Wochenrückblick KW 15
Mit DNA-Tests gegen Tropenholzschmuggel
Illegale Importe von Mahagonihölzern könnten in Zukunft leichter entdeckt werden. Ein deutsch-französisches Team aus Molekularbiologen hat einen DNA-Pass für die bedrohte Holzart entwickelt.
Aus Mahagoni lassen sich wunderschöne Möbelstücke anfertigen. Das dunkle Holz ist so begehrt, dass im Jahr Tausende Tonnen illegal gefällt werden. Bereits ein Drittel der knapp 600 Arten stehen bereits auf der Roten Liste der International Union for Conservation of Nature. Illegale Importe sind schwer zu erkennen. Ist ein Baum erstmal verarbeitet, lässt sich die Art und damit die Herkunft dem Auge nach nicht mehr erkennen.
Wissenschaftler vom Forschungsinstitut Senckenberg in Frankfurt am Main haben nun zusammen mit Forschern des französischen Services Géographiques einen Erbgutabschnitt im Zellkern ausgemacht, der sich von Art zu Art stark unterscheidet. "Im Vergleich zu anderen Abschnitten lassen sich damit die meisten Proben zweifelsfrei einer Art zuordnen“, sagt Alexandra N. Muellner. Wie sie und ihre Kollegen im Fachjournal Molecular Ecology Resources (Bd. 11, Ausg. 3, S. 450-460, Mai 2011) berichten, analysierten sie von 25 Arten jeweils sechs unterschiedliche Bereiche aus dem Erbgut, das in den Chloroplasten und im Zellkern vorliegt. Bei einem Abschnitt namens ITS wurden sie fündig. Das vereinfacht die genetische Bestimmung erheblich. Üblicherweise werden für die Identifizierung von Pflanzenarten das Doppelpack von zwei Abschnitten aus dem Erbgut der Chloroplasten, die Regionen rbcL und matK empfohlen. Zumindest bei Mahagoni reicht ITS aus, zeigten die Wissenschaftler. In Zukunft soll die Analyse so verfeinert werden, dass zusätzlich zur Art auch die Herkunftsregion festgestellt werden kann, etwa ob es sich um einen Baum aus Brasilien oder Mexiko handelt.
EU-Kommission: Vorschläge zum europäischen Einheitspatent
Die Idee eines EU-Gemeinschaftspatents nimmt Formen an: Am 13. April hat die EU-Kommission zumindest die erste Vorschläge zur Umsetzung des Gemeinschaftspatents vorgelegt.
Die besonders schwierige Frage zur gerichtlichen Durchsetzung des künftigen Einheitspatents sparen die Vorschläge noch aus. Erst vor kurzem hatte der Europäische Gerichtshof die Idee eines EU-Patentgerichts als unvereinbar mit dem Unionsrecht gebrandmarkt.
Kern des Pakets ist ein Verordnungsentwurf „über die Umsetzung der Verstärkten Zusammenarbeit im Bereich der Schaffung eines einheitlichen Patentschutzes“. Nachdem sich Italien und Spanien bisher einer Einigung verweigerten, wollen die anderen 25 EU-Staaten nun auf dem Wege der „verstärkten Zusammenarbeit“ ein gemeinsames System etablieren. Demnach soll das Europäische Patentamt (EPA) in München künftig ein in allen diesen Staaten gültiges, einheitliches Schutzrecht ausstellen können. Quintessenz des Vorschlages: Insgesamt solle das EU-Patent genau so wie ein nationales Schutzrecht behandelt werden.
Das bisherige Europäische Patentübereinkommen stammt aus dem Jahr 1973, es handelt sich bei ihm allerdings nur um ein Bündel von nationalen Patenten. Firmen müssen ein Schutzrecht bisher also in jedem Land einzeln anmelden und gegebenenfalls auch verteidigen. Gerade der bisherige Zwang, den Antrag – je nachdem wo das Patent überall gelten sollte – in bis zu 25 Landessprachen abfassen zu müssen, macht das Europäische Patent bisher so kompliziert und teuer.
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Wochenrückblick: Europäisches Parlament ermöglicht Gemeinschaftspatent |
Um dieses Problem zu lösen, hat die Kommission eine Ratsverordnung entworfen, die das bisherige Verfahren stark vereinfachen soll. Demnach können Patentanträge künftig in einer beliebigen Sprache eingereicht werden. Das EPA wird seine bisherige Verfahrensweise beibehalten und die Schutzrechte in einer seiner drei Amtssprachen (Deutsch, Englisch, Französisch) prüfen und erteilen. Anschließend ist es ausreichend, die im Patent beschriebenen Ansprüche in die beiden anderen Sprachen zu übersetzen. Auf diese Weise sollen die bisherigen Kosten für ein EU-Patent gedrückt werden. Experten veranschlagen dafür bisher bis zu 32.000 Euro – davon alleine 23.000 für Übersetzungen. Mit der neuen Regelung könnten die Kosten nach Einschätzung der Kommission auf zunächst 2.500 Euro, nach einem Übergangszeitraum sogar auf nur noch 680 Euro sinken. Zum Vergleich: In den USA schlägt ein Patentantrag heutzutage mit nur 1.850 Euro zu Buche.
Wie das Pflanzenhormon Auxin schaltet und waltet
Tübinger Entwicklungsbiologen haben aufgeklärt, wie das Signalmolekül Auxin wichtige Schritte in der Embryonalentwicklung von Pflanzen in Gang setzt.
Die Pflanzenforscher um Steffen Lau und Gerd Jürgens vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie und vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen (ZMBP) berichten im Fachjournal Nature Cell Biology (2011, Online-Vorabveröffentlichung). Sie haben bei Embryonen der Modellpflanze Arabdiopsis thaliana einen bedeutenden Regelkreis aufgeklärt, der erklärt, wie das Phytohormon Auxin die Aktivität von wichtigen Entwicklungsgenen anschaltet und moduliert. Bei der Entwicklung von Lebewesen taucht ein Muster immer wieder auf: Ein Signal erscheint vorübergehend, doch die Prozesse, die es anstößt, müssen aufrechterhalten werden – etwa, wenn das Schicksal von Zellen im Embryo festgelegt wird. Im Pflanzenembryo spielt Auxin als Signalstoff eine wichtige Rolle für diese sogenannte Musterbildung. Entwicklungsbiologen kennen bereits zahlreiche Komponenten eines Regulationsnetzwerk, in das das Hormon Auxin eingebettet ist. Trotzdem blieb die genaue Rolle des Signalmoleküls unklar. In Versuchen mit Arabidopsis-Protoplasten, Zellen ohne Zellwand, konnten die Forscher nun zumindest die Wirkung des Auxins auf zwei zentrale Steuerproteine namens BODENLOS und MONOPTEROS entschlüsseln. Der Regelkreis funktioniert über eine Kombination von zwei miteinander verknüpften Rückkoppelungsschleifen, die sich gegenseitig in Schach halten.
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Der Faktor MONOPTEROS fördert sowohl seine eigene Herstellung als auch die seines Inhibitors BODENLOS. Insgesamt werden sie von Auxin kontrolliert, das den Abbau des Inhibitors begünstigt. Aufbauend auf diesen Ergebnissen haben die Wissenschaftler außerdem Computersimulationen durchgeführt, in denen sie das Regulationsnetzwerk nachgestellt haben. „Alles deutet darauf hin, dass Auxin in dem System sozusagen einen Schalter betätigt“, sagt Steffen Lau. Der Regelungsmechanismus sei bisher bei der Embryonalentwicklung der Pflanzen noch nicht beschrieben worden, ähnele aber beispielsweise einem Signalweg bei embryonalen Stammzellen der Wirbeltiere.
Den Geruchsgenen in Motten-Fühlern auf der Spur
Forscher aus Jena haben mittels einer umfassenden Genaktivitätsanalyse in den Fühlern von Tabakschwärmern etwa 70 Geruchsrezeptoren bei den Insekten aufgespürt.
Die Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie haben sämtliche in den Antennen des Tabakschwärmers Manduca sexta am Geruchssinn beteiligten Gene untersucht.
Die Forscher präsentieren ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift PNAS (2011, Online-Vorabveröffentlichung). Die genetische Analyse der Antennen des Tabakschwärmers schließt eine Lücke in der Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Insekten und Pflanzen: Wie gelangt eigentlich der Duft des Tabaks, bildlich gesprochen, in das Gehirn der Motte? Die Entschlüsselung der in den Fühlern aktiven Gene ist eine wichtige Grundlage, um herausfinden zu können, wie ein Insekt Reize wahrnehmen kann. Dazu bestimmten die Jenaer Forscher das so genannte Transkriptom der Antennen des Tabakschwärmers, also die Sequenzen der dort aktiven Gene. Demnach verfügt Manduca sexta über 18 spezifische Duftstoff-bindende und 21 chemosensorische Proteine. Die Tabakschwärmer-Männchen verfügen zudem über 68 verschiedene Geruchsrezeptoren, die jeweils an einen Glomerulus (kugelförmiges Nervenbündel) gekoppelt sind.
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Weibchen wiederum haben 70 solcher „Reaktionseinheiten“; die meisten dieser Rezeptoren konnten im Laufe dieser Untersuchung identifiziert werden. Der Geruchssinn ist bei Insekten enorm ausgeprägt. Eine geringe Konzentration an Molekülen in der Luft reicht aus, um von den Antennen der Tiere erfasst zu werden. Die Duftstoffe werden von Rezeptorproteinen in Nervenzellen in den Fühlern erkannt. Hat der Rezeptor ein Duftmolekül gebunden, werden chemische und elektrische Signale erzeugt, die im Gehirn des Insekts verarbeitet werden und schließlich dessen Verhalten bedingen. Neben Rezeptoren kommen weitere in die Geruchswahrnehmung involvierte Proteine ins Spiel, dazu gehören Enzyme und chemosensorische Proteine.
Biomedizinische Fachartikel gratis aus dem Netz
Mit vifabioDOC ist nun eine elektronische Plattform für Veröffentlichungen aus der Biologie gestartet. Die Besonderheit: Alle dort abgelegten Dokumente sind weltweit dauerhaft frei zugänglich.
vifabioDOC versteht sich als Open Access-Repositorium. Jeder Wissenschaftler kann eine Veröffentlichugn im pdf-Format hochladen. Die Publikationen auf vifabioDOC werden automatisch in zahlreichen Datenbanken und Suchmaschinen verzeichnet, auch im Mutterschiff, dem Virtuellen Katalog der Virtuellen Fachbibliothek Biologie (vifabio). Schon jetzt sind über 2.500 Dokumente auf vifabioDOC gespeichert.
| Hintergrund |
Die Virtuelle Fachbibliothek Biologie (vifabio) ist ein Projekt der Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg Frankfurt am Main. Zur Webseite der vifabio: Hier klicken |
vifabioDOC vereinigt zwei Funktionen: Einerseits dient die Plattform der Literatursuche. Andererseits ist vifabioDOC ein Angebot an Autoren biologischer Publikationen. Denn durch die spezielle Fokussierung auf die Biologie entsteht ein Angebot, das von der Fachwelt überregional und international besser wahrgenommen werden kann als etwa ein fachübergreifender Dokumentenserver einer einzelnen Universität. Die Webseiten von vifabioDOC bieten für Autoren darüber hinaus umfassende Informationen rund um das komplexe Themenfeld „Elektronisches Publizieren“. Das Veröffentlichen auf vifabioDOC ist für die Autoren kostenlos; auch Herausgeber von Schriftenreihen und Zeitschriften können die Plattform kostenlos nutzen.
Wie die Klimaanlage der Bakterien funktioniert
Forscher um Victor Sourjik am Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg haben das Funktionsprinzip der Klimaanlage des Darmbakteriums Escherichia coli entschlüsselt.
Ihre Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift Cell (Bd. 145, Ausg. 2, S. 312-321, 15. April 2011) veröffentlicht. Demnach bewegen sich Bakterien je nach Temperatur dorthin, wo die jeweils für diese Temperatur beste Stoffkonzentration vorliegt. Wie bei höheren Organismen ermöglicht diese sogenannte Chemotaxis den Bakterien, Nährstoffquellen in der Umgebung aufzusuchen. Dies beruht auf einer relativ komplexen Strategie, wobei Bakterien die Konzentration chemischer Stoffe entlang ihres Wegs über die Zeit vergleichen und entsprechend ihre Schwimmrichtung anpassen.
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Wochenrückblick: Molekulare Bremse reguliert Schwimmtempo von Darmbakterien |
Die Temperatur beeinflusst sowohl die Schwimmgeschwindigkeit der Bakterien als auch alle chemischen Reaktionsgeschwindigkeiten in dem Chemotaxis-Proteinnetzwerk, das dieser Entscheidungsstrategie zu Grunde liegt. Die aktuelle Untersuchung zeigt, dass sich die Temperatur auf einzelne Teile dieses Netzwerks teils erheblich auswirkt, in der Summe schafft es das Bakterium aber, dass sich alle Veränderungen ausgleichen. Das Chemotaxis-Netzwerk ist am am Ende beinahe perfekt temperaturkompensiert.„Besonders interessant war der Befund, dass die Bakterien sich auf ihre jeweilige Wachstumstemperatur einstellen können“, erläutert Prof. Sourjik. „Das bedeutet, dass Chemotaxis am besten bei der Temperatur funktioniert, bei der die Bakterien gerade wachsen.“ Wie der Heidelberger Wissenschaftler betont, finden sich biologische Prinzipien einfacher Organismen in ähnlicher Form in höheren Organismen. Prof. Sourjik: „Wir gehen davon aus, dass sich in mehrzelligen Lebewesen sehr ähnliche Regelmechanismen entdecken lassen.“