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Titelbild NR 6/2016: Haare der Blumennessel Loasa pallida. Die Interaktionen zwischen Pflanzen und Tieren haben zu einer Reihe von Anpassungen geführt, die je nach dem Charakter der Beziehung unterschiedlich ausgebildet sind und auf Seite der Pflanzen zu einer Vielzahl raffinierter zellulärer Strukturen geführt haben (vgl. Kurzbericht S. 314). Auf dem Titelbild sind höchst unterschiedlich ausgebildete Pflanzenhaare auf der Blattunterseite von Loasa pallida zu sehen. Die zu den vorwiegend neotropisch verbreiteten Loasaceae (Blumennesselgewächse) gehörende Pflanze weist zum einen Haare mit warzenförmigen Noppen und scharfen Widerhaken auf, die zur Feindabwehr dienen, ferner finden sich mehrzellige Drüsenhaare sowie nadelförmige Brennhaare. Letztere haben zur Namengebung beigetragen und erinnern stark an die Brennhaare der Brennnessel (Urtica). Wie diese sind sie hohl und weisen an ihrem Ende eine kleine, knopfartige Verdickung auf , die bei Berührung abbricht, so dass eine Art Injektionsnadel vorliegt, über die Weidegängern unangenehm nesselnde Substanzen verabreicht werden.
Wie der Botaniker Maximilian Weigend (Professor am Nees-Institut für Biodiversität der Pflanzen an der Universität Bonn) mit seinen Kollegen aus den Instituten für Mineralogie und Anorganische Chemie herausfand, enthalten die Brennhaare jedoch nicht wie bei der Brennnessel glasartiges Silicium (SiO2). Vielmehr sind sie – wie auch die Hakenhaare – aus einem Cellulose-Grundgerüst aufgebaut, in das nanokristallines Calciumphosphat (Apatit) eingelagert ist. Die Apatit-Verstärkung beschränkt sich auf Zonen besonderer Beanspruchung, wie die farbcodierte, rasterelektronenmikroskopische Aufnahme deutlich macht: Bereiche mit einem steigenden Gehalt an Phosphor und Calcium erscheinen gelb bis rot, Bereiche, in denen diese Elemente nur in geringer Menge vorhanden sind oder fehlen, grün. Interessanterweise vermögen verwandte Arten der Gattungen Blumenbachia und Caiophora neben den mit Calciumphosphat verstärkten Brennhaaren auch Haare mit Widerhaken aus glasartigem Silicat auszubilden. Die Biomineralisation steht offensichtlich unter genetischer Kontrolle. Es handelt sich um den ersten Nachweis von Calciumphosphat, dem Hauptbestandteil von Zähnen und Knochen, als strukturgebende Komponente in Pflanzen. Das Calciumphosphat-Cellulose-Biokompositmaterial könnte möglicherweise auch für bionisch inspirierte Materialien in der Medizin (etwa als Zahnersatz, für die Gesichtschirurgie) interessant werden.
[H.-J. Ensikat, T. Geisler, M. Weigend, Sci. Rep. 6, 26073; doi: 10.1038/srep26073 (2016). – Photo H.-J. Ensikat, M. Weigend/Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn]
 

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Hans-Ulrich Keller::

    Das Vibrieren der Raumzeit – Gravitationswellen und ihre Entdeckung
     
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    Roland Glaser: 
    Die Blut-Hirn-Schranke, eine hochsensible Grenzstation
     
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    Mathematische Modelle in der Biologie – Das Wachstum von Insekten theoretisch betrachtet
     
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    Simultane Detektion von ­verschiedenen Zellstrukturen im Fluoreszenz-Mikroskop
    Frühe Eukaryoten aus China
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Jost Lemmerich:
Politik und Werbung für die Wissenschaft. Das Harnack-Haus der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften in Berlin-Dahlem

Jörg Sommer, Michael Müller (Hrsg.):

Unter 2 Grad?
Was der Klimavertrag wirklich bringt

Klaus Sander (Hrsg): 
Peter Berthold erzählt. – Das Auerhuhn
 

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    BIOMAX 32
   
Max-Heft der Max-Planck-Gesellschaft München, Frühjahr 2016

Christina Beck
Gefiederte Großstädter − und ihr anderes Verhalten (nicht nur zur Paarungszeit)
 
     
   
     
   
   

Das Vibrieren der Raumzeit – Gravitationswellen und ihre Entdeckung

Am 11. Februar 2016 wurde der erste direkte Nachweis von Gravitationswellen bekanntgegeben. Vorangegangen war eine jahrzehntelange Suche nach Anzeichen für feinste temporäre Veränderungen der Geometrie des Raumes, die Einstein aus seiner Allgemeinen Relativitätstheorie abgeleitet hatte. Der Nachweis wurde nur möglich dank Lasertechnik, die in einem Instrument zum Einsatz kam, das schon einmal eine bedeutende Rolle im Zusammenhang mit der Relativitätstheorie gespielt hatte, als es um den Nachweis der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit ging, einem Michelson-Interferometer. Für den speziellen Zweck wurde seine Sensitivität durch den Einbau von Fabry-Perot-Röhren entscheidend verstärkt, um die Weglängenunterschiede, die beim Durchlaufen einer Gravitationswelle hervorgerufen werden, nachweisen zu können.
 

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Die Blut-Hirn-Schranke, eine hochsensible Grenzstation

Die Neuronen des zentralen Nervensystems müssen in intensiven Austausch mit Blutgefäßen stehen, die sie mit Sauerstoff und Energie versorgen, andererseits müssen sie vor störenden Einflüssen wie pH-Schwankungen oder Toxinen und Xenobiotika abgeschottet sein. Diese Barriere- und Transportfunktion übernimmt die von den Endothelzellen gebildete Blut-Hirn-Schranke, die zusammen mit den mit den Gefäßen assoziierten Zellen einen als neurovaskuläre Einheit bezeichneten Zellkomplex bildet. Kenntnisse über das Zusammenwirken dieser Zellen führen zu einem besseren Verständnis der Pathogenese neurogenerativer Krankheiten und eröffnen die Möglichkeit gezielter pharmakologischer Eingriffe.
 

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Mathematische Modelle in der Biologie – Das Wachstum von Insekten theoretisch betrachtet

Als Gliederfüßer (Arthropoden) weisen Insekten ein Exoskelett auf, das nicht mitwachsen kann, so dass es in ihrer Entwicklung zu einem schubweisen Wachstum mit Häutungen kommt, mit eine definierten Zahl aufeinanderfolgender Jugendstadien. Erst mit der letzten Häutung wird das geschlechtsreife Adultstadium (Imago) erreicht, das nicht mehr weiter wächst. Der phasenartige Entwicklungsablauf eignet sich gut für eine mathematische Modellierung des Wachstums, die zu einem Hilfsmittel in der angewandten Entomologie werden könnte..
 

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