Biologie

„Kalte Füße“ vor der OP?

„Kalte Füße“ vor der OP?

Unter Narkose reagiert der Körper auf sinkende Temperaturen langsamer als sonst. Vor Operationen kühlen Patienten daher schnell aus, was die Heilung beeinträchtigen kann. Katharina Gurk wollte wissen, wie eine solche Hypothermie verhindert werden kann und ob beispielsweise das Alter eine Rolle spielt. Die Jungforscherin wertete die Daten von 167 Operationen des Krankenhauses Spremberg aus. Dort werden Patienten mit vorgewärmten Infusionen oder elektrischen Wärmedecken vor Auskühlung geschützt. Sie stellte fest, dass die prophylaktischen Maßnahmen in 98 Prozent der Fälle eine Hypothermie verhinderten. Patienten, die jünger als 30 Jahre waren oder weniger als 50 Kilogramm wogen, kühlten – auch mit diesen Maßnahmen – besonders schnell aus. Für sie ist ein zusätzlicher Wärmeschutz notwendig.

Der Graus mit dem Jakobs-Greiskraut

Der Graus mit dem Jakobs-Greiskraut

Jakobs-Greiskraut ist eine für Nutztiere giftige Pflanze, die auf Weideflächen wächst und daher von Bauern häufig mit Spritzmitteln bekämpft wird. Gidion Goar Rosing fragte sich, ob es hierzu eine umweltfreundliche Alternative gibt. Seine Idee: Der Landwirt könnte das Unkraut vor der Blüte unterpflügen. Doch gehen die schädlichen Pyrrolizidinalkaloide – kurz PA – aus der Pflanze dann in das Weidegras über? Um das herauszufinden, nahm der Jungforscher Boden- und Pflanzenproben von einer biologisch bewirtschafteten Weide. Das Kraut mischte er in den Boden, ließ darauf Grassamen keimen und analysierte die gewachsenen Halme auf deren PA-Gehalt. Das Ergebnis: Im Gras sind keine giftigen Alkaloide zu finden. Allerdings stieg der pH-Wert im Boden und das Gras keimte später und wuchs schlechter.

Abwägungsverhalten von Physarum polycephalum in binären Entscheidungsmodellen

Abwägungsverhalten von Physarum polycephalum in binären Entscheidungsmodellen

Tobias Henke und Henrik Feuersänger machten sich den Wachstumsmechanismus des Schleimpilzes Physarum polycephalum zunutze, um menschliche Entscheidungsprozesse zu analysieren. Dazu präparierten sie Nährböden von Petrischalen an einer Seite mit schädlichem Salz und der Nahrungsquelle Zucker. Die andere Seite blieb unpräpariert. Dann ließen sie einzellige Schleimpilze in den Petrischalen wachsen und beobachteten, in welche Richtung sie sich ausdehnten. Die Jungforscher fanden heraus, dass sich das binäre Entweder-oder-Schema, das dem Fressverhalten des Pilzes zugrunde liegt, durchaus mit dem komplexen menschlichen Verhaltensmuster vergleichen lässt. Die Ausbreitung der Pilzfäden folgt offenbar ähnlichen Regeln wie die unterbewussten Entscheidungen von Menschen.

Antibiotikaresistenzen in Rohmilchbakterien – die Gefahr aus dem Stall

Antibiotikaresistenzen in Rohmilchbakterien – die Gefahr aus dem Stall

Rohe Kuhmilch enthält Bakterien – das ist ganz natürlich und grundsätzlich unproblematisch. Kritisch wird es, wenn sich gefährliche Stämme ausbilden, die resistent sind gegen Antibiotika. Julia Piazolo und Margaretha Feulner wollten wissen, ob aus bakteriologischer Sicht Milch vom Biohof oder aus einem Großbetrieb gesundheitsverträglicher ist. Sie fanden heraus, dass sich in der Milch vom Biohof, auf dem strenge Richtlinien zur Antibiotikagabe gelten, mehr Keime als in jener aus industrieller Viehhaltung befanden. Doch in der Milch vom Großbetrieb gab es mehr Bakterien resistenter Stämme. Manche erwiesen sich sogar als multiresistent, waren also gegen mehrere gängige Antibiotika immun. Die Jungforscherinnen schließen nun, dass eine strenge Begrenzung der Antibiotikagabe die Resistenzen reduziert.

Bioindikator Bodenfauna: Schadstoffe auf renaturierter Mülldeponie

Bioindikator Bodenfauna: Schadstoffe auf renaturierter Mülldeponie

Daniela von Jerin wohnt in der Umgebung des Naturparks Marienfelde im Süden von Berlin. In der ehemaligen DDR wurde dieses Gebiet 30 Jahre lang als Mülldeponie genutzt. Die Jungforscherin wollte wissen, ob der seinerzeit abgelagerte Abfall auch heute noch schädliche Auswirkungen auf die dort lebenden wirbellosen Tiere hat. Sie nahm Humusproben und fing in mehreren Bodenfallen zahlreiche Insekten ein. Dann verglich sie die Arten und die Anzahl der Tiere mit der wirbellosen Fauna im Boden einer nur 100 Meter entfernten ehemaligen Gärtnerei. Ihre Ergebnisse sind erstaunlich: Die Individuenanzahl der im Humus der Mülldeponie lebenden Arten ist sogar doppelt so hoch wie die im Boden der Gärtnerei.

Das Eiablageverhalten der Cimex lectularius Linnaeus

Das Eiablageverhalten der Cimex lectularius Linnaeus

Bettwanzen leben versteckt in Möbeln, Matratzen und Kleidern, da sie gegen übliche Schädlingsbekämpfungsmittel resistent sind. Lisa-Marie Pumpa wollte herausfinden, was gegen die winzigen Blutsauger hilft. Sie setzte eine Population mehrere Tage Dauerlicht, eine andere Dunkelheit aus und stellte fest, dass die Weibchen ihre Eier lieber im Dunkeln ablegen. Darüber hinaus zeigten ihre Versuche, dass die Insekten Sandpapier der mittleren Körnung P240 meiden, weil sie mit den Fußgelenken hängen bleiben. Wesentlich rauere oder deutlich glattere Laufflächen dagegen können ihre Fortbewegung nicht behindern. Die Empfehlung der Jungforscherin: Dauerbeleuchtung von Ecken und Ritzen und Verkleidungen aus Materialien, die dem P240-Schleifpapier ähneln, könnten den Aktionsradius von Bettwanzen reduzieren.

Den Blutzucker im Blick

Den Blutzucker im Blick

Sara-Luisa Reh hat festgestellt, dass die Pupillen ihrer diabeteskranken Schwester Anja-Sophia bei Unterzuckerung kleiner werden. Das brachte die beiden auf die Idee, eine Brille zu entwickeln, die mithilfe einer integrierten Kamera den relativen Pupillenradius misst. Sie berechnet alle fünf Minuten die Abweichung der Pupillengröße vom Normalwert und gibt bei mehr als 12 Prozent Abweichung ein akustisches Warnsignal. Verbindet Anja-Sophia die Brille via Bluetooth mit ihrem Smartphone, wird sie mittels einer speziellen App vor einer bevorstehenden Unterzuckerung gewarnt. Die Schwestern konnten zeigen, dass die Pupillenverengung ein Frühwarnsignal des Körpers ist – und zwar in einem Stadium, in dem sich der Diabetiker noch selbst helfen kann.

Die Gesangsfrequenz des Hausrotschwanzes (Phoenicurus ochruros) bei Umgebungslärm

Die Gesangsfrequenz des Hausrotschwanzes (Phoenicurus ochruros) bei Umgebungslärm

Viele Vögel singen lauter und mit anderer Frequenz, wenn sie ihr ursprüngliches Habitat verlassen und sich in einem urbanen Lebensraum mit deutlich erhöhter Geräuschkulisse ansiedeln. Jonas Ader, Josija-Simeon Burmeister und Jonathan Kinzel haben dieses Phänomen am Beispiel des Hausrotschwanzes untersucht. Sie zeichneten seinen Gesang an drei unterschiedlich stark lärmbelasteten Standorten in Erfurt und Umgebung auf. Die Auswertung am Computer ergab, dass der sperlingsähnliche Vogel seine Frequenz in der Stadt nicht erhöht. Die Jungforscher vermuten, dass der Hausrotschwanz von Natur aus in hohen Tönen kommuniziert. Da Stadtlärm vor allem in den niedrigen Tonlagen am intensivsten ist, ist der Vogel offenbar nicht zum Frequenzwechsel gezwungen.

Flechten der Gattung Xanthoria als Bioindikator im Obstbau

Flechten der Gattung Xanthoria als Bioindikator im Obstbau

Flechten reagieren empfindlich auf Schadstoffe. Felix Leon Braun wollte wissen, ob sich Flechten der Gattung Xanthoria dazu eignen, die Belastung von Apfelbäumen mit chemischen Spritzmitteln anzuzeigen. Zunächst verglich er den Flechtenbewuchs von Apfelbäumen auf Plantagen, Streuobstwiesen und aus biologischem Obstanbau. Dann brachte er Flechtenproben an unterschiedlich bewirtschafteten Bäumen an und beobachtete über mehrere Monate deren Wachstum. Die Ergebnisse waren deutlich: In den Plantagen mit hohem Spritzmitteleinsatz wuchsen so gut wie keine Flechten, während sich die Organismen auf biozertifizierten Bäumen und Streuobstwiesen gesund entwickelten. Sein Fazit: Xanthoria könnte künftig als lebendes Biosiegel für die chemische Belastung von Äpfeln eingesetzt werden.

Gefahrenanalyse – Pyrrolizidinalkaloide im Honig und die Verbreitung des Jakobskreuzkrautes

Gefahrenanalyse – Pyrrolizidinalkaloide im Honig und die Verbreitung des Jakobskreuzkrautes

Das Jakobskreuzkraut ist ein Unkraut, das wegen seines Gehalts an sogenannten Pyrrolizidinalkaloiden für den Menschen gefährlich sein kann. Jessica Kirchner und Jonas Boukamp wollten wissen, ob die giftigen Alkaloide der Pflanze über Bienen in unseren Honig gelangen können. Mit GPS und einem Geoinformationssystem kartierten sie rund 8 300 Exemplare des Krauts in Greven und Umgebung. Sie fanden es besonders häufig auf Wiesen und Weiden, die regelmäßig landwirtschaftlich bewirtschaftet werden und wo die natürliche Pflanzenwelt gestört ist. Die Jungforscher nahmen bei fünf Imkern Pollenproben und untersuchten sie mikroskopisch auf Pollen des Jakobskreuzkrauts. Dabei zeigte sich, dass Bienen das Unkraut vor allem dann anfliegen, wenn in ihrem Einzugsgebiet kaum andere Blüten zur Verfügung stehen.

Gewässeruntersuchungen mit dem Wasseranalyseboot – der Natur ganz nah

Gewässeruntersuchungen mit dem Wasseranalyseboot – der Natur ganz nah

In der Forschung werden die meisten Proben zur Analyse der Wasserqualität stehender Gewässer von einem Kanu oder Motorboot aus entnommen. Die Boote stören jedoch das Ökosystem und die Probenqualität wird aufgrund aufgewirbelter Feststoffe gemindert. Leon Kausch und Hannah Kramer entwickelten daher ein ferngesteuertes Wasseranalyseboot. Über Sensoren misst es Temperatur, pH-Wert, Leitfähigkeit und Sauerstoffgehalt des Wassers, nimmt Proben und bestimmt die Koordinaten des Messortes über GPS. Mit ihrem Boot untersuchten die Jungforscher die Wasserqualität der „Buga“, eines Badesees in ihrer Heimatregion. Sie konnten zeigen, dass dieses Ökosystem im Sommer aufgrund hoher Konzentrationen an Mikroorganismen und Nährstoffen kippt, es sich aber über Herbst und Winter wieder erholt.

Heilpflanzen – eine Alternative zu herkömmlichen Antibiotika?

Heilpflanzen – eine Alternative zu herkömmlichen Antibiotika?

Gegen Krankheitserreger helfen nicht nur vom Arzt verschriebene Antibiotika, sondern oftmals auch bestimmte Heilpflanzen und Tees. Katharina Gellrich konnte dies anhand ihrer Forschung mit Zistrose, Salbei und grünem Tee belegen. Sie untersuchte dabei die Wirkung der Pflanzen auf verschiedene Bakterienstämme. Ihre Versuche in Petrischalen zeigen, dass Zistrose und grüner Tee das Wachstum der Keime hemmen, weil sie wirksame Inhaltsstoffe wie Flavonoide,Terpene und Aminosäuren enthalten. Allerdings hemmen sie auch die Entwicklung der nützlichen Darmbakterien. Daraus schließt die Jungforscherin: Für einen therapeutischen Erfolg kommt es immer auf den jeweiligen Erreger und auf das Zusammenwirken der natürlichen Wirkstoffe an.

Ich glaube, bei mir piept‘s! – Kommunikation von Mäusen mittels Ultraschall

Ich glaube, bei mir piept‘s! – Kommunikation von Mäusen mittels Ultraschall

Zoë Helene Kindermann hält sich Farbmäuse – die domestizierte Form der Hausmäuse – als Haustiere. Die Jungforscherin wollte wissen, in welchen Situationen die Mäuse mithilfe von Ultraschall kommunizieren, den der Mensch nicht hören kann. Dafür setzte sie die Tiere einzeln und paarweise in ein leeres Aquariumbecken. Anhand eines speziellen Ultraschallmikrofons zeichnete sie die Laute der Mäuse auf, die sie zeitgleich filmte. Erstaunlicherweise zeigten die Auswertungen keinen Unterschied zwischen der Kommunikationsbereitschaft einer einsamen Maus und einer, die auf ein fremdes Tier trifft. Zudem stellte sie fest, dass die jüngste Maus der Gruppe mitteilsamer war als die älteren Tiere und dass die Weibchen oft mit sich selbst kommunizieren.

Inwiefern ausgewählte Faktoren die Ruheposition von Cepaea nemoralis beeinflussen

Inwiefern ausgewählte Faktoren die Ruheposition von Cepaea nemoralis beeinflussen

Schnecken sind faszinierende Gartenbewohner – findet Henrike Lehmann. Um herauszufinden, wie sie den besten Platz für ihre tägliche Trockenruhe finden, hat sie über mehrere Monate Hain-Bänderschnecken im Garten beobachtet. Bei der Trockenruhe verschließen die Weichtiere ihr Gehäuse mit einem dünnen Diaphragma, damit Sonne und Wind den Schleim nicht austrocknen. Die Jungforscherin stellte fest, dass sich die Schnecken am liebsten etwa einen Meter über dem Boden an die Unterseite von Blättern heften. In dieser Höhe sind Büsche und Sträucher dicht genug, um vor Wind und Hitze, aber auch vor Fressfeinden zu schützen. Entscheidend für die Platzwahl ist bei Schnecken die Luftfeuchtigkeit: Sie klettern umso höher, je feuchter das Wetter ist.

Kunststoffe aus der Natur – Untersuchung zur Bildung von Polyhydroxyalkanoaten in Bakterien

Kunststoffe aus der Natur – Untersuchung zur Bildung von Polyhydroxyalkanoaten in Bakterien

Da Biokunststoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe erzeugt und abgebaut werden, sind sie biologisch umweltfreundlicher als herkömmliches aus Erdöl hergestelltes Plastik. Davon sind auch Christoph Griehl und Lorenz Pfordte überzeugt und nahmen das Bioplastik Polyhydroxybuttersäure – kurz PHB – unter die Lupe. Mit einem eigenen Durchflusszellen-Messgerät verfolgten sie die Entstehung der Substanz in Bodenbakterien und analysierten sie mithilfe eines neuen Fluoreszenzfarbstoffs. Um die biologische Abbaubarkeit des Stoffes zu untersuchen, isolierten sie die Polyhydroxybuttersäure aus den Zellen und beobachteten seine Zersetzung sowohl an der Luft als auch unter Sauerstoffausschluss. Es zeigte sich, dass reines PHB am besten an der Luft zersetzt wird – und zwar deutlich schneller als Stroh.

Mikroplastik – die Auswirkungen unseres Abfalls am Beispiel Hediste diversicolor

Mikroplastik – die Auswirkungen unseres Abfalls am Beispiel Hediste diversicolor

Mikroplastik hat eine schädliche Wirkung auf im Meer lebende Tiere und Mikroorganismen. Helene Sophia Radloff, Johanna Clara Romahn und Felix Jan Engelhardt fanden heraus, dass sich die Menge der im Wasser schwebenden Plastikteilchen durch die sogenannte Bioturbation verringert. Dabei transportieren Organismen wie der grabungsaktive Seeringelwurm Hediste diversicolor bei Futtersuche und Fortbewegung die kleinen Partikel durch verzweigte Gänge in tiefere Sedimentschichten im Meeresboden. Die drei Jungforscher zeigten in umfangreichen Experimenten mit künstlichem Sediment und zerkleinerten Zahnbürstenborsten, dass Mikroplastik der Nahrungskette auf diese Weise zunächst entzogen wird. Andererseits reichert es sich so im Boden an und wird dort zur unsichtbaren Gefahr.

Ökologische Untersuchungen an limnoterrestrischen Tardigraden

Ökologische Untersuchungen an limnoterrestrischen Tardigraden

Stefan Kemmerich faszinieren Bärtierchen. Die weniger als einen Milimeter großen Lebewesen mit acht Beinen können extreme Trockenzeiten in einem todesähnlichen Schlaf überleben. Dazu reduzieren sie den Wassergehalt ihres Körpers auf ein Minimum und regeln den Stoffwechsel herunter. Der Jungforscher untersuchte das Vorkommen von Bärtierchen in Moosen, wo der Wassergehalt oft extremen Schwankungen unterliegt. Er stellte fest, dass insbesondere Licht und Feuchtigkeit die Zusammensetzung der Bärtierchengemeinschaften bestimmen, während die Art des Mooses darauf nur geringen Einfluss hat. Die meisten Exemplare fand er bei mittleren Licht- und Feuchtigkeitswerten – bei Bedingungen also, die die anspruchslosen Bärtierchen als optimal empfinden.

Steinzeitantibiotika? Weitere Betrachtungen zur antibiotischen Wirkung des Birkenporlings

Steinzeitantibiotika? Weitere Betrachtungen zur antibiotischen Wirkung des Birkenporlings

Warum trug die berühmte Gletschermumie Ötzi Birkenporlinge bei sich? Elias Lenz ist überzeugt, dass der Pilz in der Jungsteinzeit als Heilmittel – beispielsweise gegen Entzündungen – verwendet wurde. Um die antibiotische Heilkraft des Birkenporlings zu belegen, züchtete der Jungforscher ihn in verschiedenen Flüssigkulturen, stellte Extrakte daraus her und überprüfte deren Wirkung auf Schimmel und Bakterien. Er stellte fest, dass der Pilz tatsächlich das Wachstum einiger Mikroorganismen hemmt. Allerdings hängt es stark vom Kulturmedium ab, welche Menge an antibiotisch aktiven Stoffen der Birkenporling enthält: Je mehr Zucker ihm für das eigene Wachstum zur Verfügung steht, umso eher bildet er Substanzen gegen feindliche Mikroben.

Auswirkung von verschiedenen Lichtspektren auf die Bildung von ausgewählten Sekundärmetaboliten

Auswirkung von verschiedenen Lichtspektren auf die Bildung von ausgewählten Sekundärmetaboliten

Der Stoffwechsel von Pflanzen wird durch das Lichtspektrum, dem sie ausgesetzt sind, stärker beeinflusst als bislang angenommen, wie Alexander Rotsch herausgefunden hat. Er bestrahlte kleine Ackerschmalwand-Pflänzchen mit rot- und mit blaulastigen LED-Lampen. Danach extrahierte er verschiedene Stoffwechselprodukte und identifizierte diese anhand ihrer Masse. Er fand dabei auch zwei Substanzen, deren Lichtabhängigkeit bisher unbekannt war. Es zeigte sich, dass die Ackerschmalwand unter Blaulicht mehr Substanzen bildet, die gefährliche Keime abwehren können. Die Lichtzusammensetzung, so das Resümee des Jungforschers, spielt also eine wichtige Rolle für die chemischen Abwehrkräfte von Pflanzen.

Biotisch oder abiotisch – Welche Faktoren beeinflussen die Individualentwicklung amerikanischer Sumpfkrebse?

Biotisch oder abiotisch – Welche Faktoren beeinflussen die Individualentwicklung amerikanischer Sumpfkrebse?

Von amerikanischen Sumpfkrebsen ist bekannt, dass es große und kleine, scheue und besonders aggressive Exemplare gibt. Undine-Sophie Deumer und Alexander Wirtz wollten wissen, wie es zu diesen extremen Unterschieden kommt. Ihre Versuche mit mehreren Populationen junger Sumpfkrebse zeigten: Tiere, die in der Gruppe aufwachsen, entwickeln sich schnell und unterscheiden sich stark in Größe und Verhalten. Isoliert aufwachsende Krebse dagegen bleiben klein und scheu. Daraus folgern die beiden, dass die Konkurrenz als biotischer Faktor innerhalb einer Gruppe den größten Einfluss auf die Individualentwicklung hat. Der Stärkste dominiert, schwache und wenig aktive Krebse haben dagegen keine großen Überlebenschancen.

Brillenschafe – genetische Untersuchungen einer alten Haustierrasse

Brillenschafe – genetische Untersuchungen einer alten Haustierrasse

Brillenschafe sind robust, genügsam und gute Fleischlieferanten. Sie sind aber auch vom Aussterben bedroht. Nora Siefert hat vier Exemplare aus dem Peiner Ökogarten auf deren Reinrassigkeit und genetische Vielfalt hin untersucht, um herauszufinden, ob sich die Schafe zur Züchtung eignen. Darüber hinaus fragte sie sich, ob mit ihnen der Genpool der Schafrassen erweitert werden kann. Die Jungforscherin nahm Proben aus der Mundschleimhaut der Tiere und analysierte das Erbgut mit etablierten biochemischen Methoden im Hinblick auf sechs ausgewählte DNA-Sequenzen. Es gelang ihr, für alle untersuchten Schafe spezifisches Erbgut und die Verwandtschaft untereinander nachzuweisen. Ob sich eine Zucht lohnt, vermag sie allerdings nicht zu sagen, da die untersuchte Herde dafür zu klein war.

CO2 als Produkt der alkoholischen Gärung – Klimakiller oder wertvolle Ressource?

CO2 als Produkt der alkoholischen Gärung – Klimakiller oder wertvolle Ressource?

Bei der alkoholischen Gärung entsteht nicht nur ein weithin begehrtes Genussmittel, sondern als Abfallprodukt auch Kohlendioxid. Dieses Gas kann das Wachstum von Algen und Pflanzen beschleunigen, aus denen sich Biokraftstoffe erzeugen lassen. Simon Schöntube kam auf die Idee, diese beiden Prozesse zu koppeln: In einem Gärballon setzte der Jungforscher Apfelsaft mithilfe von Hefe in Alkohol und Kohlendioxid um. Das Gas leitete er dann in eine Kultur mit Grünalgen und untersuchte unter dem Mikroskop deren Vermehrung. Je mehr Kohlendioxid vorhanden ist, so sein Ergebnis, desto schneller wachsen die Algen. Auf diese Weise ließe sich also die Produktion von Bioethanol mit der von Algentreibstoff sinnvoll und effizient verbinden.

Der Blutzucker im Laufe des Zyklus

Der Blutzucker im Laufe des Zyklus

Der Menstruationszyklus beeinflusst die Insulinempfindlichkeit von Diabetikerinnen. Wie aber hängen Zyklus, Blutwerte und Hormonspiegel zusammen? Das wollten Sara-Luisa und Anja-Sophia Reh herausfinden. Die Schwestern werteten über mehrere Monate die Blutzuckerwerte und Insulingaben von Anja-Sophia aus und stellten fest: In der ersten Hälfte des Zyklus steigt die Wirksamkeit des Insulins im Körper bis zum Eisprung an, danach sinkt sie wieder. Aus den gemessenen Werten entwickelten die Jungforscherinnen zunächst eine mathematische Formel und daraus eine App. Nach Eingabe der persönlichen Daten teilt das Programm täglich mit, wie sehr eine Diabetikerin ihre Insulindosis senken oder erhöhen sollte. Anja-Sophia hat dank der App stabilere Blutzuckerwerte und kann starke Schwankungen vermeiden.

Schluss mit Obstfliegen – Konstruktion einer leistungsstarken Fliegenfalle

Schluss mit Obstfliegen – Konstruktion einer leistungsstarken Fliegenfalle

Die Fruchtfliege Drosophila melanogaster liebt überreife Früchte und findet die besten Brutplätze vor allem über ihren Geruchssinn. Das fanden Florian Albert, Dustin Beyer und Daniel Körsten heraus. Sie experimentierten mit einer einfachen Fliegenfalle aus Kunststoffbechern. Darin boten sie den Insekten unterschiedlich reife Obstsorten sowie Hefe, Essig und Rotwein an. Die statistische Auswertung ergab: Am liebsten mag die aus Westafrika stammende Drosophila reife Bananen und Hefe, fremde Kost wie Weintrauben dagegen verschmäht sie. Wer Fruchtfliegen fangen will, nutzt also am besten ein Banane-Hefe-Gemisch als Lockstoff – und die selbst gebaute und preiswerte Trichterfalle der drei Jungforscher. Sie hatte im Vergleich eine höhere Fangquote als komplizierte, handelsübliche Produkte.

Die Biene auf dem Land. Ein Lehrkonzept für Schullandheime

Die Biene auf dem Land. Ein Lehrkonzept für Schullandheime

Laura Dunse liebt Bienen. Und sie ist überzeugt davon, dass sich auch andere junge Menschen für diese faszinierenden Insekten begeistern lassen. Zu diesem Zweck entwickelte die Jungforscherin einen fünftägigen Lehrplan für Grundschüler, die sich auf Klassenreise in einem Schullandheim befinden. Mithilfe von Rätseln, Filmen, Bastelarbeiten sowie Ausflügen zur Obstwiese und zum Imker können Lehrer damit viel Spannendes über das Leben der Bienen und ihre große Bedeutung für die Natur vermitteln. Ein Praxistest im Schullandheim Wellsdorf war bereits erfolgreich: Besonders das Erlebnis, einem richtigen Imker über die Schulter zu schauen, hinterließ bei den Zehnjährigen großen Eindruck.

Die Immobilisierung von Grünalgen in einer Alginat/SiO2-Matrix für die Anwendung als Biosensor

Die Immobilisierung von Grünalgen in einer Alginat/SiO2-Matrix für die Anwendung als Biosensor

Schwermetalle wie Kupfer sind Gift für Wasserorganismen. Diesen Umstand nutzte Felix Römisch, um einen Biosensor zu entwickeln, der Gewässerbelastungen aufspüren kann. Er verteilte verschiedene Mikroalgen sehr fein in einem chemisch stabilen Gel und trug es mithilfe einer winzigen Spritze und eines Nanoplotters auf Testträgern auf. Seine Idee: Je mehr schädliches Kupfer im Wasser ist, umso langsamer wachsen die Algen und umso geringer ist die natürliche Fluoreszenz der Zellen. Durch seine Messungen mit einem Fluoreszenzmikroskop fand der Jungforscher heraus, dass nicht alle Algen gleich empfindlich auf Kupfer reagieren. Für die Stabilität des Sensors spielt vor allem eine Rolle, wie das Algengel aufgetragen wird und in welchem Kultivierungsmedium die lebenden Zellen eingebettet sind.

DNAzyme 2.0 – Katalyse chemischer Reaktionen im DNA-Doppelstrang

DNAzyme 2.0 – Katalyse chemischer Reaktionen im DNA-Doppelstrang

DNA trägt nicht nur das Erbgut, sondern kann in Form künstlich erzeugter Fragmente auch chemische Reaktionen katalysieren. Diese sogenannten DNAzyme bestehen aus einem einzigen Molekülstrang und sind somit recht instabil. Zudem ist ihre Herstellung teuer. Max Schwendemann entwickelte daher die Idee, ein DNAzym in das Erbgut von Bakterien einzubauen, um es biotechnisch preisgünstig zu vermehren. Dafür verlängerte er den Strang des DNAzyms und zwang ihn durch eine bestimmte Abfolge der molekularen Bausteine in eine kreuzförmige Struktur. Der katalytisch aktive Teil wird dabei nach außen gestülpt und kann frei agieren. Den neuartigen Katalysator vermehrte der Jungforscher in E. coli-Bakterien. Am Beispiel der Synthese eines technisch wichtigen Kunststoffs soll das DNAzym sein Können unter Beweis stellen.

Elektromagnetische Strahlung von Handys und WLAN – beeinflusst sie Pflanzenwachstum und Schimmelbildung?

Elektromagnetische Strahlung von Handys und WLAN – beeinflusst sie Pflanzenwachstum und Schimmelbildung?

Handys und WLAN sind mittlerweile ein fester Bestandteil unseres Alltags. Die Informationen werden bei dieser Technik über hochfrequente elektromagnetische Felder übertragen. Nach wie vor sorgen sich Menschen, ob diese Funkwellen gesundheitsschädlich sein könnten. Vor diesem Hintergrund wollten Felicia und Marie-Luise Michallek wissen, ob sich eine Wirkung der elektromagnetischen Felder auf Pflanzenzellen belegen lässt. In ihrem Forschungsprojekt platzierten die beiden Keimlinge von Kresse, Bohnen und Erbsen in der Nähe eines WLAN-Routers sowie von ausgewählten Mobiltelefonen verschiedener Generationen. Im Ergebnis ihrer Untersuchungen sind sie der Auffassung, einen negativen Einfluss der Funkwellen etwa auf Keimung, Wachstum, Blattentwicklung und Wasserverbrauch nachweisen zu können.

Lebendiger Dünger – Können Mikroorganismen Pflanzenwachstum fördern?

Lebendiger Dünger – Können Mikroorganismen Pflanzenwachstum fördern?

Dünger und Pestizide gelten in der Intensivlandwirtschaft als unverzichtbar. Meret Kaliske ist der Ansicht, dass sich die notwendige Menge an Chemie durch den Einsatz bestimmter Mikroorganismen jedoch verringern lässt. Sie nahm Bodenproben von verschiedenen Feldern und bestimmte deren Nährstoffgehalt. Einige der Proben versetzte sie mit dem Bakterium Bacillus amyloliquefaciens, von dem bekannt ist, dass es das Pflanzenwachstum fördert. Andere Proben behandelte sie zusätzlich mit dem Herbizid Glyphosat. Dann ließ sie Maiskörner darauf keimen. Nach sieben Tagen war klar: Die Bakterien können dank ihrer Enzyme die Nährstoff- und Wasserversorgung der Keimlinge verbessern und das Wurzelwachstum fördern. Glyphosat dagegen hemmt die Keimung und stört den Stoffwechsel des Bacillus, sodass dessen positive Wirkung verloren geht.

Ökologie und Gefährdung des einheimischen Steinkrebses

Ökologie und Gefährdung des einheimischen Steinkrebses

Der einheimische Steinkrebs ist vom Aussterben bedroht. Daher wollte Felix Bender wissen, wie man die seltenen Tiere besser schützen kann und wie ein optimales Gewässer für den Krebs aussieht. Er untersuchte zwei Bäche in der Nähe von Koblenz, in denen Steinkrebse vorkommen, und analysierte an zehn Stellen die Inhaltsstoffe im Wasser. Sein Resultat: Die rund acht Zentimeter großen Gliederfüßer brauchen kühle, flache Gewässer mit viel Kies und Steinen als Rückzugsorte. Zudem sind sie empfindlich gegen eine hohe Nitrat- und Ammoniumbelastung. Als besten Schutz für die Spezies empfiehlt der Jungforscher weitgehend isolierte Lebensräume. Nur dann ist sicher, dass die tödliche Krebspest, die gebietsfremde Arten nach Deutschland eingeschleppt haben, die heimischen Steinkrebse nicht noch weiter dezimiert.

Ölbildenden Mikroorganismen auf der Spur

Ölbildenden Mikroorganismen auf der Spur

Algen verwandeln beim Wachstum klimaschädliches Kohlendioxid in energiereiche Bioöle, die sie in ihren Zellen speichern. Christoph Griehl und Bogdan Sergyeyev erfanden eine Methode, mit der sich ölreiche Algenarten aufspüren und analysieren lassen – und zwar, ohne die Organismen zu zerstören. Die beiden isolierten verschiedene Algen aus Bodenproben und aus dem Dorfteich im sachsen-anhaltinischen Piethen, die sie mit dem Fluoreszenzfarbstoff Nilrot einfärbten. Da sich der Farbstoff spezifisch an die Fettbausteine in den Zellen bindet, leuchten die Algen umso intensiver, je mehr Öle und Fette sie beim Wachstum bilden. Durch ihre Messungen mit einem selbst konzipierten Fluorimeter fanden die beiden Jungforscher heraus, dass langsam wachsende Arten besonders viel Öl herstellen.

Optimierung der Beeinflussung des Stoffwechsels einer Mikroalge durch externe Faktoren

Optimierung der Beeinflussung des Stoffwechsels einer Mikroalge durch externe Faktoren

Axel Schlindwein und Corinna Nowak fanden heraus, dass Grünalgen besonders viele energiereiche Fette und Öle bilden, wenn ihnen bestimmte Nährstoffe fehlen. Sie ließen Algen unter Zugabe verschiedener Nährmedien über vier Wochen in einem selbst konstruierten Plattenreaktor wachsen. Dann analysierten sie die Proben fotometrisch und chromatografisch. Das Ergebnis: Bei einem Mangel an Stickstoffsalzen wachsen die Zellen zwar langsamer, produzieren aber doppelt so viel Fettsäure. Verantwortlich dafür ist ein bestimmtes Enzym, das die Fettsynthese bei Mangelernährung beschleunigt. Durch genetische Veränderungen, so glauben die beiden Jungforscher, könnte man die Algen dazu bringen, die gebildeten Fettsäuren kontinuierlich auszuscheiden. Daraus ließe sich beispielsweise Biokraftstoff herstellen.

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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