Nachrichten 2016

Bislang gestaltete sich die gentechnische Veränderung des wohluntersuchten Modelorganismus Chlamydomonas reinhartii als schwierig. Neue Geninformationen nutzte die einzellige Grünalge meist nicht im gewünschten Umfang oder verlor die Information über die Zeit sogar wieder. Ein Team um Professor Ralph Bock vom Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam hat nun einen Algenstamm identifiziert, der besser mitarbeitet. Die Forscher haben zunächst die Geninformation optimiert, die dazu genutzt werden könnte Antikörper für das HI-Virus in Algen produzieren zu lassen, so dass sie von den Algen „verstanden“ und in das entsprechende Protein übersetzt werden kann. Hierfür wurde die Sequenz des Gens so verändert, dass sie Eigenschaften des Algenerbguts aufweist. „Außerdem haben wir einen Algenstamm gezüchtet, der die fremden Gene besser ablesen kann“, erklärt Juliane Neupert, Wissenschaftlerin in Golm. Das fremde, optimierte Gen, das als potentieller Bestandteil für einen AIDS-Impfstoff gilt, wurde daraufhin in den neuen Algenstamm eingefügt, um diese Kombination auf ihre Praxistauglichkeit zu prüfen. „Wir konnten eine optimierte p24-Genvariante herstellen, die wir mit Hilfe gentechnischer Methoden in den verbesserten Chlamydomonas-Stamm eingebaut haben“, erklärt Rouhollah Barahimipour, Erstautor der Studie. „Die Alge war nun tatsächlich in der Lage dieses verbesserte Gen abzulesen und das p24-Protein anzureichern“, bestätigt er. Sobald ein AIDS-Impfstoff gefunden ist, besteht nun die Möglichkeit diesen in der einzelligen Alge schnell und effizient zu produzieren. Damit können die Vorteile einer algenbasierten Medikamentenherstellung genutzt werden. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden im Fachjournal Plant Molecular Biology.
Quelle: MPI f. Molekulare Pflanzenphysiologie

Während der Tagung der Sektion Phykologie in der Deutschen Botanischen Gesellschaft fanden turnusgemäß Wahlen statt. Zunächst entlastete die Mitgliederversammlung den alten Vorstand einstimmig. Ebenfalls einstimmig wurden – wie auch alle anderen Ämter – Dr. Regine Jahn (BGBM, Berlin) zur neuen ersten Vorsitzenden und Professorin Maria Mittag (Uni Jena) zur stellvertretenden Vorsitzenden gewählt. Neu im Amt ist seit 7. März Schriftführer Professor Andreas Holzinger (Uni Innsbruck) wohingegen Schatzmeisterin Dr. Maike Lorenz (SAG) im Amt bestätigt wurde. Als neue Besitzerinnen sind Professorin Claudia Büchel (Uni Frankfurt) und als neue Graduiertenvertreterin Dr. Karin Glaser (Uni Rostock) gewählt. Neuer Vertreter vom europäischen Dachverband FEPS ist Professor Peter Kroth (Uni Konstanz). Die vier neuen Köpfe kamen in den Vorstand der Sektion, da sich die bisherigen Amtsinhaber, Professor Ulf Karsten, Dr. Inka Bartsch, PD Dr. Burkhard Becker und Dr. Christina Bock nach mehreren Amtsperioden nicht mehr zur Wahl gestellt hatten. Zum Dank für die geleistete Arbeit überreichte Regine Jahn diesen leckere Präsente.
zum amtierenden Vorstand der Sektion

Das Plankton der Ozeane, das Sonnenlicht als Energiequelle nutzt, setzt mehr der aufgenommenen Energie wieder frei als es in den Aufbau körpereigener Substanz steckt. Wie amerikanische und koreanische Biologen im Fachmagazin Science beschreiben, gibt das an der Basis der Nahrungskette stehende Phytoplankton etwa 60 % der aufgenommenen Energie als Wärme ab und steckt nur 35 % in den Biomasseaufbau; der Rest wird als Fluoreszenz abgestrahlt. Das hat die Forschenden überrascht, denn bislang war man davon ausgegangen, dass es genau umgekehrt sei und dass die Primärproduzenten mehr als die Hälfte der aufgenommenen Energie in organisches Material umwandelt. Für die neue Studie hatten die Forschenden ein neues Messinstrument gebaut, das die abgestrahlte Fluoreszenz im Ozean vermaß. Ihre mehr als 150.000 Einzelmessungen hatten sie anschließend für alle Meere hochgerechnet. Diese geringe Umsetzung von Sonnenlicht in Biomasse führen die Forschenden auf dasjenige Drittel Phytoplankton zurück, das in nährstoffarmem Wasser lebt und aufgrund von Nahrungsknappheit nicht so effizient ist wie die photosynthesetreibenden Lebewesen nährstoffreicher Gewässer.

Die Seetangwälder vor Spitzbergen verändern sich mit dem Klima. Innerhalb von rund 15 Jahren nahm nicht nur die Biomasse der im Kongsfjord hauptsächlich vorkommenden Braunalgen um ein Vielfaches zu, die Unterwasserwälder verlagerten sich auch in flachere Wasser. Für ihre Studie im Fachjournal Polar Biology hatten deutsche und norwegische Algenforscher eine Tauchstudie der Jahre 1996 bis 1998 in den Jahren 2012 bis 2014 wiederholt und die Ergebnisse miteinander verglichen. Vor allem Fingertange (Laminaria digitata) wuchsen nach dem Jahrtausendwechsel häufiger im flacheren Wasser, wobei ihre Biomasse um das Achtfache zunahm. Die Forschenden interpretieren das neue Verbreitungsmuster und die vermehrte Biomasse als Reaktion der Algen auf Klimaänderungen in der Arktis. Denn seit dem Jahr 2007 fehlt das Wintereis, das bislang die küstennahen Algen regelmäßig abschürfte. Die erhöhte Gletscherschmelze verstärkte die Sedimentation, die ihrerseits den bislang in der Tiefe wachsenden Algen nun das Licht zur Energiegewinnung nimmt.

Grünalgen gewinnen ihre Energie aus Photosynthese, genau wie Pflanzen. Die Algen haben diesen Prozess über Pyrenoide allerdings verbessert. Mit Hilfe dieser speziellen Mikrostrukturen steigern sie die photosynthetische Effizienz. Wie genau das funktioniert, interessierte ein internationales Wissenschaftsteam, dem Forschende rund um Professor Mark Stitt vom Max-Planck-Institut (MPI) für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam-Golm angehören. Zusammen mit Dr. Martin Jonikas aus Stanford untersuchten sie die Photosynthese der Alge Chlamydomonas reinhardtii und beschreiben im Fachjournal PNAS wie Grünalgen effektiver Photosynthese betreiben als Nutzpflanzen. Die neuen Erkenntnisse könnten Möglichkeiten bieten Erträge von Nutzpflanzen zu erhöhen.
Quelle: MPI für Molekulare Pflanzenphysiologie

Forschenden ist es gelungen, den Sonnenschutzfaktor der Grünalge Prasiola calophylla mit einer neuen Methode zu isolieren, aufzureinigen und die chemische Struktur des UV-Schutzes aufzuklären. Wie sie herausfanden ist dies eine Mycosporin–ähnliche Aminosäure, die sie Prasiolin nennen. Die an Land lebende Grünalge muss in diesem Lebensraum mit extremen Strahlungen zurechtkommen und nutzt zum Schutz dazu die UV-Strahlung absorbierende Substanz. Die Innsbrucker Pharmazeuten publizierten ihre Ergebnisse gemeinsam mit Phykologen aus Rostock und Innsbruck im Fachjournal Planta. Ihre neue Methode ermöglicht es nun, weitere UV-Schutzfaktoren auch in anderen sonnenexponierten und UV-toleranten Organismen aufzuspüren und zu analysieren, die auch in medizinischen Hautschutzprodukten zum Einsatz kommen könnten.
Quelle: Uni Innsbruck

Coccolithophoriden, einzellige im Plankton treibende Algen, die eine Schlüsselrolle für das Klima auf unserem Planeten spielen, könnten im Ozean der Zukunft ihre Konkurrenzfähigkeit verlieren. In einem Feldexperiment, das die Folgen der Ozeanversauerung auf die Coccolithophoride Emiliania huxleyi in ihrer natürlichen Lebensgemeinschaft untersucht, war diese Art nicht mehr in der Lage, Blüten zu bilden. Aus seinen im Fachjournal Nature Geoscience vorgestellten Beobachtungen schließt ein Team von Forschenden unter Leitung des GEOMAR, dass Wechselwirkungen innerhalb des Nahrungsnetzes eine schwache physiologische Reaktion so weit verstärkten, dass sie einen starken Einfluss auf das Ökosystem haben können.
Quelle: GEOMAR

Ein internationales Forscherteam hat in der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii ein neuartiges Protein entdeckt und seine Struktur und Funktion aufgeklärt. Das Protein Calredoxin ist Hauptbestandteil eines Schutzmechanismus', der die Alge vor Schäden durch zu hohe Lichtintensitäten bewahrt. Das Protein kommt in den Chloroplasten vor, bindet den Mineralstoff Kalzium und bringt – abhängig von der Kalzium-Bindung – Redoxreaktionen in Gang. Die Forschenden um Prof. Dr. Michael Hippler von der Westfälische Wilhelms-Universität Münster (WWU) und Prof. Dr. Genji Kurisu von der Universität Osaka, Japan, haben die Ergebnisse im Fachmagazin Nature Communications veröffentlicht.
Quelle: WWU

Forschende haben mit Mikroalgen verschiedene Maße für Biodiversität analysiert und den Zusammenhang mit der Veränderung deren Biomasseproduktion getestet. Sie kommen zu dem Ergebnis, dass die Produktivität mit steigender Diversität für alle Biodiversitätsmaße steigt, wenn alle verwendeten Artenzahlen zusammen betrachtet werden. Wenn die Daten aber in Gruppen nach ihrer Artenzahl getrennt untersucht werden, ergibt sich für die verschiedenen Diversitätsmaße ein anderes Bild. Die Forschenden der Universitäten Göttingen, Zürich, Bonn und Jena veröffentlichten ihre Ergebnisse im Fachjournal New Phytologist.
Quelle: Uni Göttingen

Im englischsprachigen Fachbuch Soda Lakes of East Africa fassen 30 renommierte Experten ihre Forschungsergebnisse über die salzhaltigen Seen zusammen, auch bekannt als Flamingo-Seen: von deren Nutzung und Gefährdung bis hin zu ihrem Management. Im Detail behandeln die Reviews des dreigeteilten Buches:

• Physik und Chemie der einzigartigen Entstehung des Ökosystems
• Organismen und Ökologie präsentiert die Bewohner des Sees, ihre Interaktionen und Anpassungen an die extremen Lebensbedingungen
• Nutzung, Management und Perspektiven behandelt Bedrohungen wie etwa Übernutzung und Verschmutzung aber auch potentielle Nutzungsarten.

Für alle Limnologen und Ökologen mit Fokus auf aquatische Systeme. Ihre Autorenhonorare des von Sektionsmitglied Michael Schagerl herausgegebenen und beim Springer-Verlag erschienenen Buches stifteten die Beteiligten an die Vereinigung Ärzte ohne Grenzen.

Weitere informationen in (online-)Buchläden oder bei Springer

Ein Review in der frei zugänglichen Fachjournal-Serie Frontiers fasst den Wissensstand über Algen als Vorfahren der Landpflanzen zusammen und stellt die sich gerade zu neuen Modellpflanzen mausernden Arten vor. Deren Vorfahre dürfte vor etwa 450 bis 500 Millionen Jahren das Land erobert haben. Algen, wie Armleuchteralgen (siehe Alge des Jahres 2012 und Frontiers), Penium, Coleochaete, Spirogyra, Klebsormidium und Micrasterias (siehe Alge des Jahres 2008 und Frontiers) laden dazu ein, den Landgang mit den neuen molekularbiologischen Methoden zu erforschen (siehe Frontiers). Das nun erschienene Frontiers-Review fasst neun einzelne Arbeiten zum Thema zusammen.
Quelle: Frontiers

Eine Alge und ein Cyanobakterium aus der CCCryo Biobank des Fraunhofer-Instituts für Zelltherapie und Immunologie am Standort Potsdam-Golm (IZI-BB) sind von ihrem beinahe zwei Jahre andauerndem Aufenthalt auf der internationalen Raumstation ISS zurückgekehrt. Sie waren Teil einer illustren „Reisegruppe“ von Urbakterien, Algen, Flechten, Moosen und Pilzen, die einen Großteil der Zeit zwischen 2014 und 2016 an der Außenseite der ISS verbracht haben. Die Wissenschaft interessierte, wie sie auf die extremen Bedingungen dort reagieren: Vakuum bzw. sehr niedrigem Druck, UV-A, B und C-Strahlung, starken Temperaturschwankungen. Die gute Nachricht über die im Juli Zurückgekehrten: Beide Organismen, die von Dr. Thomas Leya vom Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse des Fraunhofer IZI während Expeditionen in die Antarktis und nach Spitzbergen gesammelt wurden, haben die Testbedingungen auf der Flugmission sehr gut überstanden. Die Stämme des Cyanobakteriums Nostoc sp. und der Grünalge Sphaerocystis sp. waren in speziellen Halterungen auf der Außenseite der Weltraumstation ISS befestigt. Die Anpassungsstrategien der Algen gilt es nun aufzuklären und in eine industrielle Anwendung zu überführen. Im Fokus stehen dabei derzeit besonders die Kosmetik- und Lebensmittelbranche.
Quelle: Frauenhofer

Wie sich Algen und andere „Mikroschwimmer“ in Flüssigkeiten fortbewegen, haben Experimentalphysiker der Universität des Saarlandes gemeinsam mit Dresdner Kollegen untersucht: Sie setzten Grünalgen der Gattung Chlamydomonas einer Gegenströmung aus und erfassten die Bewegungen ihrer Geißeln mittels eines hochauflösenden Tracking-Verfahrens. Hieraus wurde ein Rechenmodell abgeleitet, das exakt vorhersagt, wie sich der „Motor“ der Winzlinge unter Belastung verhält. Die im Fachjournal Physical Review Letters veröffentlichten Ergebnisse könnten dazu beitragen zu verstehen, wie sich künstliche Mikroroboter beispielsweise im menschlichen Organismus künftig einmal fortbewegen könnten.
Quelle: Uni des Saarlandes