IFZ ist Typuslokalität für neue Schwammart - Justus-Liebig-Universität Gießen
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iFZ news
iFZ ist Typuslokalität für neue Schwammart
ziert werden. Vielmehr besitzt
dieser Schwamm Nesselzel-
len, die man sonst nur aus
dem Stamm der Nesseltiere
(Cnidaria) kennt. Es gibt einige
Tiere, wie bspw. Meeresnackt-
schnecken, die sich von Nes-
seltieren ernähren und dann
die enthaltenen Nesselkap-
seln zur eigenen Verteidigung
nutzen können. Im Gegensatz
dazu besitzt der „stinging
black sponge“ jedoch auch
dann Nesselzellen, wenn er
nicht gemeinsam mit Nessel-
tieren gehalten wird. Die Un-
tersuchungen deuten darauf
hin, dass diese Schwammart
aus Cnidaria-Blasten, die sich
in der Wassersäule befinden,
selbst Nesselzellen ausdiffe-
renzieren kann.
Die neue Schwammart Haliclona cnidata im iFZ-Aquarium (Foto: J. Schellenberg) Vergleichende Untersuchun-
gen haben ergeben, dass es
sich beim stinging black spon-
Schwämme („Spongien“) wa- Auch am iFZ wird gezielt nach
ge um eine bisher unbeschrie-
ren schon im Altertum für ihre neuen bioaktiven Substanzen
bene Schwammart handelt –
medizinischen Wirkungen be- in Schwämmen gesucht. Ein
Haliclona cnidata. Die Art
kannt und geschätzt. Der Ber- Kandidat ist der „stinging
tauchte vor einigen Jahren im
liner Naturforscher Walther black sponge“, der bei Kon-
internationalen Aquarienhan-
Arndt schrieb 1924 in einem takt Hautreizungen beim Men-
del auf. Da sein natürliches
Buch: „Die Krankheiten, ge- schen auslöst. In einem ge-
Vorkommen unbekannt ist,
In dieser Ausgabe gen die die Alten die Schwäm- meinsamen Projekt der Ar-
wurde als seine Typuslokalität,
me anwandten, sind unge- beitsgruppen für Mikrobiologie
d. h. der Fundort des Individu-
iFZ Masters 2018 2 mein zahlreich und überaus der Recycling-Prozesse (AG
ums, auf den sich die Be-
verschiedenartiger Natur. Zwi- Kämpfer) sowie Spezielle Zoo-
schreibung einer neuen Art
Umweltveränderungen in
2 schen Haupthaar und Sohle logie und Biodiversitätsfor-
Biodiversitäts-Hotspots bezieht, das iFZ in Gießen
gibt es tatsächlich kaum ein schung (AG Wilke) wird diese
festgelegt. Die neue
Eine Flagelle für alle
3 Organ, das in jenen Zeiten Bioaktivität mit Hilfe von gene-
Bedingungen Schwammart und seine Be-
nicht bei der einen oder ande- tischen, biochemischen und
sonderheit, aus Blasten Nes-
iFZ Aktionstag
4 ren Krankheit unter Heranzie- entwicklungsbiologischen An-
Insekten (er)leben selzellen bilden zu können,
hung von Spongien behandelt sätzen untersucht.
wurden jüngst in Frontiers in
wurde“. Das große Interesse
Dabei machte der Doktorand Marine Science beschrieben.
an den bioaktiven Substanzen
Johannes Schellenberg zwei
der Schwämme hält bis heute doi.org/10.3389/fmars.2018.
spannende Entdeckungen.
an und zahlreiche antibakteri- 00509
Zum einen werden die
elle (z. B. Pseudopterosin E),
Hautreizungen nicht wie ver- Kontakt:
antivirale (z. B. Avarol) und
mutet durch bioaktive Sub- Prof. Dr. Thomas Wilke,
Anti-Tumor Wirkstoffe (z. B.
stanzen ausgelöst, die von Spezielle Zoologie und Bio-
Halichondrin B) wurden bisher
assoziierten Bakterien produ- diversitätsforschung
beschrieben.
iFZ news Sommer 2019 — 2
iFZ Masters 2018
Das iFZ hat vor einigen Jahren nachweisen, dass einige Ko-
die iFZ Masters-Preise initiiert, rallen Mikroplastik mit natürli-
um in jedem Jahr drei beson- cher Nahrung verwechseln
ders herausragende, beispiel- und es durch die Aufnahme zu
hafte Masterthesen auszu- gesundheitlichen Beeinträchti-
zeichnen und bekannt zu ma- gungen kommt.
chen. Die besten Master-
„Charakterisierung von Genen
Arbeiten des letzten Jahres
mit einer potentiellen Funkti-
wurden am 12. Dezember
on beim Erwachen von Per-
2018 im iFZ prämiert und im
sisterzellen in Escherichia
Rahmen eines Lunch Time
coli“ von Daniel-Timon Span-
Seminars der Öffentlichkeit
ka. Um als Population wech-
vorgestellt. Die ausgezeichne-
selnden Umweltstress zu
ten Master-Arbeiten:
überleben, besitzen viele Bak-
„Etablierung der heterologen terien die Möglichkeit, inakti-
Expression und Reinigung ei- ve, sog. Persisterzellen zu bil-
ner trunkierten Form der RNA- den. Diese können nach eini-
abhängigen RNA-Polymerase ger Zeit wieder aufwachen –
(L-Protein) des Zaire Ebolavi- darum auch ihre besondere
rus“ von Frau Kim Christin Bedeutung bei humanpatho-
Heimsch. Das Enzym RNA- genen Bakterien.
Polymerase spielt eine Schlüs-
iFZ-Sprecher Kai Thormann
selrolle bei der Vermehrung
freute sich besonders, dass
des Ebola-Virus.
alle drei ihre erfolgreichen For-
„Uptake of microplastics in schungsarbeiten als Doktoran-
hermatypic corals“ von Herrn din und Doktoranden im iFZ
Marvin Rades. Er konnte fortsetzen werden.
Die Preisträger der iFZ Masters 2018 (von
links nach rechts): Daniel-Timon Spanka
(Mikrobiologie und Molekularbiologie),
Marvin Rades (Spezielle Zoologie und Umweltveränderungen in Biodiversitäts-Hotspot-Systemen
Biodiversitätsforschung), Kim Heimsch
(Biochemie und Molekularbiologie). FOR 2730: Umweltverände- schaft werden dabei zentrale wandel- und Landnutzungs-
(Foto: Edwin Weber)
rungen in Biodiversitäts- Hypothesen mit Daten eines szenarien in Abhängigkeit der
Hotspot-Ökosystemen Süd- gemeinsamen Plot- und Be- resultierenden Merkmalsviel-
Ecuadors: Systemantwort und probungssystems auf der Ba- falt vorherzusagen. Dieser
Rückkopplungseffekte sis von a-priori ausgewählten stark von Felddaten gesteuer-
(RESPECT) Pflanzenfunktionstypen (PFT), te Ansatz mit einer engen Ver-
sowie einem Syntheseansatz zahnung zur Modellierung, ist
Die Biodiversität, Ökosystem-
aus zwei eng vernetzten Kom- für tropische Hochgebirge ein-
prozesse und -funktionen der
ponenten getestet. Die erste zigartig.
Bergregenwälder in den An-
Komponente umfasst die sta-
den Süd-Ecuadors werden Die Ergebnisse von RESPECT
tistische Analyse der Auswir-
durch den Klima- und Land- werden dazu beitragen,
kungen von Klima- und Land-
nutzungswandel extrem beein- Schwächen in gängigen LSM
nutzungsänderungen auf PFT-
flusst. aufzuzeigen, sowie Umweltver-
Merkmale, sowie eine mögli-
änderung bedingte PFT-Merk-
Unter Beteiligung der Profes- che Rückkopplung mittels ei-
malsveränderungen empirisch
sur für Landschafts-, Wasser- nes Response-Effect-Frame-
zu erfassen und im LSM abzu-
und Stoffhaushalt untersucht works. Die zweite Komponen-
bilden, und Vorhersagen und
die DFG-Forschungsgruppe te umfasst die numerische
Empfehlungen für zukünftigen
RESPECT, inwieweit die zent- Modellierung mit einem regio-
Landnutzungszenarien und
ralen Ökosystemfunktionen nalisierten und erweiterten
Landmanagementmaßnah-
(1) Biomasseproduktion und Landoberflächenmo dell
men abzuleiten.
(2) Wasserflüsse dieser Berg- (LSM), welches direkt die Er-
regenwälder durch den aktuel- gebnisse der ersten Kompo-
Diverse Landnutzungen auf kleinem Raum len und zukünftigen Umwelt- nente inkorporiert. Ziel ist es Kontakt:
im Untersuchungsgebiet der Forschungs- wandel betroffen sind. In ei- dabei, Veränderungen der Prof. Dr. Lutz Breuer,
gruppe in Süd-Ecuador. nem interdisziplinären Konsor- zwei ausgewählten Zielökosys- Landschafts-, Wasser-, und
(Foto: David Windhorst) tium aus Bio- und Geowissen- temfunktionen unter Klima- Stoffhaushalt
iFZ news Sommer 2019 — 3
Eine Flagelle für alle Bedingungen
Das flagellenvermittelte
Schwimmen ist zweifellos die
am besten charakterisierte
Methode, mit der sich Bakte-
rien in ihrer Umgebung bewe-
gen. Die Flagelle ist ein lan-
ges, helikal gewundenes Pro-
teinfilament, welches an sei-
ner Basis in der Zellmembran
durch einen Motor in Rotation
versetzt wird. Wie Bakterien
mit diesen Flagellen schwim-
men und navigieren, wurde
bisher nur an wenigen Modell-
organismen gut untersucht,
und fast ausnahmslos in
planktonischen Milieus, in de-
nen sich die Zellen sehr frei
Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme
bewegen können. Allerdings: ne besonders hohe Last auf ten wir mit Nicola Farthing und
einer Zelle von Shewanella putrefaciens
in ihrer natürlichen Umgebung dem Filament liegt – wie eben Laurence Wilson an der Uni- mit polaren und lateralen Flagellen.
bewegen sich die meisten bei feststeckenden Zellen. versität von York, die ein Sys- (Foto: Marco Kühn)
Bakterienspezies nicht in tem entwickelt haben, mit
Nachfolgende Studien sollten
„offenen Gewässern“, sondern dem sich zeitgleich die Bewe-
klären, wie das Flagellenfila-
müssen ihren Weg durch gungen hunderter von Zellen
ment beschaffen sein muss,
hochstrukturierte Habitate fin- in drei Dimensionen bestim-
um optimales Schwimmen un-
den. Dies sind etwa Böden, men lassen. Es stellte sich
ter vielen Bedingungen zu ge-
häufig auch Schleimschichten, heraus, dass tatsächlich nur
währleisten. Das Flagellenfila-
die z. B. pathogene Spezies die originale Zusammenset-
ment ist aus vielen tausend
überwinden müssen, um an zung des Filaments aus zwei
Kopien eines Bausteins, dem
Epithelzellen in Darm oder verschiedenen Segmenten die
sogenannten Flagellin, zusam-
Lunge zu gelangen. Tatsäch- besten Ergebnisse unter allen
mengesetzt. Interessanter-
lich ist kaum bekannt, wie Bedingungen lieferten. Die Ko-
weise besitzen viele Bakterien- Referenzen:
Bakterien sich in solchen Um- operationspartner in Marburg
spezies mehr als ein Flagellin, Kühn, M. J., Schmidt, F. K., Eckhardt, B.,
gebungen bewegen. konnten durch Computersimu- and K. M. Thormann (2017) Bacteria
um das Filament aufzubauen;
lationen zeigen, warum dies so employ a polymorphic instability of the
Im Zuge von Untersuchungen unser Modellorganismus be-
ist: Flagellenfilamente aus nur flagellar filament to escape from traps.
während seiner Doktorarbeit sitzt derer zwei. Marco konnte
jeweils einem der Bausteine Proc. Natl. Acad. Sci. U S A 114: 6340-
machte Marco Kühn eine zu- zeigen, dass die beiden Bau-
waren entweder zu „weich“ 6345
nächst zufällige Beobachtung: steine eine bestimmte Anord-
und kollabierten schon beim Kühn, M. J., Schmidt, F. K., Farthing, N.
steckten Zellen unseres Mo- nung im Filament haben, Fla-
freien Schwimmen, oder sie E., Rossmann, F. M., Helm, B., Wilson, L.
dellorganismus, Bakterien der gellin A war primär dicht an
waren zu „hart“ und erlaubten G., Eckhardt, B., and K. M. Thormann
Gattung Shewanella putrefa- der Zelle verbaut, der größere
die Schraubbewegung nicht (2018) Spatial arrangement of several
ciens, bei der Bewegung durch hintere Teil des Filaments wur-
mehr. flagellins within bacterial flagella impro-
strukturiertes Milieu fest, wi- de vom zweiten Flagellin B ge-
ves motility in different environments.
ckelte sich die Flagelle schrau- bildet. Er konnte aufklären, Inzwischen wiesen nachfolgen-
Nat. Commun. 9: 5369
benförmig um den Zellkörper wie dieser Aufbau durch se- de Studien anderer Gruppen
und ermöglichte der Zelle, sich quentielle Produktion der Fla- nach, dass die Schraubbewe-
rückwärts aus der Engstelle zu gelline erreicht wird. Aber gung auch bei anderen bakte-
schrauben. Er fand dieses Ver- wozu dient dieser Aufbau? riellen Spezies auftritt und es
halten immer wieder unter ver- Durch genetische Modifikatio- kann als sicher gelten, dass
schiedenen Bedingungen. In nen wurden dazu Zellen er- dies eine sehr häufige Fähig-
einer sehr produktiven Koope- stellt, deren Filament nur noch keit schwimmender Bakterien
ration mit Felix Schmidt und aus einem der Bausteine be- darstellt, darunter auch sehr
Bruno Eckhardt, Physikern an stand und tatsächlich zeigte viele pathogene Vertreter. Da-
der Philipps-Universität Mar- sich bereits ein drastischer mit eröffnen sich eine Reihe
burg, konnte der entsprechen- Unterschied in der Geometrie neuer Ansatzpunkte, z. B. für
de Mechanismus aufgeklärt der entsprechenden Filamen- die Konstruktion mechani-
werden: die Schraubenbildung te. scher „Microswimmer“, die in Kontakt:
wird durch eine Instabilität des der Biomedizin und -techno- Prof. Dr. Kai Thormann,
Um dann die Schwimmeigen-
Flagellenfilaments nahe dem logie Anwendung finden könn- Mikrobiologie
schaften zu testen, kooperier- www.thormannlab.org
Zellkörper ausgelöst, wenn ei- ten.
iFZ
Biologische Ressourcen zu erschließen und Methoden zu entwickeln, Anschrift: Justus-Liebig-Universität Gießen
um Naturressourcen nachhaltiger zu nutzen und zu schützen, ist die Interdisziplinäres Forschungszentrum (iFZ)
Aufgabe des Interdisziplinären Forschungszentrums der Justus- Heinrich-Buff-Ring 26-32
Liebig-Universität. Arbeitsgebiete sind Modellsysteme im Labor und in 35392 Gießen
Versuchseinrichtungen, bis hin zu Ausschnitten ganzer Kulturland-
schaften. Die Forschungsschwerpunkte des iFZ liegen in den Span- Telefon: +49 641 99 17500
nungsfeldern Stress/Adaptation und Landnutzung/Biodiversität,
insbesondere vor dem Hintergrund von regionalem Landnutzungs- und E-Mail: info@ifz.uni-giessen.de
globalem Klimawandel, und in dem innovativen Feld der Insektenbio-
technologie. Internet: www.uni-giessen.de/ifz
Das iFZ steht für die Vernetzung von interdisziplinärer Grundlagenfor-
Im Interdisziplinären Forschungszentrum (iFZ) der Justus-Liebig-
schung, darauf aufbauender, anwendungsorientierter Forschung bis Universität Gießen arbeiten über 200 Wissenschaftlerinnen und
hin zu wissenschaftlich fundierten Transfervorhaben. Das iFZ versteht
Wissenschaftler in 23 Professuren aus Biologie, Agrar- und Ernäh-
sich als Werkzeugmacher für eine wissensbasierte und nachhaltige
rungswissenschaften sowie Umweltmanagement.
Bioökonomie.
iFZ Aktionstag für Groß und Klein
Angesichts der zunehmenden Das Programm
Wahrnehmung von Themen
wie Insektensterben, Bestäu- Insekten-Impulse (Auftakt)
ber-Verlust oder Biologische
Vielfalt im öffentlichen Diskurs Formen und Verwandlungen
möchte das iFZ, federführend (Insekten live erleben)
Wissenschaftlerinnen und Wis- Campus der Kerbtiere
senschaftler aus den Instituten (Exkursionen)
für Insektenbiotechnologie
und für Tierökologie, seine Ex- Jäger im Wasser und Räuber
pertise zur Verfügung stellen im Sand (Kinderprogramm)
und für die Bürgerinnen und
Insekten schützen, weil sie uns
Bürger sichtbarer werden.
nützen (Abendvortrag )
Der Aktionstag „Insekten
Hin zum Lichte (Lichtfang)
(er)leben“ am 1. Juni 2019 ist
ein vielfältiges Angebot für alle
Generationen. In verschiede-
nen Zielgruppen-orientierten
Modulen gibt es zu hören, zu
sehen und selbst zu tun.
Kontakt:
Dr. Georg Petschenka,
Emmy Noether Gruppenleiter,
Insektenbiotechnologie
Biosphere iFZ: Insekten-Aktionstag auch Anstoß für einen bunteren Campus
Angestoßen im Laufe der Vor- den unscheinbaren Grünstrei- Bis zum Insektentag am 1. Ju- ne hervorragende Insektenwei-
bereitungen zum iFZ-Aktions- fen an der Ostseite des iFZ in ni 2019 wird zunächst ein de darstellt. In naher Zukunft
tag „Insekten (er)leben“, wol- ein buntes Insektenbiotop zu klassischer Schottergarten an- werden dann verschiedene
len die Mitglieder des iFZ die verwandeln. Unter der Leitung gelegt, der im Gegensatz zu weitere Beete angelegt, aus re-
Biodiversität auf dem Campus von Prof. Till Kleinebecker und den in den letzten Jahren zu- gional verfügbaren Substraten
erhöhen mit der Etablierung ei- in enger Zusammenarbeit mit nehmenden, unbewachsenen und mit heimischen Wildpflan-
nes neuen Biotop-Typs neben dem Gärtner-Team der JLU sol- Schotterflächen („Schotter- zenarten bepflanzt.
den bereits bestehenden Wie- len verschiedene Habitattypen wüsten“) mit relativ wenig Auf-
Kontakt:
sen-, Gebüsch-, Teich- und eingerichtet werden. Ziel ist ei- wand einer großen Vielfalt von
Prof. Dr. Till Kleinebecker,
Dachgrün-Biotopen. Dazu wird ne hohe Biodiversität, Ästhetik attraktiven Blühpflanzen einen
Landschaftsökologie und
Anfang Mai damit begonnen, und geringe Pflegeintensität. Standort bietet und zugleich ei-
Landschaftsplanung
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