Solange der Bohlen nicht in der Jury sitzt...

Tobias von WeiterGen hat die Aktion WGSDLBB (WeiterGen such das LieblingsBiologenBlog) gestartet, in der er sechs Blogs von Biologen vorstellt: cBlog, Evil under the Sun, Science meets Society, Skeptic as Hell und Varia & Eventualia. Und kaum zu glauben, ich bin mit Holliday Junction auch mit dabei! Schaut euch auf jeden Fall die Blogs an, die sind alle lesenswert. Und wenn ihr euch dann ein Bild von den Blogs gemacht habt könnt ihr noch auf der WGSDLBB-Seite über das Lieblingsblog abstimmen. Ich will ja niemanden hier beeinflussen, aber es gibt ja sicher einen Grund, warum ihr von der Aktion gerade hier erfahrt, oder? Achja, es darf übrigens gern auch mehrfach abgestimmt werden!

kleine Ablenkung

Wie man zweifellos am Mangel von Posts merkt hab ich zur Zeit anderweitig zu tun. Bis zum nächsten "richtigen" Post könnt ihr euch die Zeit mit ner lustigen Geschichte vertreiben.

Lord of the Rings: an allegory of the PhD?

The story starts with Frodo: a young hobbit, quite bright, a bit dissatisfied with what he's learnt so far and with his mates back home who just seem to want to get jobs and settle down and drink beer. He's also very much in awe of his tutor and mentor, the very senior professor Gandalf, so when Gandalf suggests he take on a short project for him (carrying the Ring to Rivendell), he agrees.

Frodo very quickly encounters the shadowy forces of fear and despair which will haunt the rest of his journey and leave permanent scars on his psyche, but he also makes some useful friends. In particular, he spends an evening down the pub with Aragorn, who has been wandering the world for many years as Gandalf's postdoc and becomes his adviser when Gandalf isn't around.

After Frodo has completed his first project, Gandalf (along with head of department Elrond) proposes that the work should be extended. He assembles a large research group, including visiting students Gimli and Legolas, the foreign postdoc Boromir, and several of Frodo's own friends from his undergraduate days. Frodo agrees to tackle this larger project, though he has mixed feelings about it. ("'I will take the Ring', he said, 'although I do not know the way.'")

Den Rest der Story gibts hier.

[via Bayblab]

Grenzen des Sichtbaren und wie man sie überwindet

Die Zellbiologen haben ein Problem: Einerseits möchten sie immer mehr und feinere Details in den Zellen sehen, was nur mit einer guten Auflösung möglich ist. Andererseits wollen sie aber ihre Zellen in einem möglichst natürlichen Zustand lassen, um keine falschen Beobachtungen zu machen (die nennt man Artefakte, und sie können viele Ursachen haben). Am besten wäre natürlich, lebende Zellen zu beobachten. Doch leider schließen sich diese beiden Wünsche aus.

Das Auflösungsvermögen eines Mikroskops muss von dessen Vergrößerung unterschieden werden. Die Vergrößerung sagt nur etwas darüber aus, um wieviel größer das Objekt dargestellt wird, und hängt ab von den Vergrößerungen des Objektivs und des Okulars (logisch, oder?). Die Auflösung gibt an, welchen Abstand zwei Lichtpunkte voneinander haben müssen, um getrennt wahrgenommen zu werden. Sind also zwei (oder mehr) Lichtpunkte kürzer voneinander entfernt als das Auflösungsvermögen der Mikroskopteile hergibt, dann sieht man nur einen Punkt! Es ist also möglich, eine sehr gute Vergrößerung zu erzielen, und dabei aber ein schlechtes Auflösungsvermögen zu haben. Die Auflösung eines Mikroskops ist letzten Endes, wenn alles andere optimal arbeitet, begrenzt durch die Wellenlänge des Lichtes, das man zur Betrachtung seiner Objekte benutzt. Dies wurde schon 1873 von Ernst Abbe beschrieben.

Auf diese Weise lassen sich heute in Lichtmikroskopen Auflösungen von etwa 200 nm erreichen. Eine bessere Auflösung (bis zu 0,1 nm) erzielen Elektronenmikroskope, eben wegen der kleineren Wellenlänge der eingesetzten Elektronen im Gegensatz zu sichtbarem Licht.

Doch wie gesagt, die Auflösung feinster Details in der Zelle ist nur ein Ziel. Und das Beobachten von Zellen in einem möglichst unveränderten Zustand ohne Artefakte ist mit dem EM nicht ohne weiteres möglich - Aufnahmen von lebenden Zellen aufgrund der Vorbehandlung der Proben sogar gänzlich unmöglich.
Man hat nun also die Qual der Wahl: Entweder gute Auflösung im EM, oder schlechte Auflösung im optischen Mikroskop, dafür dann aber auch lebende Zellen.

Doch neuerdings geht auch beides: Das von Prof. Dr. Stefan Hell, zur Zeit Direktor des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie in Göttingen, entwickelte STED-Mikroskop erzielt mit sichtbarem Licht Auflösungen von 20-70 nm, erlaubt dabei aber die Beobachtung von lebenden Zellen. Es ist sogar möglich, kurze Videos von dynamischen Prozessen in der Zelle aufzunehmen. Für die Entwicklung des STED-Mikroskops (=stimulated emission depletion) erhielt Stefan Hell bereits mehrere Preise, darunter auch 2006 den Deutschen Zukunftspreis.
Doch wie soll das überhaupt möglich sein? Seit fast 150 Jahren steht doch fest, dass die Auflösung von der Wellenlänge abhängig ist! Das ist bei dem STED-Mikroskop auch der Fall, Stefan Hell hat sich aber einen Trick einfallen lassen: Das Anregungslicht funktioniert wie bei den anderen Fluoreszenzmikroskopen auch, es führt zur Fluoreszenz in einem kreisförmigen Areal. Doch darauf wird nun ein zweites Licht unterschiedlicher Wellenlänge in Ringform geschickt. Dieses zweite Licht verhindert die Fluoreszenzanregung durch das erste. Folge ist, dass die Anregung nur in der Mitte des Kreises möglich ist - und dieser Bereich kann nun kleiner als die Wellenlänge des Anregungslichts sein!

Jetzt lassen wir aber die Physik hinter uns (falls mir dabei Schnitzer unterlaufen sind, verbessert mich bitte in den Kommentaren!), ich möchte nämlich auf eine aktuelle Anwendung der STED-Mikroskopie eingehen, die zu bisher nicht möglichen Beobachtungen führte.


In einer der letzten Ausgaben von Science haben Gruppen von Stefan Hells NanoBiophotonics-Abteilung und der Neurobiologie-Abteilung vom MPI für biophysikalische Chemie Ergebnisse eines gemeinsamen Projekts veröffentlicht, in dem erstmals dynamische Vorgänge in Nervenzellen mit dem STED-Mikroskop beschrieben wurden. Wer sich noch an seine Schulbiologie erinnert, der weiß dass die Signalübermittlung von einer Nervenzelle zur anderen an Synapsen geschieht. Das Ende einer Nervenzelle bildet dazu ein sogenanntes Synapsenendknöpfchen aus, das einen Durchmesser von ca. 1 µm hat. Darin befinden sich kleine hohle Fettkügelchen, die Vesikel, mit einem Durchmesser von nur um die 40 nm, die in ihrem Inneren Signalmoleküle zur Synapse hin transportieren. Aufgrund ihrer geringen Größe können diese Vesikel nur schwer mit einem Lichtmikroskop beobachtet werden (dessen Auflösung beträgt schließlich im optimalen Fall ca. 200 nm!). Es gibt darum hauptsächlich Daten durch indirekte Methoden oder Elektronenmikroskope.
Mit dem STED-Mikroskop konnten die Kollegen nun einzelne Vesikel aufnehmen, und sie waren sogar in der Lage, 28 Bilder pro Sekunden zu schießen. Das ist eine Rate vergleichbar mit dem Fernsehen, es gibt also Videos von der Dynamik von Vesikeln im Synapsenendknöpfchen! Und während man mit einem konfokalen Mikroskop ohne STED-Technologie nur größere Ansammlungen von Vesikeln erkennen kann, sieht man im vergleichbaren STED-Bild viele sich bewegende Vesikel.

Dass die STED-Mikroskopie immer noch nicht im Forschungsalltag angekommen ist zeigt sich auch an der umfangreichen Besprechung der Methoden, die getestet wurden. Aber die Kollegen haben, nachdem ihr System dann endlich lief, auch verschiedene Hypothesen getestet, die die Bewegung der Vesikel in der Nervenzelle betreffen. Es wird nämlich unter anderem noch diskutiert, ob sich die Vesikel eher durch Diffusion, oder gerichtet z. B. entlang von Elementen des Cytoskeletts bewegen. Oder ob es vielleicht eine Mischung daraus ist. Und wie sich herausstellt, handelt es sich um letztere Möglichkeit: Indem sie Richtung und Geschwindigkeit einzelner Vesikel maßen, fanden die Kollegen drei Gruppen. Vor allem in den Synapsenendknöpfchen liegen viele Vesikel einfach nur faul herum, ohne sich zu bewegen. In den Axonen gab es dagegen jede Menge Vesikel, die sich schnell und gerichtet bewegten. Als dritte Gruppe fanden sie Vesikel, die sich langsam und ungerichtet bewegten - durch Diffusion eben. Dass es sich tatsächlich um Diffusion, und nicht um einen langsameren Transport entlang des Cytoskeletts handelt, zeigten sie durch dessen Störung: Ohne ein funktionierendes Cytoskelett ging die Durchschnittsgeschwindigkeit der Vesikel nach unten, weil der aktive Transport ausfiel. Trotzdem blieb der langsamere, ungerichtete Transport erhalten, der dann wohl wirklich durch Diffusion zustande kommt.

Letztendlich bin ich ja mal gespannt, welche neuen Daten in nächster Zeit durch die STED-Mikroskopie gewonnen werden. Das Mikroskop beendet so langsam sein Prototypendasein, und sollte dann immer mehr Forscher locken. Wenn sich dann noch die nötigen Arbeitsabläufe vereinfachen, dann steht seiner Nutzung für sehr viele unterschiedliche Fragestellungen eigentlich nichts mehr im Weg.

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Westphal, V., Rizzoli, S. O., Lauterbach, M. A., Kamin, D., Jahn, R. and Hell, S. W. (2008): "Video-rate far-field optical nanoscopy dissects synaptic vesicle movement." Science 320(5873): 246-9. PMID: 18292304
(leider mal wieder nicht frei zugänglich)

Taxonomy fail

Dieses Bild vom Failblog hat mir heute den Tag versüßt:

[via Ugly Overload]

Gentech-Lebensmittel und deren Beschriftung

An Lars Fischers dreiteiliger Reihe Bedrohung Gen-Food? (Teil 1, 2 und 3) hatte ich eigentlich nur auszusetzen, dass man mögliche Risiken der Grünen Gentechnik nicht für sich alleine betrachten darf, sondern sie in Beziehung mit den Problemen der herkömmlichen Landwirtschaft setzen muss. Eine ähnliche Meinung habe ich jetzt auch auf dem recht neuen Blog Tomorow's Table von Pamela Ronald gefunden. Sie ist Professorin für Pflanzenpathologie an der University of California, Davis, und Coautorin des gleichnamigen Buchs, Tomorrow's Table, das im Juni erscheint.
Sie macht das aber anders als gewohnt nicht am Anbau fest, sondern an der geforderten Etikettierung von Lebensmitteln, die gentechnisch veränderte Anteile enthalten. Da ein allgemeiner Warnhinweis keine wirkliche Information für den Verbraucher bringt, sondern eher die in den Medien geförderte Unsicherheit gegenüber Gentechnologie bedient, wären wohl spezifische Warnungen sinnvoller.
Doch das hätte laut Pamela Ronald auch die Beschriftung von konventionell angebauten und sogar von Bio-Lebensmitteln zur Folge. Eben wegen der immer wieder unterschlagenen Probleme mit diesen Anbaumethoden. Würden solche Etikettierungen eingeführt werden, dann könnten sie folgendermaßen aussehen (übersetzt aus dem Post von Pamela Ronald):

Könnte Spuren von Bt-Protein enthalten, das Lepidoptera (eine Klasse von Insekten) tötet.

Dieser Beschriftung, die für die meisten zur Zeit eingesetzten transgenen Nutzpflanzen (allen voran der Bt-Mais) gültig wäre, sind dann aber entsprechende Sätze für konventionell angebaute Nutzpflanzen gegenüberzustellen.

Könnte Spuren von Carbamat-Pestiziden enthalten, die in hohen Konzentrationen zum Tod von Tieren führen.

Oder, um ein Beispiel für die Etikettierung von Bio-Lebensmitteln zu nennen:

Könnte große Mengen RNA und Protein des Papaya Ringspot Virus enthalten.

Das ist ein besonders gutes Beispiel - PRV befällt einige Nutzpflanzen, vor allem Papaya, und führt an den befallenen Pflanzen zu Schäden von Blättern und Früchten, was mit starken Ernteeinbußen verbunden ist. Das Virus ist aber für den Menschen völlig ungefährlich. Doch mal ehrlich: Wie viele Verbraucher würde so gekennzeichnete Bio-Papayas noch kaufen? Genauso wenige, wie eine gentechnisch veränderte Papayasorte kaufen würde, die gegenüber PRV resistent ist. Und zwar aus dem gleichen Grund: Unwissen über die Hintergründe und einer daraus resultierenden diffusen Angst.
Und diese Angst wird sich mit Etiketten in Legal-Deutsch sicher nicht bekämpfen lassen, mit einer verbesserten Aufklärung der Leute aber schon. Ein erster Schritt in diese Richtung wäre, wenn die Medien nicht mehr so einseitig über Grüne Gentechnik berichten würden, wie sie das zur Zeit tun. Oder hat irgendwer außerhalb von Spezialforen wie Nature Biotechnology (kostenpflichtiger Zugang) oder Biosicherheit.de etwas über die ökonomischen Vorteile von Bt-Mais gelesen? Ne schöne Zusammenfassung darüber hat übrigens auch Lars Fischer auf seinem zweiten Blog Abgefischt geschrieben, womit sich der Kreis schließt.

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Ich habe übrigens von Karl Mogel von The Inoculated Mind erfahren, dass Pamela Ronald ihr Buch Tomorrow's Table zusammen mit ihrem Mann Raoul Adamchak geschrieben hat, der selbst Öko-Landwirt ist. Eine Gentech-Befürworterin und ein Öko-Landwirt, und das soll funktionieren? Überraschend gut sogar, denn genau darum geht es wohl in dem Buch - die Verbindung von Grüner Gentechnik mit Öko-Anbaumethoden zur Ernährung der immer weiter wachsenden Weltbevölkerung, auch auf unwirtlichem Boden. Das Buch wird natürlich von mir gelesen, sobald es erhältlich ist!

Synthetische Biologie bei Radio Lab

Ich weiß, der letzte Post ist schon ein wenig her...aber zur Zeit gibt es einfach viel zu tun, und die Arbeit geht vor. Deshalb jetzt auch nur ein kürzerer Post.
Ich höre gerne Podcasts, und hab eigentlich immer mehr abonniert als ich Zeit zum Hören hab. Radio Lab ist einer von den Podcasts, die in meiner Liste Dauergast sind, und nicht irgendwann gegen einen anderen ausgetauscht werden. Radio Lab ist eine Produktion des New Yorker Radios WNYC und nimmt sich pro Folge ein Thema aus Wissenschaft, Philosophie oder Kunst vor. Das machen mittlerweile viele Shows, von denen kann sich Radio Lab aber durch einen ganz eigenen Stil absetzen. Das ganze wirkt erst mal ungewohnt, es gibt eigentlich keine normalen Interviews, dafür sind oft Sounds unterlegt. Teilweise werden auch Vorkommnisse fast schon nachgespielt. Ohne dass es insgesamt reißerisch wirkt, ganz im Gegenteil. Die Leute schaffen es, eine sehr packende Atmosphäre zu schaffen, und trotzdem (oder gerade deswegen) viel Information rüberzubringen.
In der letzten Folge (So-Called) Life ging es ein wenig um die Frage, wie man Leben eigentlich definieren kann, und dann für den Großteil der Show um synthetische Biologie. Die meisten der großen Namen wie George Church und Craig Venter waren dabei, und auch ein paar von den Studenten von diesem Wettbewerb für synthetische Biologie von Drew Endy am MIT. Insgesamt sehr spannend gemacht, auch für jemanden der über das Thema informiert ist.
Mir ist aber dann doch noch etwas aufgefallen, das in den nächsten Jahren wohl auf uns zukommen wird: Nachdem die Leute jetzt langsam akzeptieren, dass es so etwas wie Evolution gibt, und dass das Leben vor ca. 3,5 Milliarden Jahren entstand und sich bis heute immer weiter entwickelte, wollen wohl manche dieser Leute den nächsten logischen Schritt nicht wahrhaben, nämlich dass dieses Leben auf ein paar Chemikalien beruht, und mehr nicht. Diesen Gedanken brachte einer der Moderatoren, Robert Krulwich, zum Ausdruck, als es um das Schaffen von neuartigen Lebewesen durch die synthetische Biologie ging. Seiner Meinung nach sei das nicht möglich, weil die Evolution eben so lange dafür gebraucht habe.
Irgendwie brauchen die meisten Menschen wohl das Gefühl, über anderen Dingen stehen zu können. In der großen Abfolge der Erkenntnis sah das dann wohl so aus: Wir sind nicht Zentrum des Universums! Naja, wenigstens aber Zentrum des Sonnensystems, oder? Auch nicht? Aber der Mensch steht auf der Erde über Tier und Pflanze...Was? Noch nicht mal das?!? Dann trösten wir uns eben damit, dass es mehr als 3 Milliarden Jahre gedauert hat, bis es den Menschen gab.
Und jetzt wird wohl doch die Vorhersage von Freeman Dyson wahr werden, dass die nächste Generation von Menschen mit dem Gen-Baukasten statt dem Elektronik-Baukasten aufwächst.

Wenigstens bleiben die Füße warm...

...seit mir die Ewigkeit in der Hölle sicher ist. Sagt jedenfalls der Vatikan. Der hat nämlich vor ein paar Tagen eine Liste mit sieben neuen "Todsünden" veröffentlicht. Ich will mal sehen, wer von denen einen Thriller macht (Übersetzung von mir):

Umweltverschmutzung
Die Reichen reicher und die Armen ärmer machen
Exzessiver Reichtum
Armut erzeugen
Drogenmissbrauch
Abtreibung und Fruchtbarkeitsbehandlungen
moralisch fragwürdige Experimente wie die Manipulation von DNA oder Stammzellenforschung

Ja gehts noch? Muss jetzt jeder, der ne Kippe auf den Boden wirft in die nächste Kirche rennen? Oder sind damit größere Umweltsünden gemeint? Stehe ich dann als Molekularbiologe mit denen auf einer Stufe, weil ich jeden Tag DNA "manipuliere"? Wie weltfremd kann man eigentlich sein? Die Abtreibung ist übrigens deshalb eine Sünde, weil sie die Rechte und die Würde der Frauen beeinträchtigt. Ich nehme Frauen also eine Möglichkeit, selbst über ihr Leben zu bestimmen, und gebe ihnen dadurch Rechte? Die drei ökonomischen Sünden wirken außerdem recht redundant oder? Das könnte natürlich daher kommen, dass denen beim brainstorming nach fünf neuen Sünden keine mehr einfielen...
Aber zurück zur DNA-Manipulation. Wo wird da die Grenze gezogen? Eigentlich "manipuliert" ja schon jeder Hobby-Hasenzüchter die DNA der Tiere, weil er sie nicht nach Gottes Plan paaren lässt. Gibt es für die dann einen eigenen Höllenkreis, in dem sie von Bugs Bunny gefoltert werden? Was ist mit Impfungen - da müsste jeder verdammt sein, der schon mal ne Spritze gegen Hepatitis B bekommen hat (das wird nämlich biotechnologisch produziert).
Auf das mit den Stammzellen will ich gar nicht mehr eingehen. Dass man jetzt also eine Todsünde einführen muss, um seinen Argumenten rückwirkend mehr Gewicht zu verschaffen ist schon traurig. Aber zu dem Thema haben sich andere schon super gekümmert, z.B. JLT von Evil under the Sun.

Aber vielleicht besteht ja noch Hoffnung für mich. Die Todsünden wurden ja gerade erst eingeführt, und rückwirkend können die nicht gelten, oder? Also muss ich nur von meinem sündhaften Tun ablassen, und alles wird gut - sicher...

Die Encyclopedia of Life ist online!

Auf der TED-Konferenz war der Biologe E. O. Wilson letztes Jahr Preisträger. Üblich ist, dass die Preisträger in einem Vortrag einen Wunsch äußern dürfen - bei E. O. Wilson war es die Bitte um Unterstützung für die Encyclopedia of Life, in der in den kommenden Jahren Daten zu insgesamt 1,8 Millionen Arten online gestellt werden sollen, frei zugänglich für alle.
Und jetzt, ein Jahr später, ist die EoL schon online! Zwar erst mit noch wenigen Arten, aber diese dafür schon sehr ansprechend präsentiert. Toll finde ich den Detail-Regler, mit dem man festlegen kann wie viel Information man möchte. So können sich alle, vom Schüler bis zum Wissenschaftler, ihrem Kenntnisgrad nach informieren. Bei den ausgebauten Seiten wie der Hausmaus Mus musculus findet man dann Bilder, weltweite Verbreitungskarten, die taxonomische Einordnung und jede Menge Texte z.B. zu Genetik, Chromosomen, Ökologie oder Verhalten.
In gewissem Sinn verhält sich EoL ähnlich wie die Wikipedia: Jeder kann Texte, Bilder, Videos etc. beisteuern. Jede Artseite hat aber einen Kurator, der sich mit der Art auskennt und der entscheidet, welche Daten gezeigt werden.

Wer mag kann sich den TED-Vortrag von E. O. Wilson hier ansehen:

Dass der Humor hier nicht zu kurz kommt...

...ein nettes Zitat eines Kreationisten. Es ist zwar schon ein paar Monate alt, ich bin aber erst vor ein paar Tagen darüber gestolpert. Besagter Kreationist legt mit dem altbekannten und zigfach widerlegten Entropie-Argument gegen Evolution los. Und dann wirds lustig. Sagen wir mal so: Jedes Kindergartenkind hätte ihm da weiterhelfen können, aber ich will ja nicht alles verraten.

One of the most basic laws in the universe is the Second Law of Thermodynamics. This states that as time goes by, entropy in an environment will increase. Evolution argues differently against a law that is accepted EVERYWHERE BY EVERYONE. Evolution says that we started out simple, and over time became more complex. That just isn’t possible: UNLESS there is a giant outside source of energy supplying the Earth with huge amounts of energy. If there were such a source, scientists would certainly know about it.

[via Cosmic Variance]

Neues im Kino

Den Film würde ich gern sehen - für Deutschland bin ich aber wohl schon zu spät. Produziert 2006, lief er bei uns vor einem Jahr auf der Berlinale. Ich bin jetzt erst auf The Fall aufmerksam geworden, weil er im März in den USA anläuft, und der Trailer die Runden macht. Er soll so eine Mischung aus Big Fish (mag ich), Pan's Labyrinth (mag ich) und League of Extraordinary Gentlemen (bäh) sein. So liest sich auch die Zusammenfassung auf IMDB:

In a hospital a little girl with a broken collar bone meets a bedridden man who starts telling her a fantastical story which reflects his state of mind. As time goes by fiction and reality start to intertwine in this uplifting epic fantasy.

Und zumindest einer der Helden scheint nicht ganz da reinzupassen: The Indian, The Ex-Slave, The Explosives Expert, The Masked Bandit und Charles Darwin. Hmmm...Noch ein Grund sich den Film anzuschauen.



Noch ein Film, der demnächst anläuft: Starship Troopers 3: Marauder. Der scheint ähnlich wie der erste Teil zu werden, was nur gut sein kann. Kann jeder bestätigen, der sich Teil 2 angetan hat...



[beide via io9]

Stell dir vor, jemand synthetisiert ein Genom, und niemand verstehts...

Es ist jetzt schon ne Zeitlang her, seit der Artikel über die komplette Synthese eines mikrobiellen Genoms [leider nicht kostenlos zu lesen] rauskam, und ich wollte eigentlich auch gar nicht drüber schreiben - ich hielt das Thema nämlich nicht für berichtenswert. Dann haben mir aber alle möglichen Leute gezeigt, dass sie da was kolossal falsch verstanden haben...und da waren auch ne Menge Wissenschaftsjournalisten dabei. Da hab ich mir dann überlegt: Entweder diese Journalisten mißbrauchen ihre Position, um mit Panikmeldungen den Absatz aufzubessern, oder sie haben die Ergebnisse des Artikels auch nicht verstanden. Aus der Hoffnung heraus, dass meine zweite Vermutung zutrifft, will ich also mal erklären, um was es in dem Paper geht. Eine regelrechte Steilvorlage haben mir die Leute vom Podcast Wissenschaft der Deutschen Welle in ihrem Beitrag "Zwischen Wissenschaft und Kommerz" geschenkt, und ich will anhand von ihren Behauptungen zeigen, was sie falsch erklärt haben, und wie es wirklich zu verstehen ist.
Aber um was geht es eigentlich, was haben Venter, Hamilton und Co. gemacht? Sie haben mit einem Gerät namens DNA-Synthesizer mehrere Stücke DNA hergestellt, und sie in Hefezellen zu dem kompletten Genom von Mycoplasma genitalium zusammenbauen lassen. Das ist ein weiterer Schritt in Richtung synthetische Lebewesen, mehr aber nicht. Die Welt wird sicher nicht davon untergehen. Aber sehen wir mal, was gestandene Wissenschaftsjournalisten dazu meinen:

Vor etwa fünf Jahren formulierte er sein neues Ziel – Leben schaffen aus toter Materie.

Und wie entsteht sonst in der Natur Leben? Eine dem Lebendigen eigene Kraft, die vis vitalis, wurde vor 150 Jahren mit der Synthese von Harnstoff widerlegt. So funktioniert das eben - man nehme ein paar Chemikalien, baue sie auf eine bestimmte Art zusammen, und voila: Leben!

Nun hat Venters Team in Rockville bei Washington das Erbgut des kleinen einzelligen Lebewesens nachgebaut. Über eine halbe Million Erbbausteine, sogenannte Nukleotide, wurden im Labor zusammengefügt, verkündet Venters oberster Konstrukteur, der 76-jährige Nobelpreisträger Hamilton Smith.

Wie gesagt, das Zusammenbauen macht eine Maschine, da muss niemand im Labor stehen und diese komischen Nukleotide hin- und herschieben (wie wir noch sehen, steht der Autor auf Worte, die mit "Erb-" beginnen...). Die Methode, nach der ein DNA-Synthesizer funktioniert, wurde übrigens schon 1984 mit einem Nobelpreis belohnt (Bruce Merrifield). Die Leistung ist nicht, wie hier dargestellt wird, die Synthese an sich, sondern die Synthese von relativ langen Stücken DNA, was eher schwierig ist.

Das Team um Venter und Smith hat damit ein Erbmolekül synthetisiert, das mehr als zehnmal länger ist als der bisherige Rekordhalter; der besaß gerade einmal 35000 Erbgutbausteine. Allerdings hatten die US-Forscher Hilfe aus der Biologie: Ohne Hefezellen hätte es nicht funktioniert, gesteht Hamilton Smith.

Nein, auch wieder falsch. Synthetisiert haben sie mehrere Stücke des Genoms, nicht das ganze Genom am Stück. Doch dazu gleich mehr, genauso wie zu der Hilfe aus der Biologie.

Die Biochemiker im Venter-Institut bauten 101 DNA-Erbmoleküle nach dem Vorbild von Mycoplasma genitalium im Labor zusammen. Dieses Puzzle war zunächst reine Biochemie. Jedes Segment besaß zwei überlappende Sequenzen, für die Nachbarn zur Rechten und zur Linken. Die Hefe wusste, was sie zu tun hatte und baute daraus ein vollständiges Bakterienchromosom. Das ist zwar noch kein künstliches Leben, […] aber eine Art synthetisches Betriebssystem für ein künstliches Lebewesen. Damit könnte eine tote Zelle ohne eigenes Erbgut zum Leben erweckt werden.

Ah, jetzt kommen wir der Sache schon näher. Leider für Laien sehr missverständlich. Wie schon gesagt wurde nicht das komplette Genom, sondern nur Fragmente mit einem DNA-Synthesizer hergestellt. Und wieso Biochemiker? Das stärkt noch einmal das Bild, dass da jemand lange Stücke DNA aus den einzelnen Bausteinen von Hand zusammengesetzt hat. Dazu braucht man keine biochemische Ausbildung. Man gibt dem Synthesizer über einen Computer die gewünschte Sequenz, und der spuckt die DNA dann irgendwann aus. Fertig. Die Forscher haben der Hefe dann aber nicht gesagt: "Nimm Fragment A, und bau in der richtigen Orientierung dann Fragment B an. Dann machst du mit Fragment C weiter, etc." Die Hefe "wusste" also nichts. Hamilton und Kollegen haben sich nur eine tolle Eigenschaft von Hefen (und vielen weiteren Organismen) zunutze gemacht, die hier sehr zuhause ist: die homologe Rekombination. Denn anders als z.B. beim Menschen spielt die homologe Rekombination bei Hefe eine wichtige Rolle; vielzellige Lebewesen nutzen dagegen bevorzugt die nicht-homologe Endverknüpfung (das nur am Rande, demnächst muss ich mal nen eigenen Post zu den beiden Wegen schreiben). Wichtig hier ist nur folgendes: Unter anderem als Reparaturmechanismus nimmt die homologe Rekombination zwei DNA-Fragmente, die Abschnitte mit gleichen Sequenzen haben, und verknüpft sie genau an diesen Stellen. Da war es also nicht dumm, die DNA-Fragmente von Mycoplasma genitalium so zu synthetisieren, dass sie an den Enden überlappten. Der Mechanismus was den Forschern also bekannt; es war eher mutig, das mit einem ganzen Genom zu versuchen.
Und es ist wirklich kein künstliches Leben, sondern nur eine Menge DNA. Sie konnten aber erstmals zeigen, dass man Bakteriengenome vollständig synthetisch herstellen kann. Und mal ganz ehrlich: Man braucht nur ein Genom, und nur eine tote Zelle (auch blöd ausgedrückt, gemeint ist einfach eine Zelle, der man ihr eigenes Genom entfernt hat), und schon hat man ein Lebewesen, das sich dann selbst vermehren kann.

Genau das wäre der nächste Schritt zum künstlichen Lebewesen, zunächst streng nach dem Vorbild der Natur. Dieser Schritt jedoch steht noch aus. Dass man ein Erbgut verpflanzen kann, haben Venters Forscher bereits voriges Jahr zeigen können. Dass sie nun noch nichts von derartigen Versuchen berichten, könnte bedeuten, dass die Verpflanzung des synthetischen Mycoplasma-Erbgutes nicht so einfach funktioniert wie gedacht, vermuten Kritiker.

Genau, die Veröffentlichung vom letzten Herbst [auch nicht frei zugänglich] war auch ein sehr methodisches Paper, das einfach gezeigt hat, dass etwas möglich ist. Genau wie hier. Jetzt aber zu behaupten, dass entsprechende Versuche nicht geklappt hätten, weil sie nicht im aktuellen Paper stehen, ist sicher falsch. Denn jeder, der den wissenschaftlichen Alltag kennt (die Wissenschaftsjournalisten der Deutschen Welle wohl nicht?), weiß dass da immer mehrere Projekte nebenher laufen. Die beiden Artikel wurden ja fast zeitgleich veröffentlicht (ja, bei uns machen zwei-drei Monate nicht viel aus), es arbeiteten also Arbeitsgruppen parallel an den beiden Projekten. Gut möglich, dass die Genomtransplantation also bisher noch nicht versucht wurde. Das aktuelle Prinzip des "publish or perish" in der Wissenschaft liefert eine weitere Erklärung. Denn vielleicht hat die Genomtransplantation ja schon geklappt, und Venter will nur eine weitere Veröffentlichung dafür, anstatt sie an die aktuelle dranzuhängen.



Nach dieser Besprechung der Forschungsergebnisse wurde den Hörern dann noch ein wenig über Craig Venter selbst vor den Latz geknallt. Sorry, aber mit neutralem Journalismus hat das folgende gar nichts mehr zu tun. Wer sich antun möchte, das MP3-File anzuhören, kann den herablassenden Tonfall der Dame Wissenschaftsjournalistin sicher auch hören.

...umstrittenes Genie und Enfant terrible – der Gen-Revoluzzer Craig Venter...

Der Mann hat viel erreicht, er hat die Wissenschaft enorm vorangebracht. Ja, viele Wissenschaftler können nicht mit seinen Methoden, aber was soll das? Gen-Revoluzzer?!? So eine Sprache erwarte ich in der Bild, aber nicht ein einem wissenschaftlichen Beitrag.

Schnell, schnell, am besten mit unkonventionellen und oft auch umstrittenen Methoden.

Ach, angenommen, es gäbe also eine konventionelle Methode, die besser funktioniert. Dann würde Venter aber trotzdem die unkonventionelle wählen? Sicher nicht. Der Mann bedient sich unkonventioneller Methoden, weil er an der vorderen Front arbeitet, da gibt es nun mal keine etablierten. Und umstritten sind seine Methoden zumindest unter Wissenschaftlern nicht wirklich...

Und dabei Gott spielen? Kein Problem für ihn.

Wenn das bedeutet, dass jeder, der DNA von einem Organismus in einen anderen überträgt, Gott spielt, dann machen das hunderttausende täglich, ich eingeschlossen. Davon abgesehen geht dieser Satz empfindlich nahe in Richtung kreationistisches Denken. Nicht Gott schafft neue Arten, sondern die Evolution. Die synthetische Biologie nimmt dabei nur eine Abkürzung.

Lachen tut er selten, und oft sieht es aus, als würde der Mann mit der Halbglatze und den stechend blauen Augen die Zähne fletschen.

Wie gesagt, Bild-Niveau. Mehr brauche ich dazu eigentlich auch nicht zu sagen...

Lebewesen emailen und am Computer wieder zusammenbauen. Denn auch Gene sind ja nur digitale Informationen. Bits und Bytes, Technik, nichts weiter. Das sagt Venter so, als wären solche Gedanken das normalste der Welt. Ethische Bedenken? Ach wo.

Nein, genau andersrum! Nicht die Lebewesen werden per Mail verschickt, sondern die Information, die Sequenz ihres Genoms. Und wiese so abschätzig? Es ist nunmal so, dass Gene Informationen sind. Und das denkt nicht nur Venter. Das wissen wir schon ein paar Jahrzehnte, seit den 50er/60er Jahren des letzten Jahrhunderts, um genau zu sein. Außer diesem abschließenden Satz findet sich übrigens nichts über ethische Bedenken, nicht ein Argument. Ich muss also davon ausgehen, dass hier einfach nur ein Schlagwort in den Raum geworfen wurde.

Wer jetzt meint, ich hätte nur die schlimmsten Sätze aus dem Beitrag rausgepickt, darf sich wie gesagt gern die 10 Minuten antun und sich diese Folge des Podcasts anhören. Der Beitrag findet sich als MP3 oben verlinkt.



Was vor lauter Panikmache und Fehlinformation in den beiden Beiträgen gar nicht zur Sprache kam (aus Zeitgründen? Tipp an die Redaktion: Weniger Emotion, mehr Information!) möchte ich noch ergänzen: Wir, also die Menschheit im allgemeinen, hat hier eine unglaublich vielversprechende Methode gezeigt bekommen, die auf lange erprobten Technologien beruht. Wenn Venter sagt, dass man damit Organismen erzeugen könnte, die umweltverträgliche Brennstoffe produzieren, oder dass man unglaublich gute Abfallverwerter herstellen kann, dann ist das eine plausible Idee. Bis es aber soweit ist, werden noch einige Jahre vergehen. Angst um Bioterror braucht man sich aber meiner Meinung nach nicht zu machen. Denn diese künstlich erzeugten Lebewesen haben einen entscheidenden Nachteil, sobald sie in der Natur mit anderen Organismen interagieren müssen: Sie sind maßgeschneidert für einen bestimmten Einsatz und werden mit den etablierten Arten nicht konkurrieren können.

Der (fast) Zweihundert Jahre Mann

Heute vor 199 Jahren wurde Charles Darwin geboren. Weil darüber aber in jedem zweiten Blog zu lesen ist, gibts von mir nur Links zu Darwin Day Celebration und dem Darwin Day 2008 Special von Scientific Blogging.

Alternative Aviation

Auf dem relativ neuen Blog Science-Based Medicine wurde vor ein paar Tagen ein Post veröffentlicht, der die Denkweise der Alternativen Medizin mit einem Vergleich erkärt: der Alternative Flug. Sehr witzig, extrem empfehlenswert!
Das liest sich teilweise auch wie der Stuß, den Kreationisten oder die Anhänger des Intelligent Design in ihrem pseudowissenschaftlichen Slang verzapfen:

Philosophy

The underlying philosophy of AA is simple. People need to be free to choose their mode of flight based on alternative concepts of gravity and alternative airplane design.

Current Western reductionist concepts of gravity revolve around European white men and their understanding of the universe through the scientific ‘method’ of experimentation. The current concept of gravity from Einstein and his Theory of Relativity, whereby ‘mass’ causes ‘space-time’ to ‘warp’ and this is what Science calls gravity. This theory (and remember it is just a theory) is only one narrow way of defining gravity, one way of knowing gravity. There are other ways of knowing and an equal number of ways to understand gravity and flight. Alternative aviation operates using holistic, environmentally friendly, passenger centric methodologies the allow the passenger to be involved with all aspects of their airline flight. By actively applying the concepts of complementary and alternative medicine to the airline industry the successful revolution that has occurred in health care can now be seen in air transportation.

Aber am besten gelungen fand ich den Absatz zum homöopathischen Flug:

Aviation based on principals of homeopathy is especially promising. Airplanes, once they have flown their route, remember the route due to the principals of quantum complementarity. Then by making the planes smaller and slower by repeated factors of 10, planes can carry more passengers, go faster and farther with each aeronautic dilution.

Sophophora, der allseits bekannte Modellorganismus

...oder Drosophila, wie man sie (noch) eher kennt.
Ja, demnächst könnte die Fruchtfliege Drosophila melanogaster umbenannt werden. Vereinfacht gesagt liegt es daran, dass der Genus Drosophila, der ca. 1500 Arten umfasst, nicht auf einen einzigen gemeinsamen Vorfahren (Monophylie) zurückgeht, sondern mehrere Vorfahren besitzt (Paraphylie). Dies wurde offensichtlich, nachdem molekularbiologische Untersuchungen an den Arten durchgeführt wurden. Es gibt nun zwei Möglichkeiten, dieses Problem zu lösen: Entweder lässt man den Genus Drosophila wie er ist, paraphyletisch, was die Taxonomen nicht gut finden, oder man teilt ihn auf in mehrere neue Genera, die dann alle monophyletisch sind. Wissenschaftlich gesehen ist die zweite Lösung die richtige, sie hat nur ein großes Problem. Denn ein Genus wird nach der ersten beschriebenen Art benannt, was hier Drosophila funebris ist, nicht D. melanogaster. Wird der Genus also geteilt, dann behält die Gruppe, die D. funebris enthält, den Namen Drosophila. Unsre allseits geliebte Drosophila melanogaster ist aber nur sehr entfernt mit D. funebris verwandt und fällt in eine zweite Gruppe. Folge davon wäre zwangsläufig eine Umbennung, voraussichtlich in Sophophora melanogaster.
Das wäre dann taxonomisch korrekt, doch wie viele Genetiker würden sich an die Umbenennung halten? Das Problem, das ich nach einer Umbenennung sehe, ist die gleichzeitige Verwendung von beiden Namen, was unweigerlich zu Verwirrungen führen wird. Die letzte Entscheidung über die Umbennenung liegt bei der zoologische Namen vergebenden Körperschaft, der International Commission on Zoological Nomenclature. Ich warte mit Spannung auf das Ergebnis.

Mehr Infos sind auf Catalogue of Organisms zu finden!

Igor Siwanowicz: geniale Naturfotos

Ich habe einen ganz aktuell einen Fotografen für Naturfotos gefunden, Igor Siwanowicz. Das Beispielbild zeigt viel vom Stil seiner Bilder - Makros, hauptsächlich Insekten, oft Studioaufnahmen und Porträtfotos ähnelnd, und viele Mantiden. Davon würde ich mir gern was an die Wand hängen ;-) Im letzten Herbst hatte er wohl eine Ausstellung seiner Bilder in Augsburg, dafür bin ich dann aber leider zu spät...

Kreationismus und die Meiose

Beim Schreiben meines letzten Posts ist mir ein gutes Argument eingefallen gegen die Ansicht der Kreationisten, Gott habe Mensch und Tiere so erschaffen, wie sie heute sind. Und das habe ich in der Form auch noch nicht gesehen. Diese Denkweise wurde eigentlich schon x-mal widerlegt, nämlich immer dann, wenn Wissenschaftler zeigen konnten, dass die Proteine A und B aus verschiedenen Organismen X und Y näher miteinander verwandt sind, als z.B. Protein A mit allen anderen Proteinen des Organismus X. Dies lässt sich nur dann erklären, wenn es einmal einen Organismus Z gab, von dem A und B abstammen und der einen Vorläufer der Proteine A und B besaß. Unveränderliche Schöpfung widerlegt, so schnell geht das. Ich möchte dazu jetzt ein Beispiel aus meinem Gebiet bringen, das die ganze Sache noch ein wenig würzt.
Wenn sich ein Organismus auf sexuelle Weise vermehrt, dann hat er zunächst mal ein Problem: er hat einen in der Regel diploiden (d.h. doppelten) Chromosomensatz, und sein Fortpflanzungspartner auch. Dass aber nicht in jeder Generation der Chromosomensatz verdoppelt wird, muss dieser vor der Erzeugung von Keimzellen auf einen einfachen haploiden Satz reduziert werden. Die geschieht in einem Prozess namens Meiose, in der auf eine Verdopplung der DNA (=4x) zwei Teilungen folgen (=1x).
Die Meiose ist auch der Prozess, während der das Genom durch die Rekombination "durchmischt" wird: Die homologen Chromosomen (die vom Vater und der Mutter stammen) tauschen Bereiche untereinander aus. Dies soll die genetische Vielfalt erhöhen. Glücklicherweise gibt es schon eine Menge Proteine, die für Rekombinationsprozesse zuständig ist. Denn die Rekombination ist, wie ich schon in anderen Posts erklärt habe, ein möglicher Reparaturweg für Schäden an der DNA, besonders von den sehr gefährlichen Doppelstrangbrüchen.
Warum hebe ich das besonders hervor? Weil die Voraussetzung zur Einleitung der Reparatur von Doppelstrangbrüchen natürlich das Vorhandensein von Doppelstrangbrüchen ist (duh...). Die Zelle kann sich aber nicht darauf verlassen, dass zufällig während der Meiose mehrere DSBs entstehen, dafür sind sie einfach zu selten. Sie muss darum selbst DSBs erzeugen! Das allein ist schon ein ziemlich gutes Argument gegen einen Designer, der nicht unbedingt absichtlich einen der gefährlichsten Schäden in sein System einführen würde, um ein Problem zu lösen.

Aber es geht noch weiter, und das hat damit zu tun, wie die Zelle genau DSBs erzeugt. Dafür müssen wir ein wenig über Proteine namens Topoisomerasen wissen. Das sind Enzyme, die Verdrillungen und Knoten in der DNA auflösen können. Wie entstehen überhaupt Verdrillungen in der DNA? Ein schönes Beispiel geht folgendermaßen: Man nehme zwei Schnüre und verknote zwei Enden miteinander. Dann befestigt man das verknotete Ende irgendwo. Jetzt noch die zwei Schnüre gegeneinander verdrehen, und man hat sich seine eigene Schnur-Doppelhelix gebastelt. Würde man nun die beiden Schnüre an ihren freien Enden auseinander ziehen, dann entstehen weiter vorne Verdrillungen.
Wie gesagt, um solche Strukturen der DNA aufzulösen gibt es Topoisomerasen. Und sie lösen Verdrillungen und Knoten auf, indem sie eine Bindung mit der DNA eingehen, kurz einen Bruch erzeugen, einen anderen Strang hindurchführen, und den Bruch wieder schließen. So einfach geht das mit den DSBs aber nicht, wie man jetzt vielleicht denken könnte! (Auch wenn es wirklich mit Topoisomerasen zu tun hat.)
In der Bakteriengruppe der Archaea gibt es nämlich eine bestimmte Topoisomerase (Topo VI), die genau das macht, was ich oben beschrieben habe. Es ist jedoch nur eine von zwei ihrer Untereinheiten, die von Eukaryoten (Organismen mit Zellkern in ihren Zellen, also Pilze, Pflanzen, Tiere) zum Erzeugen von DSBs während der Meiose eingesetzt wird. Der Grund ist ein ganz toller: Diese Untereinheit kann zwar noch Brüche in der DNA erzeugen, ist dann aber nicht mehr fähig sie wieder zu schließen - wir haben einen DSB. Und es kommt noch schlimmer für den Designer und zeigt, dass wir hier nur Behelfswerkzeug nach einem Unfall einsetzen: Diese Untereinheit, die übrigens SPO11 heißt, bleibt an den Endes des von ihr erzeugten DSBs an die DNA gebunden. Sie kann nur gelöst werden, indem andere Proteine ein kurzes Stück DNA abschneiden!

Würde so ein Designer vorgehen, der ein Lebewesen entwerfen will? Ganz sicher nicht. Es zeigt vielmehr, dass die während der Evolution der Arten wirkenden Kräfte einfach das genommen haben, was ihnen gerade zur Verfügung stand, und wenn es nur die Abfälle von anderen Projekten waren.

Über Meiose, und besonders die meiotische Rekombination samt Erzeugung von DSBs, werde ich sicher noch mehr zu sagen haben, das nächste Mal dann vielleicht sogar mit einem aktuellen Paper dazu.

Hayflick über Aging

Wenn jemand wie Leonard Hayflick (der mit dem Hayflick-Limit) in PLoS Genetics ein Editorial über Aging schreibt, dann muss ich das einfach lesen. Und nicht nur, weil ich am Rande mit dem Thema zu tun hab (Telomere, Blattseneszenz). Er lässt sich darin über das Problem aus, dass das Thema Aging zwar gerade ziemlich in Mode ist, der Begriff aber für die verschiedensten Dinge verwendet wird. Er unterscheidet darum zwischen Alterung (Aging) als zufälligen, aber immer stattfindenden Prozess des Verlustes von normaler Zellfunktion, z. B. durch Fehlfaltungen von Proteinen, und Longevity als ein dem Aging entgegengesetztes zelluläres Programm, das dann beispielsweise die Fehlfaltung von Proteinen korrigiert. Erst wenn die Leistungsfähigkeit der Reparaturprozesse deutlich nachgelassen hat, treten die Effekte des Aging wirklich auf. Außerdem grenzt Hayflick davon noch altersbedingte Erkrankungen ab, die wohl auch gern mit dem geldbringenden (Fördermittel) Begriff Aging belegt werden.
Der größte Lacher des Artikels steckt aber in den Acknowledgments, dort findet sich unter Funding nämlich folgendes:

These studies were supported by Grant 200701 from the Center for Mediocrity in Biogerontology.

"Mit Gott gegen Darwin" - mal wieder alles falsch gemacht

Gestern abend lief auf Phoenix eine Reportage mit dem Titel "Mit Gott gegen Darwin", direkt nach der Doku "Jesus Camp" und vor "Satan lebt". Ein religionskritischer Abend also, sollte man meinen. "Mit Gott gegen Darwin" hat leider so ziemlich jeden Fehler wiederholt, der den Medien schon seit Jahren bei der Präsentation von Wissenschaft gegen Kreationismus und Pseudowissenschaft vorgeworfen wird.
In typisch deutscher Neutralität ließ man die beiden Seiten für sich sprechen, ohne das Gesagte in einen Bezug zu setzen. Das hatte zur Folge, dass z.B. zig Kreationisten die alte Leier von "Evolution ist nur eine Theorie, also nicht bewiesen" anstimmen konnten. Selbst wenn die Journalisten den Sachverhalt nicht selbst darstellen wollten, dann hätte doch wenigstens ein Wissenschaftler (und es hätte irgendein Wissenschaftler sein können) zu Wort kommen sollen, der die Bedeutung des Wortes Theorie im wissenschaftlichen Sprachgebrauch erklärt. Theorien sind in der Wissenschaft nämlich keineswegs irgendwelche Einfälle, die einfach so in den Raum geworfen werden (die umgangssprachliche Bedeutung von Theorie), sondern Erklärungen für natürliche Phänomene, die von einer enorm großen Menge von Daten gestützt werden. Theorien sind in der Wissenschaft die sicherste Erklärung für ein Phänomen; der Begriff Fakt wird dagegen ungern verwendet, wiel in der Wissenschaft zumindest im Prinzip alles widerlegbar ist. Doch diese Richtigstellung erfolgte nicht, der falsche Eindruck blieb leider bestehen.
Auffällig war auch die unausgewogene Präsentation des Materials. Wissenschaftler, oder allgemein Personen pro Evolution, kamen nur sehr selten zu Wort. Der einzige interviewte Wissenschaftler war zudem Kenneth Miller, der als Autor von "Finding Darwin's God: A Scientist's Search for Common Ground Between God and Evolution" nicht gerade der ideale Gegenpart zu den religiösen Fanatikern darstellt.
Die zwanghafte Gegenüberstellung von zwei Positionen zieht sich leider wie ein roter Faden durch die gesamte Sendung. So wurde zwar über das (damals laufende) Dover-Gerichtsverfahren berichtet (das mittlerweile, nach der Produktion der Reportage, mit einem eindeutigen Sieg des Evolutionsunterrichts beendet ist), sofort musste dann aber über ein weiteres Gerichtsverfahren berichtet werden: Das berühmte Scopes-Verfahren in Dayton, Tennessee, in dem der Lehrer John Thomas Scopes 1925 (!) für das Unterrichten der Evolution im Biologieunterricht verurteilt wurde.
Nach all diesen Kritikpunkten bleibt von der Reportage leider nicht mehr viel Substanz übrig. Der traurige Rest ist dafür dann aber umso erschreckender. Er zeigt die Kinder, die in fundamentalistisch-christlichen Schulen, oder sogar zuhause von den Eltern, "unterrichtet" werden. Grundlage für alle Fächer ist die Bibel, die wörtlich ausgelegt wird. Die Erde ist demnach wenige tausend Jahre alt, Menschen und Dinosaurier lebten gemeinsam (die Dinos starben aus, weil für sie kein Platz mehr auf der Arche war und sie ertrinken mussten), alle Tiere wurde an einem Tag erschaffen - da ist kein Platz für die Evolution, und für andere Wissenschaften auch nicht. So sieht man gleich zu Beginn der Reportage die Kreationisten-Version des Chemie- und Biologieunterrichts. Da wird dann die Landoltsche Zeitreaktion als Gottesbeweis gezeigt. Und zur Veranschaulichung der Energiegewinnung auf zellulärer Ebene nimmt man einfach ein Geldstück und einen Gasbrenner: Haben wir doch ein Glück, dass uns Gott erschaffen hat, sonst würden unsere Zellen ständig rotglühend in Flammen stehen! Bei solchermaßen "gebildeten" Kindern sehe ich sehr schwarz für den Wissenschaftsstandort USA...

O.O.T.S.S.O.E.R.A.A.A.P.

Darüber wollte ich schon ne ganze Zeit lang schreiben - ich bin stolzes Mitglied im Order Of The Science Scouts Of Exemplary Repute And Above Average Physique.
(Mitglied kann aber jeder werden, der gewisse Voraussetzungen erfüllt:

Members are:

- not opposed to alcohol.

- fond of IPCC reports (especially the pictures).

- mostly in agreement with the “truth.”

- into badges.

- grieving for the slow and miserable death of the Hubble Space Telescope.

- possibly possessed of supernatural powers.

- not in the business of total world domination

- committed to the constant and diligent presentation of science stories, be it to editors, producers, directors, educators, relatives and/or friends of various ilk, in an effort to lessen the gap that is this thing we call public scientific literacy.

)

Meine Auszeichnungen bisher sind:

The “talking science” badge.
Required for all members. Assumes the recipient conducts himself/herself in such a manner as to talk science whenever he/she gets the chance. Not easily fazed by looks of disinterest from friends or the act of “zoning out” by well intentioned loved ones.

Selbst die Kollegen kriegen die neusten Wissenschafts-News zu hören!

The “I blog about science” badge.
In which the recipient maintains a blog where at least a quarter of the material is about science. Suffice to say, this does not include scientology.

Naja, ihr lest es ja gerade...

The “I’m pretty confident around an open flame” badge.
Recipients have demonstrated proficiency around open flames in laboratory settings.

Wie jeder Biologe ging ich durch die Hölle, die da heißt "Praktikum Anorganische Chemie für Biologen" (und damit meine ich nicht die vielen ununterbrochen laufenden Bunsenbrenner).

The “destroyer of quackery” badge.
In which the recipient never ever backs down from an argument that pits sound science over quackery.

Wer sich mit Kreationisten verbal prügelt, hat Anspruch auf diese Auszeichnung!

The “sexing up science” badge.
In which the recipient has had experience with things such as selective breeding, crossing, mate selection, prokaryotic conjugation, fertility studies, STD related microbiology, and/or any other acceptable interpretation of the badge.

Ohja, erzwungene Kreuzungen zuhauf! Und mit Arabidopsis ist es noch ne Stufe gemeiner, weil die sich normalerweise durch Selbstung vermehrt, von mir aber zu Sex mit ihren Geschwistern gezwungen wird.

The “I can be a prick when it comes to science” badge.
In which the recipient can be so passionate about things of a scientific nature, that he/she may appear surly, rude, and/or unpleasant.

Wartet einfach darauf, es wird unweigerlich auch hier passieren (oder ist es schon?!?)!

The “will glady kick sexual harasser’s ass” badge.
(And we mean “ass” in the most holistic of ways). In which the recipient stands up to such miscreants in the work place. Places of science should know better.

Keine Frage, auch wenn das bei uns wahrscheinlich nicht vorkommen wird.

The “has frozen stuff just to see what happens” badge (LEVEL I)
In which the recipient has frozen something in the freezer for the sake of scientific curiosity.
The “has frozen stuff just to see what happens” badge (LEVEL II)
In which the recipient has frozen something in dry ice for the sake of scientific curiosity.
The “has frozen stuff just to see what happens” badge (LEVEL III)
In which the recipient has frozen something in liquid nitrogen for the sake of scientific curiosity.

Ich will da aber nichts hören von wegen Spielkind!

The “I work with way too much radioactivity, and yet still no discernable superpowers yet” badge.
…Although not for lack of trying…

Ich will ja gar nicht Superman werden, in unserem Gebäude würde mir schon die Kraft reichen, Aufzüge zu steuern...(Hattip: Playing for Keeps von Mur Lafferty)

The “dodger of monkey shit” badge.
One of our self explanatory badges.

The “inordinately fond of invertebrate” badge.
In which the recipient professes an arguably unhealthy affinity for things of this category.

Der Großmeister ist hier zwar PZ Myers von Pharyngula, aber auch ich hab ein Herz für wirbellose Tiere mit tentakelbesetzen Armen.

The “I’m a scientist who is fundamentally opposed to administrative duties” badge.
Presumably a badge with a consensus even stronger than that seen in the global warming arena.

Die Einstellung zählt! (wehren kann man sich ja eh nicht.)

The “cloner” badge.
In which the recipient has cloned something or other. Rules to a drinking game concerning this badge will be forthcoming.

Ohja. Oft und viel. Zig Organismen, zig Systeme. Unter anderem ein "unklonierbares" Gen erfolgreich kloniert. Hier fehlen mir verschiedene Level wie sie für das Spielen mit Eis angeboten werden (siehe oben), das muss ich unbedingt noch vorschlagen.

The “somewhat confused as to what scientific field I actually belong to” badge
Also known as the transdiscplinary, interdiscplinary, or intradisciplinary badge.

Nicht ich bin verwirrt, dafür aber die meisten anderen umso mehr. Wenn die Botanik hören, halten die mich erst mal für nen Gärtner. Ein Molekularbiologe kann aber nicht unbedingt Gartentipps geben, und hat auch nicht zwangsläufig den grünen Daumen...

The “statistical linear regression” badge.
We figured that if you actually know what those three words together mean, then you deserve a badge. Statistics rock!

Ohne die Statistik bräuchte ich gar nicht erst anfangen, Daten zu sammeln.

The “works with acids” badge.
In which the recipient has worked with acids.

The “has done science whilst under the influence” badge.
This can apply to both achieving moments of intellectual clarity or actual performance of an experiment whilst under the influence. It presumes talking about science under the influence a given.

Kann aber jeder vorweisen, der schonmal nach der Instituts-Weihnachtsfeier (vormittags) versucht hat, ernsthaft zu arbeiten.

The “I may look like a scientist, but I’m actually also a pirate” badge.
Drinks rum. Into pillaging and stuff. Soft spot for evolutionary biology.

Arrr, ye scurvy Dog! Ich denke, mindestens einmal jährlich die ersten beiden Teile von Monkey Island zu spielen ist Beweis genug.

The “what I do for science dictates my having to wash my hands before I use the toilet” badge.
Another badge that is more common than you would think.

Ohja, besonders wenn man davor gerade mit Mutagenen hantiert hat...

Das wars dann erst mal, weitere folgen, sobald mir gute Ausreden eingefallen sind, warum ich sie verdiene.

Erkennung von Doppelstrangbrüchen

In meinem Forschungsgebiet, DNA-Reparatur und -Rekombination, ist gerade etwas sehr seltenes passiert, eine wissenschaftliche Sonnenfinsternis sozusagen: Unabhängig voneinander haben vier Gruppen in drei Journals im Grunde über das gleiche berichtet: Das Protein RNF8 und seine Funktion.

Dazu möchte ich erst einmal ein wenig Hintergrund liefern. Schäden an der DNA treten sehr oft auf, es gibt aber für die verschiedenen Arten von Schäden spezialisierte Reparaturmechanismen, die eine sehr effiziente Reparatur durchführen können. Eine wichtige Grundlage für die Genauigkeit dieser Reparatur ist der Bau der DNA in zwei komplementären Strängen. Liegt also ein Schaden in einem Strang vor, dann kann die beschädigte Stelle und ein kleiner Bereich darum entfernt werden. Mit Hilfe des komplementären Strangs ist das Schließen der Lücke dann nicht mehr schwer.
Ein großes Problem für die Reparatur stellen jedoch DNA-Doppelstrangbrüche (DSBs) dar. Anders als bei anderen DNA-Schäden kann der gegenüberliegende Strang hier nämlich nicht zur Reparatur verwendet werden! Früh in der Evolution entstanden darum zwei Mechanismen, um diese schweren Schäden trotzdem reparieren zu können, die nicht-homologe Endverknüpfung (non-homologous end-joining, NHEJ) und die homologe Rekombination (HR).
NHEJ ist in der Konzeption relativ einfach: Da in der Regel wenige DSBs in einem Zellkern vorkommen, nimmt man einfach die zwei freien DNA-Enden und verbindet sie wieder. Bei diesem Prozess kommt es aber in der Regel zu Mutationen, entweder weil Teile der DNA an den Bruchstellen verloren gehen, oder (schlimmer), weil die falschen Enden verknüpft werden (beim Vorliegen von mehreren DSBs). Trotzdem ist die NHEJ z.B. beim Menschen, aber auch bei vielen anderen Organismen, die Methode der Wahl. Sie ist relativ einfach durchzuführen, und die Mutationen betreffen mit sehr großer Wahrscheinlichkeit sowieso nichtkodierende Bereiche (die beim Menschen weit über 90% des Genoms ausmachen).
Der zweite Mechanismus, HR, ist sehr viel genauer. Dabei nutzt die Zelle z.B. den Umstand, dass unser Genom diploid im Kern vorliegt. Das heißt, dass jedes Chromosom doppelt vorliegt (je eins von der Mutter, eins vom Vater). Da diese homologen Chromosomen auf der Sequenzebene so gut wie identisch sind, kann die Sequenzinformation des homologen Chromosoms als Matrize zur Reparatur des gebrochenen Chromosoms dienen. Dazu werden kurzzeitig Strukturen gebildet, in denen einzelne Stränge aus den homologen Chromosomen gepaart sind (eine dieser Strukturen ist X-förmig und wird nach ihrem Erstbeschreiber als Holliday Junction bezeichnet, daher auch der Name dieses Blogs!). Im Vergleich mit NHEJ ist die HR genauer, sie ist aber auch sehr viel aufwändiger (und präsenentiert die Zelle mit Folgeproblemen, auf die ich nicht weiter eingehen will).

Nachdem ich jetzt relativ knapp (doch, das ist keine Übertreibung) beschrieben habe, wie DSBs repariert werden können, nähere ich mich endlich mit großen Schritten dem Aspekt, den die Autoren mit RNF8 untersucht haben: Bevor irgendeine Reparatur eingeleitet werden kann, muss erst einmal ein DSB von der Zelle erkannt werden, und die erforderlichen Reparaturproteine müssen an diese Position geholt werden. Dabei ist schon länger bekannt, dass es eine auffällige Veränderung im Chromatin (=DNA und damit assoziierte Proteine) gibt: Die Histon H2A-Variante H2AX wird durch Anhängen einer Phosphatgruppe modifiziert. (Die Phosphorylierung von Proteinen ist ein wichtiger Bestandteil vieler Signalwege in der Zelle.) Das phosphorylierte H2AX (genannt γ-H2AX) ist mikroskopisch in Foci an DSBs zu beobachten und wirkt als Signal für weitere Reparaturproteine wie BRCA1 (involviert in Brustkrebs) und 53BP1. Doch wie diese Proteine ihr Ziel finden war bisher nicht genau bekannt. Man wusste zwar, dass sie sich nach der Bildung eines DSB in den γ-H2AX-Foci befinden, aber eben nicht, was sie dort hält. γ-H2AX alleine reicht aber nicht aus. Hier kommt jetzt RNF8 ins Spiel. Es konnte nämlich gezeigt werden, dass es über ein weiteres Protein, MDC1, an γ-H2AX binden kann. Nach der Bindung modifiziert es dann die Histone H2AX und H2A (und möglicherweise weitere) - aber nicht durch Anhängen einer Phosphatgruppe, sondern durch das Anhängen eines kleinen Proteins namens Ubiquitin. Erst diese ubiquitinierte Histone werden dann von den folgenden Reparaturproteinen erkannt.
Noch ein Wort zu Ubiquitin: Darüber ist schon länger bekannt, dass es eine wichtige Rolle in der Regulation des Abbaus von Proteinen spielt. Es existieren Proteine, die spezifisch Ubiquitine auf Zielproteine übertragen, und eine lange Kette von aneinander hängenden Ubiquitinen erzeugen. Dies ist ein Signal, das so markierte Protein abzubauen. Für die DNA-Reparatur zeichnet sich nun aber ab, dass Ubiquitin eine weitere Funktion besitzt. Die Modifikation von Proteinen mit einem oder zwei Ubiquitinen dient hier als Signal, wie es z.B. für Phosphorylierungen schon bekannt ist! Es wird interessant sein zu beobachten, ob Ubiquitin außerhalb des Proteinabbaus generell eine wichtige Rolle besitzt, oder ob dies auf die DNA-Reparatur beschränkt bleibt.

Hier beende ich das ganze erstmal. Da ich vorhabe, in Zukunft öfter mal über Artikel aus meinem Gebiet zu schreiben, werden sich eventuell noch offene Lücken im Verständnis mit der Zeit sicher (hoffentlich) schließen. Für Posts über Fachartikel werde ich ab sofort auch das Icon von BPR3 (Bloggers for Peer-Reviewed Research Reporting) setzen, dass allen gleich klar wird, dass ein substanzieller Post folgt.

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Mailand et al. (2007): RNF8 Ubiquitylates Histones at DNA Double-Strand Breaks and Promotes Assembly of Repair Proteins. Cell 131:887-900.
Huen et al. (2007): RNF8 Transduces the DNA-Damage Signal via Histone Ubiquitylation and Checkpoint Protein Assembly. Cell 131:901-914.
Wang and Elledge (2007): Ubc13/Rnf8 ubiquitin ligases control foci formation of the Rap80/Abraxas/Brca1/Brcc36 complex in response to DNA damage. PNAS ePub ahead of print.
Kolas et al. (2007): Orchestration of the DNA-Damage Response by the RNF8 Ubiquitin Ligase. Science 318(5856):1637-1640.

The Algorithm March

ich bin nicht fähig, dazu einen Kommentar abzugeben...


Und dazu dann erst recht nicht...

Ein nicht ganz so schönes Bild...

Das hat man davon, einen Podcast zu loben...Ein Redakteur vom Science Podcast hat ebenfalls diese Woche etwas so Dummes gesagt, der kann eigentlich keine biologische Bildung haben.

"...plankton is a kind of algae..."

Weder sind alle Algen Plankton, noch ist Plankton auf Algen beschränkt! Plankton sind schlicht alle Organismen, die nicht von selbst gegen die Strömung anschwimmen können. Und das reicht von Viren und Bakterien im Kleinen bis hin zu metergroßen Quallen. Um das zu wissen muss man nicht mal Meeresbiologe sein. Über Wissenschaftsjournalisten und Redakteure schweige ich mich jetzt lieber aus...

Stammzellen

Eigentlich hatte ich ja vor, ausführlicher über das Thema zu berichten, aber diese Woche war nix mit Zeit...deshalb will ich nur auch hier berichten, dass es letzte Woche Neuigkeiten im Gebiet der Stammzellenforschung gab.
Einerseits ist es endlich möglich, embryonale Stammzellen von Primaten herzustellen (die Übertragung der Methode auf den Menschen wird nicht mehr lange dauern), und andererseits haben letzte Woche zwei Gruppen unabhängig voneinander Bindegewebszellen (Fibroblasten) zu Stammzellen "umprogrammieren" können. Diese IPS (induced pluripotent stem) Zellen zeigen ein Verhalten ähnlich dem von embryonalen Stammzellen, sind aber aus einer moralfreien Quelle gewonnen. Anders als uns das Leute wie Bush und die Frau Schavan erzählen wollen, ist der Erfolg mit den IPS Zellen keineswegs eine direkte Folge ihrer Behinderung der Forschung an embryonalen Stammzellen. Die Autoren der Artikel betonen selbst, dass sie ohne die grundlegenden Erkenntnisse, die an embryonalen Stammzellen gewonnen wurden, selbst nicht hätten arbeiten können. Mehr Infos hat Alex Palazzo von The Daily Transcript hier und hier, inklusive Links zu den Papern (der Artikel auf Cell ist Open Access!).

Ein schönes Bild

Gerade eben im Nature Podcast gehört:

"...filaments, waving in the Brownian Breeze..."

Hin und wieder schaffen es eben auch Wissenschaftler, ein Bild zu schaffen das mich berührt.

Interessante Muränen

Nachdem vor ein paar Wochen gezeigt wurde, dass die Aliens aus den gleichnamigen Filmen wohl nahe Verwandte der Muränen sind, hab ich jetzt noch was Neues über diese Fische erfahren.
Das mit den Aliens bezieht sich auf zumindest eine Art, die Atlantische Netzmuräne (Muraena retifera), die mit einem zweiten Kiefersatz, der im Rachen sitzt, ein Problem der Muränen interessant gelöst hat. Wenn man nämlich als Fisch unter Wasser etwas fressen will, ohne es festhalten zu können, dann schwebt das Futter einfach weg. Viele Fische haben das Problem gelöst, indem sie einfach eine große Menge Wasser, und nebenbei auch das Futter, einsaugen. Das ist bei Muränen aber nicht wirklich sinnvoll, weil die in ihren Felsritzen einfach nicht genug Platz zum Aufplustern haben. Die Atlantische Netzmuräne umgeht dieses Dilemma, indem sie ihre Beute erst mit dem ersten Kiefer fängt, dann mit dem zweiten Kiefer zugreift, den ersten löst und die Beute ein Stück in den Rachen zieht. Das wiederholt sich dann so lange, bis die Beute verschlungen ist. Clever. Spiegel Online hat nen Artikel darüber, und zeigt auch ein kleines Video mit dem zweiten Kiefer in Aktion. Die Wissenschaft dahinter wurde im September in Nature veröffentlicht; der Artikel selbst ist zwar nicht frei zugänglich, die Supplemental Materials mit 3 Videos aber schon!

Durch Zufall habe ich aber noch etwas anderes über Muränen gelernt. Geistermuränen (Rhinomuraena quaesita) können während ihres Lebens zunächst männlich, und anschließend weiblich sein. Die jungen Männchen besitzen eine blaue Grundfarbe, und werden, sobald sie eine kritische Länge erreicht haben, leuchtend Gelb. Und nebenbei auch weiblich.

Sequenzierung des Humangenoms für 500 €

Die Sequenzierung von Klonierungsarbeiten etc. lassen wir von der Firma GATC erledigen. Als ich heute morgen einen neuen Auftrag rausschicken wollte, hab ich auf deren Seite eine interessante Meldung gelesen:
Nicht nur, um das Wissen über das menschliche Genom zu vergrößern, sondern auch mit Blick auf den zu erwartenden Wissensbedarf für eine personalisierte Medizin, möchte GATC bis 2010 das Genom von bis zu 100 Individuen sequenzieren. Und wir sprechen hier nicht von SNP-Kartierung oder ähnlichem, eine richtige Sequenzierung á la Watson und Venter.
Der Hammer kommt aber erst noch: Aufgrund der stetig fallenden Kosten für die Sequenzierung hat GATC das Ziel, innerhalb von 10 Jahren den Preis für die Sequenzierung eines menschlichen Genoms auf 500 € runter zu bekommen. Und nebenbei natürlich auch die Dauer der Sequenzierung erheblich zu verkürzen. Whoa. Das Human-Genom-Projekt dauert zum Vergleich 12 Jahre, setzte die internationale Kooperation von vielen Laboren voraus, und kostete rund 3 Milliarden $.
Mit dem Vorhaben kann sich GATC problemlos in die Riege der Firmen für das 1000-$-Genom einreihen (sie wollen die alle ja sogar noch um die Hälfte unterbieten!), und ist auch ein hoffnungsvoller Kandidat für den X-Price zur Genomsequenzierung!
GATC hat auch schon eine Seite mit FAQs online, die mehr in die Details geht als die Pressemeldung.