Biologie

Vorkommen der Wasseramsel in der Rhön

Vorkommen der Wasseramsel in der Rhön

Wie groß sind die Bestände der Wasseramsel in der thüringischen Rhön? Von 2016 bis 2018 erkundeten Lisa Denner, Sophia Schwarz und Clara Marie Schneider an acht Flussläufen das Vorkommen dieses Singvogels. An einigen Standorten nahmen sie auch Wasseranalysen vor. Im Rahmen von 20 Exkursionen fanden sie heraus, dass die Wasseramsel in dem Mittelgebirge zwar beheimatet ist, wiewohl sie dort nicht allzu häufig vorkommt. Die Jungforscherinnen wiesen nach, dass die Tiere sich vor allem in den Bereichen ansiedeln, wo die Wasserqualität gut und wo zudem eine natürliche Ufervegetation vorhanden ist. Wichtigster Faktor für die Verbreitung sind jedoch die Nistmöglichkeiten. Kontrollen von Nistkästen zeigten, dass diese gut angenommen werden. Für Landschaftsplaner sind dies hilfreiche Erkenntnisse.

Der Einfluss von Lärmbelästigung im Schulalltag auf die Konzentration

Der Einfluss von Lärmbelästigung im Schulalltag auf die Konzentration

Das Ergebnis erscheint überraschend: Schüler können sich besser konzentrieren, wenn eine gewisse Lautstärke herrscht. Negin Moghiseh entwickelte für ihre Mitschüler aus verschiedenen Altersklassen Konzentrationsaufgaben, die diese bei unterschiedlicher Lärmkulisse lösen mussten. Dabei zeigte sich, dass ein Schallpegel um 70 Dezibel zu den besten Ergebnissen führte. Dieses Phänomen trat aber nur dann auf, wenn der Lärm so unspezifisch war, dass die Probanden keine einzelnen Wörter heraushören konnten. Bestanden die Hintergrundgeräusche dagegen aus Gesprächen der Klassenkameraden, wurden die Mitschüler abgelenkt. Die Jungforscherin erklärt sich ihre Beobachtungen damit, dass unspezifische Geräusche für ein optimales Aufmerksamkeitsniveau sorgen und somit höchstmögliche geistige Leistungsfähigkeit ermöglichen.

Der Einfluss von Mikroplastik auf Pflanzen des maritimen Ökosystems

Der Einfluss von Mikroplastik auf Pflanzen des maritimen Ökosystems

Mikroplastik in Flüssen und Meeren ist eine große Gefahr für Meeresbewohner. Friedrich Richard Gamp und Julian Karimi fanden heraus, dass die winzigen Partikel nicht nur für Tiere, sondern auch für Wasserpflanzen schädlich sind. Die beiden ließen im Experiment die Alge Caulerpa taxifolia, die überall in Gewässern vorkommt, unter Zugabe kleinster Plastikpartikel aus PET-Getränkeflaschen wachsen. Nach zehn Tagen war das Ergebnis eindeutig: Das Mikroplastik setzte den Pflanzen deutlich zu. Die Algen waren viel kleiner und bildeten weniger Chlorophyll als Vergleichsproben. Ab einer bestimmten Partikelkonzentration starben sie sogar ab. Die Jungforscher vermuten, dass das Mikroplastik über die normale Wasseraufnahme eindringt und Zellstrukturen schädigt oder Transportwege verstopft.

Die Gesänge der Wiese entschlüsseln

Die Gesänge der Wiese entschlüsseln

Verschiedene Heuschreckenarten auf einer Wiese zu erfassen ist schwer, da sich die Spezies mitunter sehr ähneln. Falco Eigner entwickelte eine Systematik, die eine Unterscheidung der Tiere anhand ihrer Laute ermöglicht. Mit einem eigentlich zur Erfassung von Fledermäusen entwickelten Gerät nahm er Messungen zu Impulsdauer, Impulsanzahl, Pulsanzahl, Versabständen und Hauptfrequenz der Gesänge vor. So konnte er für jede Heuschreckenart ein individuelles Profil erstellen. Bei einzelnen Merkmalen gab es zwar noch Überschneidungen, in ihrer Gesamtheit reichten die erfassten Messgrößen aber aus, um die Arten treffsicher zu unterscheiden. Somit können nun bei ökologischen Gutachten Heuschreckenarten eindeutig identifiziert werden, ohne dass anatomische Merkmale der Tiere erfasst werden müssen.

Die Honigbiene als Indikator für die Pestizidbelastung norddeutscher Flora und Fauna

Die Honigbiene als Indikator für die Pestizidbelastung norddeutscher Flora und Fauna

Jaron Bardenhagen, Sofie-Marie Wiese und Annik Krohn befassten sich in ihrem Forschungsprojekt mit dem aktuellen Bienensterben, für das Pflanzenschutzmittel mitverantwortlich gemacht werden. Sie fragten sich, wie stark Bienen und Honig im norddeutschen Raum mit chemischen Spritzmitteln belastet sind. Um dies zu klären, analysierten die drei regionale Bienen- und Honigproben mithilfe des sogenannten Elisa-Tests. Die Ergebnisse bestätigen ihre Befürchtungen: Keine der Honigproben war frei von Spritzmitteln. Als besonders belastet erwiesen sich die analysierten Landbienen. Bei ihnen fanden die Jungforscherinnen auch das umstrittene Pestizid Glyphosat, was auf häufigen Einsatz des Unkrautvernichters auf norddeutschen Feldern hinweist.

Die Rotfärbung an Blättern des Stinkenden Storchschnabels – eine Ursachenforschung

Die Rotfärbung an Blättern des Stinkenden Storchschnabels – eine Ursachenforschung

Der Stinkende Storchschnabel besitzt gefiederte Blättchen, die oft nicht grün, sondern rot sind. David Haney, Dominik Kanzler und Michael Merk fanden heraus, welche Funktion die Rotfärbung hat: Sie schützt die Pflanze vor zu starker Sonneneinstrahlung, wenn der Fotosyntheseapparat überlastet ist. Die Pigmente, Anthozyane genannt, fangen schädliche freie Radikale ab, die durch zu viel UV-Licht in der Zelle entstehen. Die Jungforscher verglichen verschiedene Standorte des Stinkenden Storchschnabels in ihrer Heimatregion, setzten Jungpflanzen Sonne und Trockenheit aus und analysierten Zusammensetzung und Konzentration der Anthozyane mikroskopisch wie auch chromatografisch. Nach ihren Experimenten können sie ausschließen, dass die Rotfärbung eine Alterserscheinung ist oder vor Austrocknung schützt.

DNAzyme als neuer Ansatz zur Regulierung von PAD4 bei der Entstehung von Rheuma

DNAzyme als neuer Ansatz zur Regulierung von PAD4 bei der Entstehung von Rheuma

Das Protein PAD4 steht im Verdacht, eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von rheumatoider Arthritis zu spielen. DNAzyme wiederum sind dafür bekannt, die Synthese von Proteinen zu hemmen. Tobias und Leon Stadelmann synthetisierten 164 verschiedene dieser einzelsträngigen DNA-Moleküle. Im Labor untersuchten sie, ob diese die als Botenstoff dienende mRNA so schneiden können, dass die Biosynthese des vermutlich schädlichen Proteins verhindert wird. Bei knapp der Hälfte der untersuchten DNAzyme stellten die Jungforscher eine Schneidereaktion fest, 14 Varianten machten sogar mehr als 80 Prozent des Botenstoffs unschädlich. Nun gibt es Hoffnung, dass DNAzyme sich auch in Zellkulturversuchen als wirksamer gegen PAD4 erweisen könnten als die bekannten PAD4-Hemmer.

Epigenetische Krebstherapie bei Darmkarzinomen

Epigenetische Krebstherapie bei Darmkarzinomen

Lagern sich Methylgruppen an bestimmten Stellen im Erbgut an, stört das die Regulierung der Gene, was im schlimmsten Fall zu Krebs führen kann. Jana Alt und Maide Özdemir wollten in ihrem Forschungsprojekt herausfinden, ob der Hemmstoff DAC diese falsche Methylierung von Genen verhindern kann. Dazu ließen sie zwei verschiedene Typen von Darmkrebszellen wachsen – einmal mit und einmal ohne DAC. Anschließend untersuchten die Jungforscherinnen mit modernen biotechnologischen Methoden mehrere Gene der Krebszellen. Demnach hemmt das Therapeutikum die Methylierung tatsächlich. Allerdings fiel den beiden auf, dass eine Zellart stark, die andere nur schwach auf DAC anspricht. Ihre Empfehlung: Es ist sehr wichtig, den Typ der Tumorzelle genau zu untersuchen, um die Behandlung anpassen zu können.

Experimentelle Untersuchungen zum Milbenbefall von Hühnern

Experimentelle Untersuchungen zum Milbenbefall von Hühnern

Milben im Hühnerstall sind eine Plage. Sie schwächen die Vögel und übertragen Krankheiten. Patrick Riegner entdeckte Ersatzstoffe für umweltbelastende Insektizide. Im Labor und in einem Stall mit 100 Hühnern testete er Essig und ätherische Öle in unterschiedlichen Konzentrationen. Anschließend nahm er mit einem Klebeband Proben von den Sitzstangen und zählte unter dem Mikroskop die noch lebenden Milben. Vor allem die ätherischen Öle waren tödlich, da sie das Nervensystem der Parasiten stören. Auch höher konzentrierte Essigsäure, die länger wirkt als Öle, setzte ihnen zu. Resümee des Jungforschers: Seine Mittel stellen – in der richtigen Menge und bei regelmäßigem Einsatz – eine echte Alternative dar. Allerdings sind Milben hart im Nehmen. Auch nach der Behandlung waren die Sitzstangen nicht milbenfrei.

Extraktion und Detektion von Gluten in Lebensmitteln

Extraktion und Detektion von Gluten in Lebensmitteln

Menschen, die auf Gluten in Lebensmitteln allergisch reagieren, sind in ihrer Ernährung stark eingeschränkt. Die Unsicherheit, ob das Klebereiweiß in Gerichten enthalten ist, die sie nicht selbst zubereitet haben, erfordert von den Betroffenen ein hohes Maß an Zurückhaltung. Helfen kann hier ein Glutentest. Doch der Nachweis mit gekauften Antikörpern funktioniert schlecht, wie Janika Müller feststellen musste. Daher entwickelte sie ein eigenes Verfahren, indem sie ein Molekül synthetisierte, das einem Antikörper ähnlich ist, aber über bessere Eigenschaften verfügt. Bringt man dieses auf einer Messspitze auf, sind einfache und kostengünstige Tests möglich, zumal die Spitze sogar mehrere Proben hintereinander analysieren kann. So könnte das Projekt der Jungforscherin den Weg für einen alltagstauglichen Gluten-Schnelltest bereiten.

Gehirnwellen als Indikator zur Bewertung des Lernumfeldes in der Schule

Gehirnwellen als Indikator zur Bewertung des Lernumfeldes in der Schule

Jolanda Schumann setzte sich zum Ziel herauszufinden, was im Unterricht in den Köpfen ihrer Mitschüler vor sich geht: Sind sie gerade konzentriert, abgelenkt oder gar gelangweilt? Und warum? Dazu verkabelte sie jeweils fünf Schüler der Klassen 8, 10 und 11 mit professionellen EEG-Headsets und verfolgte am Laptop die sogenannten Gamma-Wellen. Diese Hirnwellen sind beim Nachdenken und Lernen aktiv. Sie stellte fest, dass sich die Probanden nur sehr kurz, etwa 20 Sekunden lang, konzentrieren konnten. Besonders aufmerksam waren sie, wenn etwa Versuche gezeigt wurden. In den ersten beiden Schulstunden war die Konzentration zudem geringer als später am Tag. Die Jungforscherin rät Lehrkräften daher, schwierigen Unterrichtsstoff kurz und prägnant zu vermitteln, am besten nicht gleich am frühen Morgen.

Inaktivierung des Antibiotikums Chloramphenicol

Inaktivierung des Antibiotikums Chloramphenicol

Das Antibiotikum Chloramphenicol wird von Biotechnologen im Labor zur Unterscheidung von Bakterien verwendet. Allerdings ist es im Laborabfall selbst nach einer Hitzebehandlung noch aktiv und kann so in die Umwelt gelangen. Marik Müller untersuchte, ob das Antibiotikum durch ein Enzym, die Cm-Hydrolase, entschärft werden kann. Er stellte das Enzym in einer genetisch verbesserten Variante in E. coli-Bakterien her und isolierte es. Bei Zugabe des hydrolasehaltigen Extrakts zu nicht resistenten Bakterien war deren Wachstum minimal verlangsamt. Daraus schließt der Jungforscher, dass sein Enzym das Chloramphenicol effizient spaltet. Da man für diese Spaltung keine anderen Hilfsmoleküle, sondern nur Wasser benötigt, wäre das Enzym als Zusatz zu Laborabfällen geeignet.

Insektenpathogene Pilze und ihr Potenzial, Kunststoff biologisch abzubauen

Insektenpathogene Pilze und ihr Potenzial, Kunststoff biologisch abzubauen

Mikroplastik, kleinste Kunststoffteilchen, kann man nicht nur in unseren Ozeanen finden. Noch größer sind die Mengen, die sich auf landwirtschaftlichen Böden ansammeln. Auf der Suche nach einem Weg, Böden von Mikroplastik zu befreien, stieß Christos Assiklaris auf Pilze, die im biologischen Pflanzenschutz eingesetzt werden. Der Jungforscher zeigte, dass man mit den Mikroorganismen nicht nur schädliche Insekten bekämpfen kann, sondern dass sich damit auch der Kunststoff Polyurethan abbauen lässt. Sollten sich seine Ergebnisse auf das Freiland oder Kläranlagen übertragen lassen, könnte dies ein entscheidender Schritt im Kampf gegen Mikroplastik sein. Zudem könnte Kunststoffabfall als Rohstoff für die pilzbasierten Pflanzenschutzmittel umweltfreundlich entsorgt werden.

Kartierung des Fledermausvorkommens in Kirchen des Landkreises Pfaffenhofen im Sommer 2018

Kartierung des Fledermausvorkommens in Kirchen des Landkreises Pfaffenhofen im Sommer 2018

Einige Fledermausarten sind gefährdet. Josef Henn wollte daher wissen, wie es um die Bestände in seiner Heimatregion steht. Dazu kartierte er die Vorkommen der Säugetiere in 31 Kirchen. Er erfasste die Hangplätze und protokollierte andere Indikatoren. Seine Daten verglich er mit einer Studie aus dem Jahr 1999, in der bereits die gleiche Region untersucht worden war. So konnte er zeigen, dass sich die Bestände positiv entwickelten: Der Anteil der von Fledermäusen besiedelten Kirchen stieg von 63 auf 87 Prozent. Allerdings verschob sich die Artenverteilung: Während früher das Große Mausohr dominierte, überwog nun die Population des Langohrs. Der Jungforscher konnte erstmals Kirchen identifizieren, in denen beide Arten vorkommen. Er vermutet, dass dies der Erfolg regionaler Naturschutzaktivitäten ist.

Kleine Hausbiogasanlage: der bessere Komposter!

Kleine Hausbiogasanlage: der bessere Komposter!

Silas Caspersen und Pete Labetzsch leben auf dem Land und sind daher vertraut mit dem Thema „Biogasanlagen“. Da die gängigen Großanlagen nicht für den Privatgebrauch geeignet sind, bauten die Jungforscher einen beheizbaren Kleinreaktor, der häuslichen Biomüll und Gartenabfälle in energiereiches Methangas verwandelt. Knifflig dabei war die richtige Zubereitung der Biomasse, die homogenisiert und mit Gülle verdünnt werden muss. Die beiden stellten fest, dass die Mikroorganismen im Kleinreaktor besonders Äpfel und Rasenschnitt gut verwerten können. Ihr Prototyp, davon sind sie überzeugt, wäre auch für Entwicklungsländer interessant, weil er an die Umgebungstemperatur angepasst werden kann und sauberes Gas beispielsweise zum Kochen liefert.

Programm zum Schätzen des Inzuchtkoeffizienten

Programm zum Schätzen des Inzuchtkoeffizienten

Im Tal des Flusses Tollense in Mecklenburg-Vorpommern wurden seit den 1990er Jahren Knochen gefunden, die auf eine blutige Schlacht in der Bronzezeit hinweisen. Von einigen der Getöteten konnte Genmaterial sichergestellt werden. Kerrin Bielser analysierte die vorhandenen DNA-Daten, um den Grad der Inzucht unter den beteiligten Personen festzustellen. Zu diesem Zweck schrieb sie ein Programm in der Sprache R, das umfangreiche Statistiken nutzt. Die Berechnungen offenbarten, dass die Krieger nur in geringem Maße verwandt waren. Daraus schließt die Jungforscherin, dass die Krieger aus unterschiedlichen Regionen stammten und sich für die Kämpfe offenbar organisiert hatten. Allerdings war die Anzahl der untersuchten Individuen noch relativ gering, sodass die Aussage durch weitere Analysen gefestigt werden müsste.

Rekombinante Proteinexpression in E. coli zur Untersuchung des Wirkmechanismus von Vaspin

Rekombinante Proteinexpression in E. coli zur Untersuchung des Wirkmechanismus von Vaspin

Bei Diabeteskranken ist es wichtig, dass das gespritzte Insulin möglichst lange wirkt. Vaspin gehört zu den Eiweißstoffen im Körper, die positiven Einfluss auf den Zucker- und Insulinstoffwechsel haben: Es blockiert ein bestimmtes Enzym, das Insulin im Körper abbaut. Clemens Hörhold wollte wissen, an welcher Stelle Vaspin an das Enzym koppelt und ob die hemmende Wirkung gesteigert werden kann. Er stellte eine Mutation des natürlichen Proteins her, indem er eine Aminosäure austauschte. Diese Variante vermehrte er in E. coli-Bakterien. Im Anschluss konnte der Jungforscher das körpereigene mit dem mutierten Vaspin vergleichen. Seine biochemischen Analysen zeigten, dass die Mutante eine effektivere Hemmwirkung hat und den Abbau von Insulin im Körper verlangsamen kann.

Untersuchungen über die Libellenfauna des NSG Hanfteich

Untersuchungen über die Libellenfauna des NSG Hanfteich

Bereits seit 2011 erfasst Meike Terlutter die Libellenbestände im Naturschutzgebiet Hanfteich im Kreis Steinfurt. Dabei dokumentiert sie Funde von abgeworfenen Häuten der Tiere und protokolliert, welche Libellenarten auf dem Areal leben. Bislang ließen sich 39 Spezies nachweisen, wobei sich zeigte, dass sich die Fauna je nach Wasserstand des Teichs verändert. Die 21 Kontrolltermine im Jahr, die die Jungforscherin zunächst wahrnahm, waren auf Dauer aber nicht zu schaffen. Daher prüfte sie anhand ihrer Daten, ob das Artenspektrum auch mit weniger Vor-Ort-Besuchen vollständig zu erfassen ist. Ihr Ergebnis: Fünf bis acht Termine zu den richtigen Jahreszeiten sind ausreichend. Effizient organisiert hat die wegen ihrer Dauer besonders wertvolle Beobachtungsreihe nun bessere Chancen, weitergeführt zu werden.

Brotherstellung mit Konsequenzen?

Brotherstellung mit Konsequenzen?

Immer mehr Menschen vertragen kein Gluten. Paul Dietz und Yannick Knösel fanden dafür eine mögliche Erklärung: Die Glutenunverträglichkeit könnte eine unerwünschte Folge im Rahmen des normalen Prozesses der Getreidezüchtung sein. Die Jungforscher isolierten aus 30 Weizensorten der vergangenen 100 Jahre Erbgut und verglichen dieses mittels biotechnologischer Methoden miteinander. Ihre Analysen zeigten, dass Weizen seit rund 30 Jahren mehr sogenannte Glutenine im Klebereiweiß enthält als in den Jahrzehnten zuvor. Glutenine sind zuständig für die Teigfestigkeit beim Brotbacken, da sie ein stabiles Gerüst ausbilden. Die durch Zucht veränderte Zusammensetzung der Klebereiweiße sorgt also für luftiges Brot und Gebäck, ist aber womöglich der Grund für die vermehrten Unverträglichkeiten gegenüber vielen Getreidemehlen.

Bestimmung des Rostocker Stadtklimas mithilfe von Flechten als Bioindikatoren

Bestimmung des Rostocker Stadtklimas mithilfe von Flechten als Bioindikatoren

Rostock gilt als Stadt mit besonders guter Luft. Svea Lübke, Frieda Engel und Franziska Masberg wollten herausfinden, ob das tatsächlich stimmt. Die Jungforscherinnen untersuchten an 42 Standorten den Bewuchs von Ahornbäumen und Linden mit unterschiedlichen Flechtenarten. Denn Flechten reagieren als sogenannte Bioindikatoren sensibel auf Luftschadstoffe, Hitze und Trockenheit. Die drei stellten fest, dass das Stadtklima in den Randgebieten besser als in der dicht besiedelten Innenstadt und in der Nähe von Hauptstraßen ist, wo an Bäumen oft weniger Flechtenarten gedeihen. Im Übrigen hat Rostock zahlreiche Frischluftschneisen und Parks, die negative Auswirkungen durch Flächenversiegelung und zunehmenden Verkehr ausgleichen. Man kann in Rostock daher besser durchatmen als in vielen anderen Städten.

Was hilft überprüfbar bei Pickeln und Akne? 2.0

Was hilft überprüfbar bei Pickeln und Akne? 2.0

Akne kann einem ganz schön die Laune vermiesen. Johanna Carolin Kardorff hat selbst die Erfahrung gemacht, dass frei verkäufliche Anti-Pickel-Mittel nur wenig helfen. Aber stimmt das generell? Die Jungforscherin testete an 24 Leidensgenossen aus ihrem Sportverein verschreibungspflichtige sowie frei verkäufliche Präparate und verglich jeweils die Wirkung. Nur vom Arzt verschriebene Mittel verbesserten Fett- und Feuchtigkeitswerte der Haut und linderten die Akne. Kosmetikprodukte dagegen hielten ihre Versprechen nicht. Betroffene sollten je nach Jahreszeit verschiedene Produkte verwenden, da die Haut im Sommer feuchter und fettiger ist als im Winter. Preiswerte Messgeräte zur Hautdiagnose zu Hause empfiehlt die Jungforscherin nicht, da sie keine zuverlässigen Daten liefern.

Bitterstoffrezeptorgen hTAS2R38 – Genmutationen steuern den Geschmackssinn

Bitterstoffrezeptorgen hTAS2R38 – Genmutationen steuern den Geschmackssinn

Rosenkohl schmeckt einem – oder eben nicht. Dazwischen gibt es in der Regel nichts. Grund für diese sehr gegensätzliche geschmackliche Wahrnehmung des Gemüses und anderer Kohlsorten durch viele Menschen ist ein bestimmter Geschmacksrezeptor. Kleine Unterschiede in dessen DNA-kodierter Proteinsequenz entscheiden, ob wir den Bitterstoff Phenylthiocarbamid (PTC) schmecken oder nicht. Bislang waren nur „Schmecker“ und „Nicht-Schmecker“ bekannt. Die drei Jungforscherinnen beobachteten jedoch bei einem Selbsttest, dass eine von ihnen PTC intensiv bitter, eine nur leicht bitter und eine gar nicht schmeckte. Sie erforschten das Phänomen und entdeckten dabei die weitere, bislang unbekannte genetische Variante des „Halb-Schmeckers“. Ihre Ergebnisse könnten bei Unverträglichkeiten zu einer Verbesserung der individuellen Ernährungsempfehlungen beitragen.

Das MembranPoti – lichtgesteuerte Protonenkanäle für einstellbare Membranleitfähigkeit

Das MembranPoti – lichtgesteuerte Protonenkanäle für einstellbare Membranleitfähigkeit

Damit Zellen überleben können, muss der molekulare Energiespeicher Adenosintriphosphat (ATP) immer wieder neu gebildet werden. Teresa Augustin, Felix Kohlmeier und Stefanie Mrozinski untersuchten, ob sich diese Neubildung von außen steuern lässt. Durch Mutation von Eiweißen erzeugten die Jungforscher in Bakterien Kanäle, die positiv geladene Ionen in beide Richtungen durch die Zellmembran schleusen und die ATP-Bildung hemmen. Da dieser neue Transportweg von Licht abhängt, wird der Energiehaushalt der Zellen durch Beleuchtung gesteuert. Zusätzlich erstellten die drei ein mathematisches Modell, das die Veränderung der ATP-Herstellung gezielt vorhersagen kann. Mit diesem molekularen Werkzeug könnten Abläufe im Energiestoffwechsel künftig genauer untersucht, gebremst oder auch angetrieben werden.

Dehybridisierung von Tomaten

Dehybridisierung von Tomaten

Tomaten aus dem Supermarkt sind in aller Regel Hybride – also Früchte, die durch Kreuzung verschiedener Sorten entstanden sind und zumeist nicht nachgezüchtet werden können. Niklas Mansfeld und Fridolin Dankers wollten herausfinden, ob sich diese Kreuzungen nicht doch für die weitere Pflanzenzucht eignen. Sie pflanzten Mutter- und Tochtergenerationen verschiedener Cocktailtomaten unter gleichen Bedingungen an und analysierten im Labor Inhaltsstoffe, Form und Farbe. Die Jungforscher stellten fest, dass sich heutige Hochleistungssorten tatsächlich nur bedingt weiterzüchten lassen. Lediglich die erste Folgegeneration war noch geeignet zum Verzehr und für lange Transporte. Spätere Nachkommen schmeckten jedoch fade, wenig fruchtig und waren kürzer haltbar.

Die intelligente Pflanze – Elektrophysiologie der Venusfliegenfalle

Die intelligente Pflanze – Elektrophysiologie der Venusfliegenfalle

Haben Venusfliegenfallen Nervenbahnen oder gar ein Gehirn? Christoph Schütze, Sarah Schnöge und Fabian Obermair wollten wissen, was genau die Bewegungen der Falle steuert. Die Pflanze besitzt feine Sinnesborsten auf der Blattoberseite, deren Berührung winzige elektrische Ströme auslöst. Die drei Jungforscher analysierten dieses Aktionspotenzial mit verschiedenen Apparaturen und ermittelten Amplitude sowie Dauer eines künstlich erzeugten Schließbefehls. Mit ihren Experimenten fanden sie heraus, dass sich die Fangblätter mit einer hohen Geschwindigkeit von zehn Millimetern pro Sekunde bewegen. Außerdem kann die Pflanze echtes Futter von einem Fehlalarm unterscheiden: Damit sich die Blätter schließen, sind zwei Impulse im maximalen Abstand von 20 Sekunden nötig.

Die Larven der Großen Wachsmotte und ihre Fähigkeit, Polyethylen abzubauen

Die Larven der Großen Wachsmotte und ihre Fähigkeit, Polyethylen abzubauen

Viele Plastikabfälle bestehen aus Polyethylen (PE) und werden in der Natur nur sehr langsam abgebaut. Anny Maria Gora und Prisca Sofia Weider hatten in den Medien gelesen, dass Larven der Großen Wachsmotte das PE offenbar fressen. Die beiden fragten sich, ob diese Berichte stimmen, und setzten Larven der Wachsmotte in Bechergläser, die sie mit Folie unterschiedlicher Plastiksorten und verschiedener Dicke verschlossen. Innerhalb von zwölf Tagen hatten die Larven in alle Deckel Löcher gefressen – besonders schnell bei PE-Kunststoffen und dünnen Folien. Der erhöhte CO2-Ausstoß belegte, dass die Tiere den Kunststoff tatsächlich verdauen, denn CO2 entsteht beim biologischen Abbau von Plastik. Allerdings bevorzugten die Larven natürliches Futter, sobald sie wieder in Freiheit waren. PE und andere Kunststoffe scheinen sie nur im Notfall zu fressen.

Effizientere Mineralstoffaufnahme von Nutzpflanzen durch VA-Mykorrhiza

Effizientere Mineralstoffaufnahme von Nutzpflanzen durch VA-Mykorrhiza

Viele Landpflanzen leben in Symbiose mit sogenannten VAM-Pilzen, denn durch die weit ver- zweigten fadenförmigen Zellen der Mykorrhizapilze können sie wichtige Mineralstoffe effizienter aufnehmen. Laura Holecek wollte wissen, wie stark der Einfluss dieser Pilze auf Wachstum und Gesundheit von Pflanzenkulturen tatsächlich ist. Ihre Wachstumsversuche mit Paprika und Weizen belegen: Eine Infektion mit VAM-Pilzen tut allen Pflanzen gut. Sie sind gesünder, kräftiger und wachsen besser. Allerdings ist Weizen weniger auf VAM-Pilze angewiesen, da er selbst über ausgeprägte Feinwurzeln verfügt. Paprika dagegen benötigt die Symbiose. Diese erleichtert dem Nachtschattengewächs vor allem die Aufnahme der Nährstoffe Phosphat und Zink.

Einfluss von Koffein auf das Wurzelwachstum der Küchenzwiebel Allium cepa

Einfluss von Koffein auf das Wurzelwachstum der Küchenzwiebel Allium cepa

Ann-Christin Belzer schätzt die anregende Wirkung von Kaffee, Tee oder Cola. Aber wirkt das Koffein als Wachmacher eigentlich auch in Pflanzen? Die Jungforscherin ließ Küchenzwiebeln in verschiedenen Koffeinlösungen über mehrere Tage Wurzeln ziehen und dokumentierte deren Längenwachstum. Je mehr Koffein enthalten war, umso langsamer bildeten sich Wurzeln aus. Die hemmende Wirkung führt die Jungforscherin darauf zurück, dass Koffein die Konzentration von Calcium-Ionen in den Zellen senkt. Calcium ist bei Pflanzen für Zellwachstum und Zellteilung lebenswichtig. Ob jedoch wirklich nur das Koffein die Wurzeln kurzhält, ist letztlich schwer zu sagen, da alle getesteten Getränke eine Vielzahl von Substanzen enthalten, die auf das Zellwachstum Einfluss nehmen können.

Experimentelle Untersuchungen zum Milbenbefall von Hühnern 2018

Experimentelle Untersuchungen zum Milbenbefall von Hühnern 2018

Milben werden in Hühnerfabriken chemisch bekämpft, weil sie das Geflügel schwächen und Krankheiten übertragen. Rückstände der Pestizide gelangen jedoch häufig in die Hühnereier. Patrick Riegner zeigte, dass man die Parasiten auch mit ungiftigen Wirkstoffen wie Essig oder ätherischen Ölen bekämpfen kann. Bei seinen Versuchen in einem kleinen Stall mit 20 Hühnern verringerten Essigwasser, Minzöl und mineralisches Kieselgur den Milbenbefall auf den Sitzstangen besonders gut. Die Stoffe wirkten sogar besser als das herkömmliche Pestizid. Die Säure im Essigwasser, so vermutet der Jungforscher, dringt durch die Tracheenöffnungen der Milben ein und zerstört die Proteine in den Zellen. Kieselgur lässt die Parasiten austrocknen. Die Berechnungen des Jungforschers zeigen, dass natürliche Gegenmittel zudem nicht teurer sind als chemische.

Reizreaktionsverarbeitung des Schleimpilzes – am Beispiel des Physarum polycephalum

Reizreaktionsverarbeitung des Schleimpilzes – am Beispiel des Physarum polycephalum

Schleimpilze sind bislang wenig erforscht, obwohl sie in beinahe allen Wäldern vorkommen. Dank der Forschungsarbeit von Anna Lia Schicktanz, Florian Merx und Mara-Sophie Montag ist über einen Vertreter der Gruppe, nämlich Physarum polycephalum, jetzt mehr bekannt. Die drei Jungforscher untersuchten Ausbreitung und Reizwahrnehmung des Einzellers. Mithilfe von Versuchsschalen, Fotobox und digitalem Bildverarbeitungsprogramm beobachteten sie sein Wachstum über einen Zeitraum von fünf Tagen. Sie fanden heraus, dass der Pilz sich am liebsten von Stärke ernährt, in rotem Licht gut gedeiht und pH-neutrale Böden bevorzugt. Überrascht hat die Jungforscher, dass der Schleimpilz nicht zufällig auf Nahrung stößt, sondern sich gezielt in Richtung Futterquelle schiebt und dabei den kürzesten Weg wählt. Er kann also Reize wahrnehmen und verarbeiten.

Schneckenschleim als Alternative zu herkömmlichen Antibiotika

Schneckenschleim als Alternative zu herkömmlichen Antibiotika

Schneckenschleim ist zäh und wenig appetitlich. Lisa Hausdorf aber kann dem Schleim viel Gutes abgewinnen. Sie fand heraus, dass das natürliche Gleitmittel der Schnecken gegen gefährliche Bakterien wirkt. Zudem testete sie die bakterizide Wirkung von Schleim verschiedener Schneckenarten an sechs Bakterienstämmen und stellte fest: Insbesondere gramnegative Keime werden in ihrem Wachstum gehemmt oder gar abgetötet. Viele menschliche Krankheitserreger zählen zu den gramnegativen Bakterien, deren Resistenzen gegen gängige Antibiotika immer mehr zunehmen. Daher schließt die Jungforscherin aus ihren Versuchen, dass Wirkstoffe aus Schneckenschleim die Basis für dringend notwendige Alternativen zu herkömmlichen Antibiotika sein können.

Verfahrensentwicklung zur thermografischen Brustkrebsdiagnostik

Verfahrensentwicklung zur thermografischen Brustkrebsdiagnostik

Jährlich erkranken mehr als 70 000 Frauen in Deutschland an Brustkrebs. Aus diesem Grund nehmen Millionen von Frauen jedes Jahr zur Früherkennung am Mammografie-Screening teil. Doch das Diagnoseverfahren ist umstritten, weil es sowohl mit einer psychischen Stresssituation als auch mit einer Belastung durch Röntgenstrahlen einhergeht. Jule Thaetner suchte daher nach einer Alternative. Sie entwickelte ein thermografisches Verfahren, bei dem Krebszellen mit Wärmebildaufnahmen von gesunden Zellen unterschieden werden. Ihre Methode testete sie zunächst an tierischen Proben. In einer ersten klinischen Studie mit Patientinnen konnte sie anschließend zeigen, dass sich Krebstumore mittels Thermografie nachweisen lassen. Noch ist ihr Verfahren allerdings nicht präzise genug für eine zuverlässige Früherkennung von Krebs.

Projekte, die sich mit der belebten Umwelt befassen, gehören ins Fachgebiet Biologie

Jungforscherinnen und Jungforscher können zum Beispiel Mikroorganismen 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

  • Biochemie
  • Biophysik
  • Immunologie
  • Mikrobiologie
  • Neurowissenschaft
  • Ökologie
  • Pflanzenwissenschaften
  • Virologie
  • Zellbiologie
  • Zoologie

Welche Projekte passen nicht ins Fachgebiet Biologie?

Wird etwa ein Gewässer 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. Dies gilt auch für Projekte, die gegen die gültigen Tierschutzrichtlinien verstoßen.

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