankung hin.

Die experimentelle Untersuchung der Artenvielfalt und des Vorkommens von Spinnen

Die experimentelle Untersuchung der Artenvielfalt und des Vorkommens von Spinnen

Der Mensch macht Spinnen das Leben schwer. Das fanden Magda Laura Polakowska und Chantal Pajer heraus. An 40 Standorten auf beiden Seiten der Oder bestimmten sie Arten und Anzahl von Spinnen, zum einen in natürlichen Habitaten wie Wäldern und Wiesen, zum anderen auf Spazierwegen und an den Außenwänden von zwei Supermärkten. Sie fanden 2085 Exemplare und 102 verschiedene Arten. In Waldgebieten leben zehnmal mehr Tiere, auf Wiesen siebenmal mehr als an den Gebäuden. Fast genauso wenige findet man auf Spazierwegen. Als wesentliche Ursache vermuten die Jungforscherinnen, dass ausgebaute Wege und Gebäude für die Tiere zu wenig Nahrung, Feuchtigkeit und Verstecke bereithalten. Der Fluss ist für Spinnen dagegen kein Hindernis, auf beiden Seiten der Oder war ihre Anzahl ähnlich hoch.

Entwicklung einer adaxial-abaxialen Prozessmechanik zur effizienten Dezellularisierung

Entwicklung einer adaxial-abaxialen Prozessmechanik zur effizienten Dezellularisierung

Chronische Wunden, die nicht abheilen, sind ein Problem, das allein in Deutschland bis zu vier Millionen Patientinnen und Patienten betrifft. Um die offenen Hautstellen zu verschließen, werden haltbare, sterile und gut verträgliche Materialien benötigt. Florian Reddel suchte nach einem Weg, solche Wundpflaster auf der Grundlage des Zellulosegewebes von Spinatblättern zu entwickeln. Dafür befreite er mit einem optimierten Verfahren die Zellwandstruktur von ihren lebenden Bestandteilen. Das Spinatblatt wird dabei zu einem vollständig transparenten Gewebe. Dieses dient als Vorbild für die Regeneration der Haut. Es soll die Heilung unterstützen und verhindern, dass die Haut austrocknet. Um den Prozess besser überwachen und steuern zu können, entwickelte der Jungforscher eine spezielle Analysesoftware.

Exkurs in die Welt der Fischnahrung und des Fischparasitismus

Exkurs in die Welt der Fischnahrung und des Fischparasitismus

Ole Günther angelt für sein Leben gern. Dabei hat er es nicht nur auf das leckere Fischfilet abgesehen, sondern ihn interessiert die Frage, wovon genau sich die Tiere eigentlich ernähren. Er fing 24 Fische in fünf verschiedenen Seen und Flüssen der Umgebung und sezierte deren Mageninhalt. Im Magen von Raubfischen wie Hecht und Barsch fand er Insekten und kleinere Fische, bei Friedfischen wie Rotaugen und Schuppenkarpfen vor allem Algen, Pflanzenreste und Samen. Rotauge und Hecht hatten einige Insekten gefressen, die nicht ins Beuteschema passen, im Prinzip aber bestätigten seine Untersuchungen die bekannten Nahrungsketten. Der Jungforscher untersuchte seinen Fang zudem auf Parasiten und stellte fest, dass die meisten Tiere parasitenfrei waren, was auf gute Wasserqualität hinweist.

Extraktion von PHB aus Bakterien und Nutzung als Beschichtung

Extraktion von PHB aus Bakterien und Nutzung als Beschichtung

Durch die Kultivierung von ungefährlichen Bodenbakterien lassen sich nützliche, biologisch abbaubare Kunststoffe herstellen. Florian Thies, Moritz Elberskirchen und Alexander Bach nutzten einen Stamm der Art Cupriavidus necator und extrahierten daraus das Biopolymer Polyhydroxybuttersäure (PHB). Die Bakterien produzieren diesen Stoff besonders unter Stress, wenn ihnen bestimmte Nährstoffe fehlen. Die drei Jungforscher hatten die Idee, den natürlichen Kunststoff als wasserabweisendes Imprägniermittel zu nutzen, und behandelten Filterpapiere mit dem hergestellten PHB. Eine umfangreiche Testreihe zeigte, dass die beschichteten Filter das Wasser bis zu neunmal langsamer durchlassen als die unbeschichteten, ein interessanter Ansatz für die Entwicklung umweltfreundlicher Imprägnierstoffe.

Mehr als nur in die Röhre gucken

Mehr als nur in die Röhre gucken

Durch die internationale Schifffahrt gelangen immer wieder gebietsfremde Arten in heimische Gewässer. So kommt der Australische Kalkröhrenwurm seit 2020 auch in der durch Rostock fließenden Unterwarnow vor. Die Würmer bilden dort hartschalige, verwachsene Kolonien, die nicht nur das Flussökosystem beeinträchtigen, sondern auch Schäden etwa an Schiffen verursachen. Mit einem ferngesteuerten Tauchroboter, ausgestattet mit Kamera, Messsonden und Probennehmer, führten Arian Wulf, Luise Koball und Luca Steven Sauck in der Unterwarnow ein einjähriges Monitoring durch. Sie fanden unter anderem heraus, dass die Tiere im Brackwasser bis in fünf Meter Tiefe weitverbreitet sind, kalte Temperaturen problemlos überstehen und sich massenhaft vermehren, sobald die Wassertemperatur 16 Grad Celsius übersteigt.

Melaningewinnung aus Armillaria mellea

Melaningewinnung aus Armillaria mellea

Melanine sind dunkelbraune bis schwarze Pigmente, die unter anderem für die Färbung der Haut verantwortlich sind. Sie sind als Stoffe für vielfältige Anwendungen interessant: etwa als wirkungsvolles Holzschutzmittel, Bestandteil von Sonnenschutzcremes oder als wertvolle Substanz in der Halbleitertechnik. Die Herstellung ist bislang jedoch sehr teuer. Ein Gramm kostet etwa 20-mal mehr als Gold. Lennart Hassebrock suchte daher nach natürlichen Quellen mit hohem Melaningehalt und wurde beim Honiggelben Hallimasch (Armillaria mellea) fündig. Er kultivierte die Pilze und entwickelte ein Verfahren, mit dem er eine wesentlich höhere Melaninausbeute erreichte als mit klassischen Methoden. Diese liegt rund 1000-fach höher als bei der herkömmlichen Melaningewinnung aus Oktopussen.

Microbial Fuel Cells: bioelektrochemische Energieerzeugung mit Shewanella oneidensis MR-1

Microbial Fuel Cells: bioelektrochemische Energieerzeugung mit Shewanella oneidensis MR-1

Manche Mikroorganismen sind in der Lage, Strom zu erzeugen. Seit Jahrzehnten arbeiten Forschende daran, mithilfe bestimmter Bakterien Brennstoffzellen zu entwickeln. Anthony Striker und Tina Schatz gelang es, mit einem Stamm der Art Shewanella oneidensis solch ein System zu etablieren. Es funktioniert nach dem Prinzip einer galvanischen Zelle mit zwei Kammern, die mit leitfähigen Flüssigkeiten gefüllt und über Elektroden verbunden sind, sodass Strom fließen kann. Die beiden Jungforschenden experimentierten unter anderem mit der Zusammensetzung der Elektrolytlösungen. Sie erwarten interessante Anwendungsmöglichkeiten. So könnte kommunales Abwasser aufgrund der Ähnlichkeit zum verwendeten Bakteriensubstrat möglicherweise für eine Energieerzeugung auf Bakterienbasis genutzt werden.

Mikrobielle Naturstoffproduzenten in Kupferbergwerken

Mikrobielle Naturstoffproduzenten in Kupferbergwerken

Viele Krankheitserreger sind gegen herkömmliche Antibiotika resistent. Alexander Becker ist überzeugt davon, dass nicht nur die Chemie, sondern auch die Natur Stoffe produziert, die Krankheitskeime abtöten können. Aus Bodenproben von drei ehemaligen Kupferbergwerken isolierte der Jungforscher 85 verschiedene Bakterien. Darunter fand er durch Genanalyse 18 Stämme, die sich deutlich von bislang bekannten Arten unterscheiden. Aus zwei neuen Stämmen konnte er Substanzen isolieren, die zur Antibiotikaklasse der Myxalamide gehören. Seine Laborversuche zeigen, dass diese Stoffe andere Bakterien im Wachstum hemmen. Er vermutet, dass in kupferhaltigen Böden noch weitere Mikroorganismen leben, die besonders wirksame Naturstoffe produzieren.

Optimierung im ATAC-seq Verfahren: Qualitätssteigerung im Third-Generation-Sequencing

Optimierung im ATAC-seq Verfahren: Qualitätssteigerung im Third-Generation-Sequencing

Das Forschungsfeld der Epigenetik beschäftigt sich damit, wie Umweltfaktoren – zum Beispiel Feinstaubbelastung oder hormonaktive Chemikalien – die Aktivität von Genen beeinflussen, ohne die DNA, die eigentliche Erbinformation, zu verändern. Solche Phänomene lassen sich an der sogenannten Chromatinstruktur untersuchen. Das ist das Proteinmaterial, das den DNA-Strang einhüllt und schützt. Can Hakan Yildirim optimierte eine neuartige Methode zur Untersuchung epigenetischer Veränderungen, die Nanoporen-Sequenzierung, computergestützt derart, dass sie erheblich präziser durchführbar ist und bessere Ergebnisse liefert. Damit leistete er einen wichtigen Beitrag für künftige Entdeckungen in der Epigenetik, die auch Relevanz in der Krebs- und Suchtforschung haben können.

Plastic: Revolution – plastikfressende Mikroorganismen

Plastic: Revolution – plastikfressende Mikroorganismen

Mehlwürmer fressen nicht nur Obst und Gemüse, sondern auch Polystyrol. Malte Cox, Leo Roer und Beeke Drechsler glauben, dass dieser Hunger auf Plastik die Verschmutzung von Umwelt und Meeren verringern könnte. Sie beobachteten Wachstum und Stoffwechsel von 500 der Mehlkäferlarven und analysierten mit spektroskopischen Verfahren deren Exkremente. Im Ergebnis können die Tiere den Kunststoff nicht nur aufnehmen, sondern tatsächlich verdauen. Um herauszufinden, welche Darmbakterien den Kunststoff zersetzen, isolierten die Jungforschenden die Bakterien und vermehrten sie auf verschiedenen Nährböden. Auf Nährboden mit Styrol und Polystyrol konnten sie ein besonders starkes Wachstum feststellen. Als Nächstes planen sie, die Art der Mikroorganismen mithilfe gentechnischer Methoden zu bestimmen.

Optimierte PHB-Produktion durch mikrobielle Elektrosynthese von Synechococcus sp.

Optimierte PHB-Produktion durch mikrobielle Elektrosynthese von Synechococcus sp.

Julia Lenger will den Klimawandel mit schon seit grauer Vorzeit existierenden Organismen bekämpfen: den Blaualgen. Sie bilden aus dem Treibhausgas Kohlendioxid Polyhydroxybuttersäure (PHB), einen Biokunststoff, der biologisch abbaubar ist. Die Jungforscherin stellte fest, dass Blaualgen deutlich mehr PHB produzieren, wenn sie unter Strom gesetzt werden. Sie baute eine 60 Zentimeter breite Elektrolysezelle und fütterte die Algen darin mit Kohlendioxid. Nach zwei Tagen erzeugten die Organismen kleine plastikartige Partikel, die sich aus dem Wasser filtrieren ließen. Julia Lenger vermutet, dass die Spannung zwischen Anode und Kathode die Blaualgen anregt, PHB freiwillig nach außen abzugeben. Das erspart eine teure Isolierung des Polymers aus den Zellen.

Plastik war gestern?!

Plastik war gestern?!

Bakterien können den Kunststoff Polycaprolacton (PCL) biologisch abbauen. Jonas Fröhlich, Felix Lober und Kaan Uçar wollten herausfinden, wie Plastik mithilfe der Mikroorganismen möglichst schnell zersetzt werden kann. Dazu sammelten sie Boden- und Wasserproben in der Natur, bei denen sie von einem hohen Gehalt an unterschiedlichen Mikroorganismen ausgehen konnten, und untersuchten den Prozess des Plastikabbaus im Detail. Sie brachten die Proben auf einem Nährboden mit in Aceton gelöstem PCL aus und ermittelten Bereiche, in denen Kunststoff abgebaut wurde. Die betreffenden Organismen kultivierten sie weiter, um so die Bakterien bestimmen zu können. Im nächsten Schritt planen sie, den Nachweis der Bakterien zu verbessern und den Abbau weiterer Plastikarten zu untersuchen.

Rosmarin (Rosmarinus officinalis) und die Nutzung der Laubblätter

Rosmarin (Rosmarinus officinalis) und die Nutzung der Laubblätter

Rosmarin ist wegen seiner stark duftenden Öle ein beliebtes Gewürz. Jonas Baumann fand heraus, dass die ätherischen Öle auch keimhemmend und antibakteriell wirken. Er baute Rosmarin im eigenen Garten an und extrahierte die Öle mit verschiedenen Verfahren. Auf Agarplatten ließ er Bakterien, wie sie auf der Haut vorkommen, wachsen und versetzte sie mit rosmarinhaltigem Extrakt. Die Bakterien vermehrten sich in der Folge langsamer. Daraus schloss der Jungforscher, dass Rosmarin beispielsweise in Kosmetikprodukten auch zur Desinfektion beitragen kann. Seine Versuchsreihen mit Kressesamen zeigten, dass bereits zehn Tropfen des Öls die Keimung der Samen verhindern. Rosmarinöl könnte also künftig als natürlicher Keimhemmer gegen Unkräuter oder als Schutz vor Krankheitskeimen dienen

Modellierung einer Population während des Klimawandels

Modellierung einer Population während des Klimawandels

Der Klimawandel hat Auswirkungen auch auf den spezifischen Verlauf der Evolution, da steigende Temperaturen für einzelne Individuen je nach genetischer Veranlagung einen Selektionsvorteil oder -nachteil zur Folge haben. Emel Karahan und Mert Kemal Uckan schrieben ein Programm zur Simulation solcher Entwicklungen am Beispiel des Reproduktionserfolgs von wechselwarmen Tieren. Wechselwarme Lebewesen boten sich an, weil deren Abhängigkeit von der Temperatur leicht in Form von mathematischen Formeln beschrieben werden kann. Die Jungforschenden entwickelten ein statistisches Modell, bei dem sich die Umweltbedingungen verändern lassen. Auf diese Weise konnten sie simulieren, wie sich genetische Veranlagungen von Populationen unter veränderten Temperaturbedingungen anpassen.

Superworms Reloaded: Können Zophobas morio Polystyrol verarbeiten?

Superworms Reloaded: Können Zophobas morio Polystyrol verarbeiten?

Insekten, die Plastik fressen, könnten zur Lösung des globalen Müllproblems beitragen. Malte Cox, Leo Roer und Beeke Drechsler wählten vor diesem Hintergrund die Larve des Großen Schwarzkäfers als Untersuchungsobjekt aus. Sie fütterten die Tiere mit unterschiedlichen Kunststoffen und protokollierten deren Entwicklung. Da die Insekten, die nur Polystyrol zu fressen bekamen, länger lebten als die Vergleichsgruppe ohne Futter, liegt der Schluss nahe, dass sie ihre Energie aus dem Kunststoff beziehen können. Zugleich belegten sowohl licht- als auch fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen, dass die Ausscheidungen der Tiere kein Mikroplastik enthalten. Der Kunststoff wurde also im Organismus der Maden zersetzt. Wie genau dies biochemisch funktioniert, müssen nun weitere Untersuchungen zeigen.

Artenvielfalt – Vergleich von Lebensräumen in Hecken für Vögel und Wiesen für Insekten

Artenvielfalt – Vergleich von Lebensräumen in Hecken für Vögel und Wiesen für Insekten

Viele Vögel und Insekten verhalten sich recht eigennützig: Sie fliegen und nisten dort, wo sie Futter und ausreichend Platz finden. Das kann im Naturschutzgebiet sein, genauso auch in üppig bepflanzten Hausgärten. Zu diesem Ergebnis kam Maximilian Kleemann. Er beobachtete und zählte im Sommer vier Wochen lang Vögel und Insekten in einem Landschafts- und Naturschutzgebiet, in einem Wohngebiet bei Unterschleißheim und auf bepflanzten Parzellen im eigenen Garten. Der Jungforscher identifizierte 19 Vogel- und mehrere Dutzend Insektenarten und fand heraus, dass die Artenvielfalt im besiedelten Umfeld ähnlich groß ist wie im Schutzgebiet. Er zieht daraus den Schluss, dass jeder Gartenbesitzer mit Hecken und Blühpflanzen kleine Oasen schaffen kann, in denen sich Vögel und Insekten wohlfühlen.

Charakterisierung der Expression von PD-L1 in einem Barrett-Ösophagus-Zellkulturmodell

Charakterisierung der Expression von PD-L1 in einem Barrett-Ösophagus-Zellkulturmodell

Tumorzellen können sich durch Bildung bestimmter Proteine an ihrer Oberfläche tarnen und so der Körperabwehr entgehen. Wie nun wirkt Chemotherapie auf diesen Tarnmechanismus bei Speiseröhrenkrebs und welche Wirkung haben Antikörper aus der Immuntherapie? Elisabeth Brauer untersuchte bei mehreren Zelllinien die Menge des gebildeten Tarnproteins PD-L1 – einmal nach einer Behandlung mit Zytostatika, dann nach Behandlung mit zwei Antikörpern. Die Chemotherapie hatte keinen positiven Effekt, vielmehr stieg die gebildete Menge an PD-L1. Die Antikörper zeigten eine bessere Wirkung: Die Tumorzellen teilten sich langsamer und ihr Stoffwechsel war beeinträchtigt. Die Ergebnisse deutet die Jungforscherin als Hinweise darauf, dass bei Speiseröhrenkrebs eine Immuntherapie die Chemotherapie sinnvoll ergänzen kann.

Einfluss der Lichtverschmutzung auf das Flugverhalten aquatischer Insekten

Einfluss der Lichtverschmutzung auf das Flugverhalten aquatischer Insekten

Nachts werden Insekten von hell leuchtenden Straßenlaternen unwiderstehlich angezogen. Wie aber wirkt künstliche Beleuchtung in der Nähe von Gewässern auf Insekten? Um das herauszufinden, installierten Pia Lühr, Rana Hofmann und Annalena Irmler zur Hauptflugsaison im Sommer unterschiedliche Fallen am Ufer mehrerer Gewässer sowie an Straßenlaternen. Ferner erfassten sie Umweltparameter wie Windstärke und Luftfeuchte. In den Fallen zählten sie die gefangenen Mücken, Eintags- und Köcherfliegen. Insbesondere für gewässerliebende Eintagsfliegen ist die Lichtverschmutzung demnach ein gewaltiges Problem. Die Insekten werden direkt nach dem Schlüpfen durch die Straßenlaternen wie von einem Staubsauger aus ihrem natürlichen Ökosystem gesaugt, sodass sich die Tiere nicht mehr fortpflanzen können.

Einfluss von Diethylether auf die Signalweiterleitung von Venusfliegenfallen

Einfluss von Diethylether auf die Signalweiterleitung von Venusfliegenfallen

Auch Venusfliegenfallen schwinden die Sinne, wenn sie mit Äther betäubt werden. Das stellte Jessica Heinze in ihrem Forschungsprojekt fest. Dabei setzte sie sechs Pflanzen in ein Terrarium und untersuchte die Signalübertragung in den Fangblättern, für die bestimmte Proteine in den Zellmembranen verantwortlich sind. Die Jungforscherin stimulierte die Fühlborsten in festgelegten Intervallen mit einer an einem Draht befestigten Nadelspitze, die von einem Servomotor über das betreffende Blatt geführt wurde. Wurden die Pflanzen Äther ausgesetzt, reagierten die Fangblätter zehn Minuten lang nicht mehr auf Berührung. Danach erholten sie sich schnell wieder. Das Narkosemittel beeinträchtigt ein bestimmtes Hormon sowie die Funktion der Membranproteine und setzt die Pflanze so für kurze Zeit außer Gefecht.

Heißer wird es nicht – Auswirkung des Parietins auf die Temperatur in Xanthoria parietina

Heißer wird es nicht – Auswirkung des Parietins auf die Temperatur in Xanthoria parietina

Flechten sind faszinierende Doppelwesen aus Pilz und Alge. Elisabeth Nitz, Janez Caspar Hilbert und Stella Montag erforschten die Flechte Xanthoria parietina, die einen orangenen Farbstoff bildet, das Parietin. Sie stellten die Hypothese auf, dass Parietin dazu dient, den Pilz innerhalb der Flechte vor zu viel Wärme zu schützen, die durch Photosynthese der Algen entsteht. Die Jungforschenden führten daher mit einem handelsüblichen Thermoelement und mit einem Chlorophyll-Fluorometer Messungen durch. Tatsächlich bestätigte sich ihre Hypothese. Unbehandelte Flechten gaben bei Bestrahlung überschüssige Energie nach außen ab. Wurde dagegen das schützende Parietin zuvor herausgelöst, blieb der Großteil der Wärme innerhalb der Flechte. Flechten, in denen hingegen die Algen abgetötet waren, entwickelten keine Wärme.

(Keine) Gefahr durch Blaualgen!?!

(Keine) Gefahr durch Blaualgen!?!

Blaualgen, auch Cyanobakterien genannt, können in Gewässern giftige Stoffe produzieren. Sind Badegewässer mit den Organismen befallen, werden mitunter Badeverbote verhängt. Emilia Sawaki, Aurelia Serfling und Chiamaka Michelle Okoro machten sich auf die Suche nach den betreffenden Kleinstlebewesen und nahmen dafür Wasserproben aus Brunnen und Gewässern ihrer Heimatstadt. In allen Proben fanden sie tatsächlich oftmals sehr unterschiedliche Arten von Cyanobakterien. Diese kultivierten die Jungforscherinnen und untersuchten sie anschließend im Labor mittels Massenspektrometrie auf mögliche Giftstoffe hin. Bekannte Toxine konnten sie dabei allerdings nicht nachweisen – ein Zeichen, dass alleine die Existenz der stark verbreiteten Blaualgen in Badegewässern noch kein Problem darstellt.

Kelp – eine Ressource zur Bekämpfung des Klimawandels?

Kelp – eine Ressource zur Bekämpfung des Klimawandels?

Große Braunalgen binden CO2 und können so helfen, den Klimawandel einzudämmen. Ole Frehers untersuchte, wie robust die Pflanzen bei veränderten Umweltbedingungen sind. Im Labor züchtete er Setzlinge von Laminaria hyperborea und protokollierte deren Wachstum. So konnte der Jungforscher nachweisen, dass die Algen noch bei einer Wassertemperatur von 18 Grad Celsius wachsen und unter diesen Bedingungen sogar mehr Biomasse bilden als in nur acht Grad Celsius kaltem Wasser. Darüber hinaus zeigte sich, dass die Pflanzen weniger Nährstoffe benötigen als erwartet. Die Braunalgen können also auch in Umgebungen gedeihen, die nicht ihrem angestammten Lebensraum entsprechen – womit sie als anspruchslose biologische „Kohlenstoffpumpe“ der Atmosphäre das Treibhausgas CO2 entziehen können.

Steril ohne Plastik?!

Steril ohne Plastik?!

Kunststoffverpackungen verursachen viel Müll. Anna Katharina Dibbern und Gregor Günther wollten deshalb wissen, ob für sterile Medizinprodukte auch andere Verpackungsmaterialien als Plastik infrage kommen. Als ersten Schritt bauten sie in einer Kunststoffkiste eine einfache sterile Werkbank und verpackten darin Stücke von Mullbinden in einer Papierhülle. Die Testobjekte fassten die Jungforschenden dann systematisch mit ihren Händen an, nachdem sie diese bewusst an diversen Kontaktflächen verunreinigt hatten. Bei der anschließenden mikrobiellen Untersuchung der Binden zeigte sich, dass das Papier bei derartigen Rahmenbedingungen die Hygieneanforderungen erfüllte. Wie gut es auch im Fall von Nässe oder Krafteinwirkungen die Sterilität garantieren kann, muss noch untersucht werden.

Sphagnum Mikrosphären | SMS – die schnelle Moor-Renaturierung

Sphagnum Mikrosphären | SMS – die schnelle Moor-Renaturierung

Intakte Moore speichern große Mengen des Treibhausgases Kohlendioxid. Allerdings wurden hierzulande die meisten Moore entwässert und ihre Renaturierung ist langwierig. Cornelius-Ägidian Quint fand eine Möglichkeit, wie sich Moose auf ehemaligen Moorflächen schneller wieder ansiedeln lassen: Indem nämlich vermehrungsfähige Pflanzenzellen so verpackt werden, dass sie sich wie Samenkörner großflächig ausstreuen lassen. Der Jungforscher vermehrte Sprossen der Moosart Sphagnum fallax in gefiltertem Moorwasser und umhüllte sie mit Alginat, einem transparenten Kohlenhydrat aus Algen. In einer mit feuchtem Torf befüllten Wanne wuchsen aus den Alginatkügelchen kleine Moospflanzen. Werden die Kügelchen mit Moorwasser hergestellt, so vermutet Cornelius-Ägidian Quint, kann das Moos noch besser wachsen.

Die neuronale Basis der Alzheimer-Symptome

Die neuronale Basis der Alzheimer-Symptome

Wie gut können neurologische Untersuchungen zwischen leichten kognitiven Störungen (MCI) und echtem Alzheimer unterscheiden? Um das herauszufinden, wertete Alina Fischer eine Datensammlung der Uniklinik Homburg aus, für die 197 Patientinnen und Patienten zu Gedächtnis- und Orientierungsproblemen befragt und neurologisch untersucht wurden. Mithilfe von Daten gesunder Personen aus der Kontrollgruppe errechnete sie Mittelwert und Standardabweichung. Dann setzte sie mit einer speziellen Statistiksoftware die mentalen Funktionsstörungen mit den sichtbaren Veränderungen im Gehirn der Patienten in Beziehung. Die Jungforscherin kommt zu dem Schluss, dass eine genaue Trennung zwischen MCI und Morbus Alzheimer bislang fehlt. Ein statistischer Schwellenwert, so ihre Empfehlung, könnte helfen, Fehldiagnosen zu verhindern.

Siedlungsdichteerfassung der Feldlerche Alauda arvensis

Siedlungsdichteerfassung der Feldlerche Alauda arvensis

Warum geht der Bestand von Feldlerchen zurück und reagieren die Bodenbrüter auf schlechte Brutbedingungen? Arne Rudolph kartierte über drei Jahre mehrere Ackerflächen in seiner Heimatregion und fand 20 Nester. Er stellte fest, dass Lerchen zur ersten Brut im Jahr immer wieder ins bekannte Revier zurückkehren, auch wenn Nahrung knapp ist. Zur Zweitbrut im Sommer hingegen ging die Zahl der Brutpaare zurück, denn dann verdecken lückenlos stehende Ackerpflanzen den Boden und die Vögel siedeln um. Die Kartierungen des Jungforschers zeigen, dass Raubtiere die Eier aus 14 schutzlos daliegenden Nestern insbesondere in Mais- und Zuckerrübenfeldern gefressen hatten. Bracheinseln auf dem Acker, schützende Feldraine und ein Mosaik aus verschiedenen Kulturpflanzen würden den Bruterfolg deutlich steigern.

ParaToxUm

ParaToxUm

Mikroplastik belastet zunehmend unsere Gewässer. Emil August Botezatu, Josua Ly Zehner und Dascha Dobrozki untersuchten, ob winzige Polystyrolpartikel im Wasser die Vitalität von Pantoffeltierchen verändern. Sie vernetzten ein Mikroskop mit Computer sowie Mikrocontroller und schrieben eine Bildanalysesoftware zur stetigen Nachverfolgung der Bewegungen der Einzeller. Die drei fanden heraus, dass die Tierchen die Partikel zwar aufnehmen und damit träge werden, aber nicht absterben. Vermutlich hemmt das Polystyrol im Körper primär die Nahrungsaufnahme, es wirkt aber nicht toxisch, zumal die Einzeller die Partikel wieder ausscheiden. Problematischer als für die Mikroorganismen, so das Fazit der Jungforscher, könnte das Mikroplastik für jene Lebewesen sein, die weiter oben in der Nahrungskette stehen.

Alles, was mit der belebten Umwelt zu tun hat, gehört ins Fachgebiet Biologie

Mikroorganismen lassen sich näher unter die Lupe nehmen oder Tiere in der Natur beobachten, Pflanzen bestimmen, Lebensgemeinschaften untersuchen oder Gewässer und Boden biologisch analysieren. Auch molekularbiologische, biomedizinische, biochemische und biotechnische Fragestellungen sind in diesem Fachgebiet richtig.

Disziplinen im Fachgebiet Biologie sind vor allem

  • Mikrobiologie
  • Botanik
  • Zoologie
  • Humanbiologie
  • Molekularbiologie
  • Zellbiologie
  • Genetik

Folgende Themen gehören bei Jugend forscht in das Fachgebiet Biologie, sofern der Schwerpunkt der Forschungsarbeit in der Biologie liegt:

  • Biochemie
  • Biophysik
  • Immunologie
  • Neurowissenschaft
  • Ökologie

Welche Projekte passen nicht ins Fachgebiet Biologie?

Wird ein Gewässer, das viele Organismen enthält, chemisch analysiert, so muss das Projekt dem Fachgebiet Chemie zugeordnet werden. Rein sozialwissenschaftliche Arbeiten, die beispielsweise das Ess- oder Trinkverhalten von Jugendlichen untersuchen, sind nicht zum Wettbewerb zugelassen. Vom Wettbewerb grundsätzlich ausgeschlossen sind Projekte, die Teilnehmende oder Dritte gefährden.

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