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Die schnellste Ameise der Welt

17.10.2019 | Um als Ameise in der Mittagshitze der Sahara zu überleben, sind besondere Fähigkeiten nötig: Die Insekten müssen oft lange Strecken zurücklegen, wenn sie die raren Nahrungsquellen – dabei handelt es sich meist um in der Hitze verendete Insekten – aufspüren wollen. Als wahre Wüstenflitzer und schnellste Ameisenart der Welt hat sich die saharische Silberameise (Cataglyphis bombycina) herausgestellt: Obwohl es ihr gedrungener Körperbau nicht vermuten lässt, erreicht sie deutlich höhere Geschwindigkeiten als verwandte, größere Wüstenameisenarten. Mittels Videoaufzeichnungen haben Ulmer Forschende um den Leiter des Instituts für Neurobiologie, Professor Harald Wolf, den Laufstil der Silberameisen unter verschiedenen Bedingungen analysiert. Dabei maßen die Forschenden in der heißen Wüstensonne Spitzengeschwindigkeiten von bis zu 0,855 Meter pro Sekunde (m s-1). Somit legen die Silberameisen pro Sekunde 108 Mal ihre eigene Körperlänge zurück! Diese Ameisenart macht bis zu 47 Schritte in der Sekunde und schwingt ihre Beine mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1400 mm s-1 in der Sekunde. Sie zeigen eine annähernd perfekte Koordination: Die drei zusammengehörigen Beine arbeiten beinahe synchron, wodurch die Körpermasse gleichmäßig verteilt wird. Jedes Bein berührt den Boden nur 7 Millisekunden lang. Dieser besondere Laufstil mag sich durch den Lebensraum der Silberameisen erklären: Sie bewegen sich auf Sanddünen und müssen das Risiko minimieren, einzusinken.

more_grey DOI:10.1242/jeb.213660


Taktgeber für die Siesta

04.10.2019 | Wie Licht, Photorezeptoren und innere Uhren der Taufliege zusammenarbeiten, erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) schon seit Langem am Lehrstuhl für Neurobiologie und Genetik. Jetzt haben die Lehrstuhlinhaberin Charlotte Förster und ihr früherer Mitarbeiter Matthias Schlichting (jetzt an der Brandeis University, Massachusetts, USA) neue und überraschende Details dieses Zusammenspiels entschlüsselt. Für ihre Studie haben die Wissenschaftler mit unterschiedlichen Exemplaren von Taufliegen gearbeitet. Zum Einsatz kamen gesunde Tiere, Tiere ohne Augen und Tiere, denen bestimmte Sehfarbstoffe, sogenannte Rhodopsine, des Auges fehlten. Sie wurden in den Experimenten im Labor unterschiedlichen Lichtverhältnissen ausgesetzt: Bei einer konstanten Tagesdauer von 24 Stunden verlängerten die Forscher die Helligkeitsphase in Zwei-Stunden-Schritten von zwölf bis maximal 20 Stunden und beobachteten dabei die Aktivitätsmuster der jeweiligen Fliegengruppen. Dabei zeigt sich, dass sich mit der Länge der Helligkeit die Aktivität der Tiere verändert. Anschließend untersuchten die Wissenschaftler noch, über welche Wege das Lichtsignal ins Gehirn der Taufliege und von dort zu den Uhrneuronen gelangt. Dabei zeigte sich, das das Gesamtsystem enorm plastisch ist. Diese neuronale Plastizität ist notwendig, damit sich die Tiere schnell an unterschiedliche Bedingungen anpassen können.

more_grey DOI: org/10.1016/j.cub.2019.08.033


Eigen und doch fremd

17.09.2019 | Induzierte pluripotente Stammzellen, kurz iPSC, sind ein vielversprechender Weg, den Mangel an menschlichen Spenderorganen zu überwinden. iPSC entstehen aus Körperzellen, zum Beispiel Hautzellen, die Ärzte dem Patienten entnehmen, anschließend im Labor zu Stammzellen reprogrammieren und dann zu jedem gewünschten Zelltyp weiter züchten. Professor Dr. Sonja Schrepfer, Wissenschaftlerin des Deutschen Zentrums für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK) am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, und ihr Team haben nun herausgefunden, dass sich die Stammzellen genetisch verändern, während sie im Labor zum gewünschten Zelltyp heranwachsen. Beim anschließenden Einsetzen des neu gezüchteten Zellgewebes zurück in den Patienten stößt dessen Immunsystem sie deshalb ab. Als Konsequenz müssen die Patienten nach einer Transplantation von Gewebe aus iPSC lebenslang Medikamente einnehmen, die eine Immunantwort unterdrücken, sogenannte Immunsuppressiva. Sie verhindern zwar die Abstoßung, verursachen aber auch beträchtliche Nebenwirkungen. Um diese Abstoßung zu verhindern, arbeiten die Forschern nun intensiv daran, den Zellen eine Art Tarnkappe zu geben und dem Körper des Patienten somit vorzugaukeln, dass die im Labor hergestellten Zellen seine eigenen sind.

more_grey DOI: 10.1038/s41587-019-0227-7


Vogelgezwitscher besteht aus kombinierten Lauten

11.09.2019 | Wissenschaftler der Universitäten Zürich, Exeter, Warwick, Macquarie und New South Wales gingen der Frage nach, ob Tiere die kombinatorische Fähigkeit besitzen, bedeutungslose Laute in Signale – sprich: Wörter – zusammenzusetzen. Sie untersuchten die Rufe des Rotscheitelsäblers (Pomatostomus ruficeps) – einem Vogel, der im australischen Outback in sozialen Gruppen lebt. Bestimmte Rufe des Rotscheitelsäblers sind aus zwei unterschiedlichen Lauten zusammengesetzt: «A» und «B». Je nach Verhalten scheinen die Vögel diese in einer bestimmten Reihenfolge zu kombinieren. Durch systematisches Vergleichen testeten die Wissenschaftler, welche der Elemente von den Vögeln als unterschiedliche bzw. als gleiche Laute wahrgenommen werden und konnten so bestätigen, dass die Rufe in zwei wahrnehmbare Laute aufgeteilt werden können, die in unterschiedlichen Anordnungen über beide Rufe hinweg verwendet werden. Es ist das erste Mal, dass Bausteine, die wenn kombiniert eine Bedeutung erzeugen, in einem nichtmenschlichen Kommunikationssystem experimental nachgewiesen werden konnten. Die Studie gibt somit Einblicke, wie sich das hochentwickelte kombinatorische Lautsystem der menschlichen Sprache in frühen Phasen entwickelt haben könnte. Bild: Niall Stopford

more_grey DOI: 10.1073/pnas.1819513116


Was Nervenzellen unverwechselbar macht

04.09.2019 | Unser Gehirn besteht aus hunderten, wenn nicht sogar tausenden verschiedenen Arten von Nervenzellen, die durch ihre individuellen Eigenschaften unsere Hirnfunktionen steuern. Aber wie schaffen es die verschiedenen Typen von Zellen, ihre vielfältigen Eigenschaften auszubilden? Die Forschungsgruppe von Prof. Peter Scheiffele am Biozentrum der Universität Basel konnte nun in einer genomweiten Analyse nachweisen, dass das sogenannte alternative Spleissen zu einer Bandbreite von verschiedenen Varianten einzelner Proteine führt, mit der sich schliesslich auch die Nervenzellen voneinander unterscheiden lassen. Dieses Repertoire an Spleissvarianten in einer Nervenzelle bestimmt dabei massgeblich ihre Identität und Funktion. Selbst nah verwandte Zelltypen produzieren unterschiedlichste Spleissvarianten. Besonders variantenreich sind dabei die Proteine an neuronalen Kontaktstellen – den Synapsen, welche die Weiterleitung und Verarbeitung von Informationen vermitteln. Damit steuert der Spleiss-Prozess auch die Funktion des gesamten neuronalen Netzwerks im Gehirn. Bild: Biozentrum, Universität Basel.

more_grey DOI: 10.1038/s41593-019-0465-5

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Cell Imaging-Techniken, die es erlauben, die Zelle als kleinste lebensfähige Einheit zu untersuchen und komplexe Vorgänge im Inneren der Zelle oder eines Zellverbundes sichtbar zu machen, werden immer ausgefeilter. Neben der klassischen Licht-, Fluoreszenz- und Elektronen mikroskopie, die z. B. Untersuchungen zur Zellstruktur oder zur Expression und Lokalisation markierter Proteine in fixierten Zellen ermöglichen, können heute durch vielfältige Kombinationen von genetischen und biochemischen Methoden physiologische Prozesse in lebenden Zellen und sogar Organellen sowie einzelne Proteine live erfasst werden. Hintergrundbild: Menschliche Zelle mit Nucleus und Tubulin. Credit: Matthew Daniels. CC BY 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0

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