Zufälle in der Wissenschaft, noch ein Beispiel

Ich lese unheimlich gern alte wissenschaftliche Texte. Wenn ich dann noch als Ausrede habe, dass ich dieses eine Paper als Grundlage eines Teils meiner Arbeit sowieso lesen muss, umso besser! So bin ich auf einen Nature-Artikel von 1965 gestoßen, der mal wieder beweist wie einfachste Grundlagenforschung durch einen Zufall zu wichtigen (angewandten) Ergebnissen führen kann.

Die Biopohysiker Barnett Rosenberg, Loretta van Camp und Thomas Krigas von der Michigan State University beschrieben in einem kurzen Artikel [1] von einem merkwürdigen Versuchsaufbau und dem überraschenden Ergebnis, das sie dabei fanden. Ich will den Versuch mal kurz zusammenfassen: Um die Effekte von einem elektrischen Feld auf das Wachstum von Bakterien zu untersuchen, tauchten die Forscher Platinelektroden in eine Kulturkammer mit einer Flüssigkultur des Modellbakteriums Escherichia coli. Gleichzeitig wurde Luft eingeblubbert. Die Forscher legten sich auf bestimmte Bedingungen fest, weil sie für sich alleine das Bakterienwachstum nicht beeinflussen sollten - glaubten sie jedenfalls! Sie schreiben nämlich

Platinum was chosen for the electrode material because of its well-known chemical inertness, and 1,000 c/s was chosen to eliminate electrolysis effects and electrode polarization. As we will show, both are mistaken ideas which led, via serendipity, to the effecs described in this communication.

Nochmal auf Deutsch - genau die Versuchsbedingungen, die eigentlich keinen Effekt ergeben sollten, führten zufällig zu sehr interessanten Effekten! Nach so einer Behandlung hörten die Bakterien nämlich auf sich zu teilen und wuchsen zu langen Filamenten aus. Das ist ein Phänotyp, der schon damals bekannt war. Es deutet darauf hin, dass nur die Zellteilung beeinträchtigt ist, das Zellwachstum aber nicht. Wenn jetzt die Zellen immer länger werden, sich aber nach bestimmten Zeiten nicht mehr teilen werden sie irgendwann zu Fäden. Dieses Verhalten ist auch kein direkter Effekt der Elektrolyse, weil die Zellen erst 1-2 Stunden danach anfingen Filamente zu bilden.
Jetzt gings daran, den Grund zu finden, und alle anderen Möglichkeiten auszuschließen. Dabei waren die Autoren sehr gründlich, und ich will mal ein paar dieser Versuche aufzählen. Das ist nämlich der oft nicht so beliebte, dafür aber sehr wichtige Teil der Wissenschaft, nachdem man eine interessante Beobachtung gemacht hat - die Kontrollen.

• Der Sauerstoff aus der eingeleiteten Luft ist notwendig. Wurde nur Stickstoff eingeblasen fiel der Effekt aus.

• UV-Licht, Temperatur, pH-Wert und Magnesiumkonzentration konnten ebenfalls ausgeschlossen werden.

• Möglicherweise lag es also nicht an der Elektrolyse selbst, sondern an Chemikalien, die durch die Elektrolyse im Kulturmedium gebildet werden. Dafür wurden einfach die Bakterien von der Elektrolyse getrennt! In einer Kammer wurde eine Elektrolyse des Kulturmediums durchgeführt. Anschließend wurde dieses Medium in eine zweite Kammer mit den Bakterien geleitet. Siehe da, filamentöses Wachstum.

• Mit einem klassischen chemischen Test (Kaliumiodid-Stärke-Test) konnten die Autoren zeigen, dass sich im elektrolysierten Medium ein Oxidationsmittel bildet, dessen Konzentration proportional zur angelegten Spannung ist.

• Ausgehend von der bekannten Zusammensetzung des Kulturmediums waren eine Reihe von Oxidationsmitteln denkbar. Davon sind viele durch Standardtests nachweisbar. Keine davon waren im elektrolysierten Medium zu finden. Andere Oxidationsmittel wurden einfach zu Bakterien in normalem Kulturmedium gegeben. Ebenfalls kein Effekt. So langsam wirds knifflig.

• Aber die Autoren hatten wieder eine tolle Idee: Sie elektrolysierten jede Komponente des Kulturmediums für sich, und suchten im Produkt nach Oxidationsmitteln. Die einzigen Lösungen, die sich in dem Test genauso wie elektrolysiertes Medium verhielten waren die mit Chloriden.

• Da Chloride unter bestimmten Bedinungen Platin angreifen können, gab es nun eine Arbeitshypothese: Ein lösliches Platinsalz wird durch die Chloride im Kulturmedium an den Platinelektroden während der Elektrolyse gebildet. Um das zu testen wurde eine Lösung von (NH4)2PtCl6 dem Test auf Oxidationsmittel unterzogen, sie zeigte das gleiche Verhalten wie das elektrolysierte Medium. Gaben sie die Lösung zu Bakterien in Flüssigmedium, dann zeigten die wieder das filamentöse Wachstum.

Zwar konnten die Autoren letzten Endes nicht herausfinden, welche Platinverbindung(en) während der Elektrolyse des Kulturmediums tatsächlich gebildet wird, aber mehrere von ihnen untersuchten Platinverbindungen (und auch weitere Elemente der Gruppe VIIIb) resultierten entweder in filamentösem Wachstum oder sogar dem Tod der Bakterien.


Wieso ist das jetzt so toll für uns heute, insbesondere für mehr als die Grundlagenforschung? Bakterien haben Probleme mit Platinverbindungen, na und? Ganz einfach, dieses Paper mit der ersten Beschreibung dieses Effekts bildet die Grundlage für eine ganze Familie von Stoffen, die in der Krebsmedizin als Chemotherapeutika eingesetzt werden! Die bekannteste Verbindung ist das Cisplatin (cis-Diaminedichloroplatinum), das genau wie die verwandten Stoffe Quervernetzungen in der DNA und dadurch Doppelstrangbrüche erzeugt, und dadurch Zellen abtötet. Über den genauen molekularen Mechanismus der Reparatur von diesen Quervernetzungen erschien übrigens letzte Woche ein Paper, über das caesar auf dem cBlog berichtet hat.


[1]Damals waren die Nature-Paper wohl noch viel kürzer als heute, der Text ist nur 1 1/2 Seiten lang!

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BARNETT ROSENBERG, LORETTA VAN CAMP, THOMAS KRIGAS (1965). Inhibition of Cell Division in Escherichia coli by Electrolysis Products from a Platinum Electrode Nature, 205 (4972), 698-699 DOI: 10.1038/205698a0

Wer forscht an Unkraut?

Ja, das ist tatsächlich eine Frage, die ich mir leider recht oft anhören muss. Z.B. von Techniker, die uns im Gewächshaus besuchen. Wenn die uns dann sehen, wie wir unsere Pflanzen - wir arbeiten mit Arabidopsis thaliana, der Ackerschmalwand - vorsichtig von Mücken und Blattläusen befreien, wie wir sie einzeln in Plastikröhren einpacken, um Fremdbestäubungen zu vermeiden, oder wie wir uns freuen wenn ein Versuch geklappt hat bzw. fluchen wenn die letzte Kreuzung wieder nix war, dann kommt üblicherweise diese Frage, in der einen oder anderen Form: "Das ist doch ein Unkraut, oder? Was machen sie denn damit?"
Und sie haben in gewisser Weise recht, denn für den Landwirt und Gärtner ist die Ackerschmalwand ein Unkraut. Doch das ist nur eine Sichtweise! Denn was für den Gärtner ein Nachteil, ist für uns Wissenschaftler ein enormer Vorteil. Wie kam es also, dass ein Unkraut ohne wirtschaftlichen Nutzen zum wichtigsten botanischen Modellorganismus wurde? Dafür gibt es bei Arabidopsis jede Menge Gründe.

Größe: Jede Pflanze nimmt Platz weg, und je mehr Individuen man pro Quadratmeter unterbringt, desto mehr Versuche kann man machen. Und die Ackerschmalwand ist nun mal eher klein, sie wächst vor allem nicht sehr in die Breite.

Schnelles Wachstum: Wie Gregor Mendel schon vor ca. 150 Jahren gezeigt hat, gibt es Regeln in der Vererbung von Merkmalen. Will ich nun so ein Merkmal untersuchen, dann braucht das seine Zeit. Vom Kreuzen von zwei Linien bis zu homozygoten ("reinerbigen" nach Mendels Sprache) Nachkommen vergehen mindestens zwei Generationen. Dann ist das schon eher doof für nen Doktoranden, wenn er ein oder sogar mehrere Jahre pro Generation warten muss! Dann doch lieber die Arabidopsis mit einer Generationszeit (Keimung bis fertige Samen) von 6 bis 8 Wochen.

Viele Nachkommen: Ich arbeite routinemäßig mit hunderten von einzelnen Pflänzchen, die bei mir dann aber nicht älter als ein paar Wochen werden, und in der Zeit dann beispielsweise mit Mutagenen malträtiert werden. Da kann ich dann schon froh sein, dass eine einzelne Arabidopsis-Pflanze bis zu 1000 Samen produziert! Noch ein Vorteil der Samen ist, dass sie über Jahre hinweg aufbewahrt werden können. Wenn man also Linien hat, die man nur selten braucht ist das auch kein Problem, die kann man bequem in der Schublade vom Schreibtisch lagern.

Unempfindlich gegen äußere Bedingungen: Die Ackerschmalwand braucht ein wenig Licht und Wasser, ist aber nicht sehr wählerisch bei den Mengen. Und auch andere Einflüsse wie Temperatur oder Krankheiten stören sie nicht so sehr wie viele andere Pflanzen. Das vereinfacht natürlich die Handhabung.

Selbstbestäubung: Um die Ackerschmalwand zu vermehren muss ich nicht jedes Mal zwei Individuen miteinander kreuzen. Ich kann einfach einen Samen in die Erde tun und 8 Wochen warten, schon hab ich jede Menge Nachkommen! Denn Arabidopsis ist eine selbstbestäubende Art, das passiert hier schon noch bevor sich die Blüten überhaupt öffnen. Das ist natürlich sehr praktisch wenn man im Gewächshaus verschiedene Mutantenlinien nebeneinander stehen hat. Eine gegenseitige Bestäubung ist da eher unwahrscheinlich. Um den Fall trotzdem zu vermeiden werden die Pflanzen sicherheitshalber noch in Plastikröhren eingepackt.

Das waren jetzt alles Vorteile für den Forscher, die auf die Lebensweise der Ackerschmalwand als "Unkraut" zurückzuführen sind. Doch es gibt noch weitere Gründe!

Kleines Genom: Mit nur ca. 125 Millionen Basenpaaren ist das Genom von Arabidopsis relativ klein. Das menschliche kommt beispielsweise auf ca. 3 Milliarden Basenpaare. Im Pflanzenreich gibt es aber auch jede Menge Genomriesen, auch unter den Nutzpflanzen: Mais liegt mit 2,4 Gigabasen nahe beim Menschen, Weizen hat dagegen mit 16 Gigabasen mehr als die fünffache Genomgröße des Menschen! Und allgemein gilt: Unabhängig von der Genomgröße haben diese Organismen alle ungefähr die gleiche Anzahl von Genen (das sog. c-value paradox). Bei Arabidopsis muss man also nicht so sehr nach ihnen suchen.

Geringe Chromosomenzahl: Geht in eine ähnliche Richtung wie das kleine Genom. Die Anzahl der Chromosomen kann zwischen den Arten beträchtlich schwanken, und gibt keine Aussage über die Komplexität des Organismus oder die Anzahl der Gene. Weniger Chromosomen erleichtern aber die Arbeit, was bei Arabidopsis mit nur 5 Chromosomen der Fall ist. Ein leicht verständliches Beispiel wäre die mikroskopische Analyse der Chromosomen. Da kann man an wenigen großen Chromosomen einfach mehr erkennen als an vielen kleinen, die dann wohl noch übereinander liegen.

Vollständig sequenziertes Genom: Seit 2000 ist das Genom von Arabidopsis sequenziert, und die Daten liegen frei zugänglich im Internet (z.B. bei TAIR). Das hilft natürlich ungemein, wenn man z.B. einzelne Gene ausschalten will, um deren Funktion zu untersuchen. Aber es muss nicht immer um Gene gehen. Viele Forscher interessieren beispielsweise "egoistische" DNA-Elemente wie Transposons und ihre Evolution.

Genetische Manipulationen: Es gibt jede Menge Techniken, um z.B. Mutanten von Arabidopsis zu erzeugen, oder um neue Gene in Arabidopsis einzubringen und zu untersuchen. Das ist keineswegs in allen Arten der Fall, viele wehren sich regelrecht gegen diese Versuche.

Viele Mutanten erhältlich: Für Arabidopsis wurden von mehreren Gruppen Mutanten erzeugt, in denen jeweils ein Gen ausgeschaltet wurde. Die lagern als Samen in Centern und können problemlos übers Internet gesucht und für wenig Geld bestellt werden.

Das waren doch schon viele Gründe, die für die Verwendung von Arabidopsis als Modellorganismus sprechen. Ein möglicher Einwand habe ich trotzdem noch nicht angesprochen: Wieso soll man an einem Unkraut forschen? Auch wenn es an Nutzpflanzen schwerer geht, sind doch die wirtschaftlichen und sozialen Vorteile gewichtiger, oder? Oder um es ein wenig überspitzter zu formulieren: Machen sich diese Forscher nicht ihre Arbeit zu leicht, und ignorieren im Elfenbeinturm die wirklich drängenden Probleme der Menschheit?
Aber auch dagegen gibt es natürlich ein gutes Argument! Aus Erkenntnissen aus der Arabidopsis-Forschung kann man genausogut auf alle Pflanzen verallgemeinern, wie die Forschung an Bakterien, Hefen oder der Fruchtfliege Drosophila melanogaster zu Erfolgen in der Medizin des Menschen geführt hat. Und es gibt noch eine direktere Rolle. Arabidopsis ist in der Familie der Brassicaceae (Kreuzblütler) eng verwandt mit einer ganzen Reihe von Nutzpflanzen, darunter alle Kohlarten und Raps. Hier sind die Ergebnisse noch unmittelbarer anwendbar.

Man sieht, es zahlt sich aus an Arabidopsis zu forschen, auch wenn sie "nur ein Unkraut" ist. Doch auch in der pflanzlichen Seite der Forschung geht es mit großen Schritten weiter. Seit ein paar Jahren haben sich weitere Arten als Modellorganismen etabliert, darunter Reis (der Grundnahrungsmittel für einen großen Teil der Menschheit darstellt), das Blasenmützenmoos Physcomitrella patens für den einfacheren Bau der Moose, oder die einzellige Grünalge Chlamydomonas reinhardtii. Mittlerweile gibt es von allen diesen Arten zumindest vorläufige Genomsequenzen. Ebenfalls intensiv geforscht wird am Mais (wichtige Nutzpflanze in den USA) und an der Westlichen Balsam-Pappel Populus trichocarpa (als Baum-Vertreter). Und diese größer werdende Zahl von Pflanzen, an denen geforscht wird ermöglicht die Vergleiche zwischen den Arten - was ist allgemein, was ist individuell, was kam wann? Oder kurz gesagt: Es bleibt spannend!

Wer mehr wissen möchte, der sei auf TAIR (The Arabidopsis Information Resource) verwiesen. Dort gibt es nicht nur jede Menge Daten und Tools, die man als Wissenschaftler für die Arbeit mit Arabidopsis so braucht, sondern auch viele Informationen zur Pflanze, ihrem Genom und der Geschichte ihrer Erforschung für Nicht-Wissenschaftler.

Pilz-Videos

Ein nettes Video mit Zeitrafferaufnahmen von Pilzen und Schleimpilzen hab ich auf boingboing entdeckt:


Das kann aber nicht mithalten mit diesem Video hier. Zu einem PLoS One Paper von Yafetto et al. über Hochgeschwindigkeits-Videos der Sporenverteilung von Pilzen haben die Studenten der Gruppe ein Best Of zusammengestellt, untermalt mit Musik aus Verdis "Il trovatore". Unbedingt ansehen!

[via The Loom]

Ich bewege mich irgendwo zwischen zwei und drei...

Mit besten Empfehlungen - der PhD Comics Feed ist immer ein Abo wert!

Wikipedia-Fundstück

Beim Recherchieren für den letzten Post über Kopfschmerzen, Salicylate und Pflanzensignale bin ich in Wikipedia über etwas witziges gestolpert. Biber besitzen eine Analdrüse, in denen Sekundärmetabolite von Urin hergestellt werden. Das Sekret heißt tatsächlich Bibergeil, und damit markiert der Biber sein Revier und pflegt sein Fell. Nebenbei wurde es früher auch medizinisch eingesetzt, weil es auch Salicylsäure enthält. Die Frauen dürfte interessieren, dass es als aphrodisierender Wirkstoff auch in Parfüms enthalten sein kann.
Darauf wollte ich aber eigentlich nicht raus. Es geht mir vielmehr um den Hinweis von Wikipedia, mit dem der Eintrag beginnt:

Dieser Artikel beschreibt ein Sekret des Bibers. Für den gleichnamigen Mediziner, siehe Horst Bibergeil.

Sorry an alle Bibergeils, aber das war in der Situation einfach zu gut!

boingboing macht Kopfschmerzen

Zugegeben, die Pressemeldung war als Quelle schon nicht so toll. Aber was dann bei boingboing daraus gemacht wurde ist so grausam, dass es fast schon wieder lustig wird. Praktischerweise hab ich zu jedem Satz etwas zu sagen, und das auch noch in der richtigen Reihenfolge. Los gehts!

Plants make aspirin-like chemical

Schöner Titel. Vor allem weil die Menschen das eigentlich schon seit Jahrtausenden wissen. Das wirksame Molekül in Aspirin (und verwandten Medikamenten) ist Acetyl-Salicylsäure. Und was befindet sich in der Rinde von Weiden (deren wissenschaftlicher Gattungsname dann auch noch Salix ist!), die seit so langer Zeit in Aufgüssen gegen Schmerzen verwendet wurden? Richtig, Salicylate! Wir haben also von den Pflanzen geklaut, und nicht umgekehrt (wie soll das auch gehen?).

When plants are stressed out, they generate aspirin-like chemicals.

Das ist tatsächlich der richtigste Satz hier. Es geht aber um richtig heftigen Stress hier, nämlich um Fraßschäden an der Pflanze und ähnlich große Wunden.

The aspirin isn't used to reduce headaches, primarily because plants don't have heads.

Duh...Das ist nicht mal nur ein blöder Satz, er ist auch noch falsch! Acetylsalicylsäure hilft nämlich nicht nur gegen Kopfschmerzen, sondern auch gegen andere Arten von Schmerzen im Körper. Es führt nach Einnahme zu einer Absenkung des Prostaglandinspiegels im gesamten Körper schmerzstillend (und teils auch antirheumatisch, fiebersenkend und entzündungshemmend).

Scientists from the National Center for Atmospheric Research detected significant quantities of methyl salicyate, a chemical form of aspirin, above a forest canopy.

Also ist Aspirin keine Chemikalie?!? Wichtig an dem Satz ist folgendes, und das geht leider total unter: Methyl-Salicylat ist das Signalmolekül, das Pflanzen als Wundungssignal einsetzen. Und das ist sogar richtig clever! Wie schon gesagt produzieren Pflanzen diesen Stoff vermehrt nach Pathogenbefall und Verwundung durch Fraßschäden. Das Zeug ist nämlich giftig für Tiere. Pflanzen benutzen es aber auch als Signalmolekül zwischen Individuen. Es kann nämlich zumindest in geringen Mengen durch die Luft transportiert werden, und benachbarte Pflanzen können es wahrnehmen. Ist jetzt also eine Pflanze stark z.B. von Raupen befallen, die ihr alle Blätter abknabbern, dann produziert sie jede Menge Methyl-Salicylat wegen den Wunden. Benachbarte Pflanzen nehmen die erhöhte Konzentration war und fangen schon mal sicherheitshalber an, auch Methyl-Salicylat zu produzieren, dass sie den Schädling abwehren können sobald er sie befällt! Die neue Untersuchung, die zur Pressemeldung führte, ist jetzt eigentlich nur, dass die Forscher Methyl-Salicylat über einem Wald gemessen haben.

The capability of plants to emit the chemical had been known previously but only observed in a laboratory setting.

Das ist einfach falsch! Methyl-Salicylat wurde schon mehrmals im Freien gemessen, nur halt nicht über einem Wald. Die Hoffnung ist, und das wird noch nicht mal in der Pressemeldung so deutlich herausgestellt (!), dass man damit einen frühen Marker gegen Schädlingsbefall hat. Um beispielsweise Borkenkäfer bekämpfen zu können, bevor die Bäume hektarweise umfallen.

Wenigstens haben die Leute in den Kommentaren die ganzen Fehler aufgezeigt. Für so einen Lapsus sollte man aber zumindest ein kurzes Update in den Post stellen, dass man Quatsch erzählt hat.

Was zum Ansehen

Hmm...könnte das Bild vielleicht bei gewissen Diskussionen mal nützlich werden?

[via Failblog]

Mobiles Bloggen!

Ich schreibe das hier gerade auf der Couch mit meinem neuen iPod touch. Die Wunder der Technik und das kostenlose Programm ShoZu machens möglich!

The Singing Toxicologist

He's been referred to as the "Elvis of E. coli", the "Sinatra of Salmonella," and in this episode of MicrobeWorld Video the "singing toxicologist." Whatever you call him, Carl Winter, Extension Food Toxicologist and Director of the FoodSafe Program at UC Davis, performs parodies of contemporary popular music by modifying lyrics to address food safety issues such as bacterial contamination, irradiation, biotechnology, government regulation, and pesticides. The goal of his songs is to provide science-based food safety information in a fun, accessible way. Thanks to a grant from the USDA, Dr. Winter is now studying how to integrate his music into traditional food safety education programs.


Dr. Winter's music goes beyond simply educating those who work with food and in this video he shares some of his tips to empower the everyday consumer looking to prevent the spread of foodborne illness.

Wissenschaftsfeindlichkeit hat jetzt ne eigene Serie

In letzter Zeit kann man sich nicht dem Eindruck erwehren, dass sich in den USA, aber auch hier in Europa, die Haltung der Leute gegenüber Wissenschaft von neutral ("Meh...") zu Ablehnung wandelt (siehe z.B. hier, hier und hier). Und wenn ich das richtig sehe, läuft seit kurzer Zeit im amerikanischen Fernsehen die passende Serie dazu: Fringe auf Fox.
Auf den ersten Blick handelt es sich dabei um einen X-Files Klon - ein FBI-Sonderteam untersucht besonders merkwürdige Fälle, wie z.B. ein Passagierflugzeug, in dem nach der Landung keiner mehr an Bord ist (darum gehts in der Pilotfolge). Angeblich soll der Schwerpunkt auf Pseudowissenschaft liegen (oder fringe science, wie die Macher es lieber nennen), aber ich hab da so meine Zweifel. Das geht schon los beim Produzenten von Fringe, J. J. Abrams, bekannt von den Serien Lost und Alias. Was der so alles für Wissenschaft hält ist erstaunlich:

I’ll find myself constantly grabbing science magazines or looking at articles online. But the most important thing when making entertainment is finding something that’s inspiring. Whenever I do, whether it involves technology or not, it’s like fuel for me. It could be a three 3-minute clip on the Internet that someone sent me that makes me consider something that I hadn’t thought about before . . . Everyday there’s something. Yesterday somebody sent me a picture of this crazy pig with a monkey face. So, yeah, there’s always something.

[Quelle]

Er hat also anscheinend Interesse an Wissenschaft, ein deformiertes Schwein ist aber gleich die Sensation, ein Ferkel mit Affenkopf. Ja klar...

Bei mir schrillen auch immer gleich die Alarmglocken, wenn Leute von mad scientists sprechen, oder wenn sie Pseudowissenschaft, Randwissenschaft (?!?) und echte Wissenschaft verwursten.

Though our hero Olivia points out in this scene (above) that she's not dealing with "pseudo-science," but rather "fringe science," I think we're mincing words here. Nobody wanted to name the show Pseudo, so they came up with something edgier. I love this list of "sciences" in an "area called fringe science" that Olivia spouts off as she tells soon-to-be-protagonist Joshua "Dawson's Creek" Jackson all about his mad doctor dad and his experiments. It's pretty much a here's-what's-coming sign for the entire show. So get ready for some invisibility, mutation, astral projection, resurrection, etc. This means hours of amusement for people who understand real science (I couldn't stop laughing when Olivia did a search online for "dissolve + flesh"), as well as a renewed sense of purpose for people who have missed the X-Files' spooky blend of government conspiracy and para-scientific bullshit that basically boiled down to REALLY COOL ALIEN STUFF.

In the pilot episode of Fringe, I can guarantee that you will get to see no fewer than three charmingly improbable pieces of "fringe science," one of which involves somebody taking a giant dose of Ketamine mixed with LSD and lying in a sensory deprivation tank.

[Quelle, Hervorhebungen von mir].

Aber es wird noch toller. Abrams und seine Koproduzenten haben kurz vor dem Start der Serie ein paar Kommentare abgegeben, die das ganze dann für mich entschieden haben. Laut Abrams muss man heutzutage nämlich gleich von Anfang an extrem übertreiben, um eine überzeugende Serie zu liefern.

[When] we did the pilot for Lost, we had the monster appear at the end of the first act. We did that very consciously, because we wanted to say to the audience, "We're jumping the shark now. We're doing crazy shit from the beginning, we're not going to wait. On Fringe, we very consciously did what in many ways is a preposterous, out there, far-fetched story point [first], in order to say to the audience, "This is what you're going to be getting on the show."

[Quelle]

Und das paart sich eben mit einer Wissenschaftsfeindlichkeit, die bedrückend ist. So meint Abrams

Abrams talked a lot about why he thinks the time is right for a show about the horrors of science gone wrong. "Every day, every week, we hear about some potentailly horrifying thing... Science is out of control."

[Quelle, Hervorhebung von mir]

und sein Kollege Jeff Pinker hat eine ähnliche Meinung, nur etwas ausformulierter.

The world has changed in such a way that science doesn't seem to have a goal anymore. When we were kids it was, "Let's get to the moon." And a lot of money and brain power was spent then onto the moon. Now there's a lot more money it seems and a lot more people and private companies have it. They are all sort of following their imagination and doing anything they can. Some of it seems to be morally good and some of it seems to be morally a little but careless. But anything that we can imagine be it good or bad, seems like the real world is already two steps ahead of our imagination. Our stories are being told through our characters but the things that they are doing has kind of made us as writers slightly more wary of our world and astounded by the possibilities exceeding our imagination.

[Quelle, Hervorhebung von mir]

Wissenschaft hat also heute kein Ziel mehr. Hoffentlich sagt das keiner z.B. den vielen Wissenschaftlern, die Jahrzehnte am LHC gearbeitet haben. Und als Beispiel gerade die Mondlandung zu bringen sagt meiner Meinung nach auch viel. Dabei spielte die Wissenschaft nämlich nicht gerade eine so wichtige Rolle. Vom kalten Krieg und dem space race hat der Herr Pinker wohl noch nichts gehört, oder?

Große Überraschung also, die Macher einer Serie über die verrückte Wissenschaft haben so überhaupt keine Ahnung, was Wissenschaft überhaupt ist...
Traurige Anekdote der ganzen Geschichte: J. J. Abrams ist nebenbei auch noch der Regisseur für den neuen Star Trek Film, der nächstes Jahr in die Kinos kommen soll. Ob dem jemand gesagt hat, dass die Enterprise ein Forschungsschiff ist?

Physikerneid

Scientists from the Evolutionary Acceleration Research Institute (EARI) announced that the first test of the Giant Animal Smasher (GAS) will begin on December 19, 2008, the 41st anniversary of the premiere of Dr. Dolittle.

Dr. Thomas Malwin, head of the research project, said, "The first test runs will only accelerate microscopic life-forms like bacteria and viruses to high speeds, but theoretically the GAS can handle animals as large as squirrels, hence the squirrel smasher moniker."

Biologists from around the globe hope the GAS will unlock the secrets of the so-called "Darwin particle" that could unlock the secrets to life.

[via Pharyngula]

Dazu passt jetzt irgendwie dieser Comic von Nearing Zero:

Empfehlungen für Wien?

Ich werde Ende November für zwei Wochen nach Wien fahren, um am Gregor-Mendel-Institut neue Methoden zu lernen (freu!). Habt ihr Empfehlungen für mich, was ich mir ansehen sollte, das nicht unbedingt in jedem Reiseführer steht? Was sind die Geheimtips für gutes Essen? Abends weggehen? Museen, mit Vorliebe naturwissenschaftliche? Legt einfach in den Kommentaren los!

Soviel zu den Gerüchten, die Laborarbeit in CSI wäre nicht realistisch...

[via THE FILTER]

Paperverwaltung mit Mendeley, die zweite

Auf meinen ersten Post über Mendeley hat in den Kommentaren Victor, einer der Mitgründer von Mendeley, geantwortet. Wer einen kleinen Einblick in die Features der nächsten Versionen von Mendeley haben möchte, sollte mal einen Blick in die Kommentare werfen!

Der Bug mit der Autorenreihenfolge, den ich in dem Post beschrieben hatte, war übrigens schon nach wenigen Tagen in einem Update behoben!

DNA-Barcode, die andere Seite

Auf dem Barcode of Life Blog wurde eine Antwort zu dem PNAS-Paper von Song et al., über das ich gestern berichtet habe, gepostet.
Der Autor Marc Stoeckle ist ein bekannter Name im DNA-Barcoding, seine Meinung könnte also etwas einseitig sein. Andererseits deutet er auch an, dass Song und Kollegen klassische Taxonomen seien, die könnten also in ihrem Paper auch nicht vollkommen vorurteilsfrei vorgegangen sein.

Marc Stoeckle schreibt jedenfalls, dass das Problem der numts für das DNA-Barcoding bereits lange Zeit bekannt ist, und dass viele der vorgeschlagenen Absicherungen von Song et al. bei Barcodingprojekten eingesetzt werden. Außerdem identifiziert er in der Durchführung der Versuche von Song et al. mehrere Probleme, die den Standpunkt der Autoren gewaltig abschwächen.

Also zurück zum Start, wir sind wieder bei zwei verschiedenen Lagern, die die Methoden des jeweils anderen als nicht adäquat betrachten. Seufz.

Es ist nicht alles rosarot mit DNA-Barcodes

Weil ich vor kurzem auch schon mal über DNA-Barcoding als Methode zur objektiven Bestimmung der Artenvielfalt [1] will ich kurz auf ein aktuelles Paper in PNAS hinweisen, das den Heiligenschein ein wenig dimmt. Es kann laut dem Team von Hojun Song und Kollegen nämlich vorkommen, dass beim DNA-Barcoding die Anzahl von tatsächlich vorhandenen Arten überschätzt wird!

Die relativ neue Methode, die Artenvielfalt durch Vergleich einer universell zu findenden Sequenz zu bestimmen, wird als DNA Barcoding bezeichnet, eben weil man damit jede Art mit einem molekularen "Strichcode" eindeutig identifizieren kann. Klassischerweise wird dazu ein Bereich des Gens für die Untereinheit 1 der Cytochrom c-Oxidase (COI), das vom Mitochondriengenom [2] codiert wird, untersucht. Dieses Gen ist in allen eukaryoten Organismen vorhanden, besitzt aber zumindest im untersuchten Bereich so große Sequenzunterschiede, dass auch nah verwandte Arten als solche erkannt werden. Das ist zum Beispiel praktisch in Gruppen von Organismen, die sich äußerlich fast nicht unterscheiden und dadurch vielleicht als eine Art betrachtet werden. Es ist in letzter Zeit mehrmals vorgekommen, dass durch DNA-Barcoding untersuchte Gruppen plötzlich um einige Arten reicher waren.

Wenn man Sequenzunterschiede von COI (oder auch einem anderen Gen) als Artenmerkmal benutzt, geht man im Grunde davon aus, dass jeder Organismus nur eine Kopie des Gens besitzt, und dass jede Variante des Gens aus einer anderen Art stammt (Orthologe). Besäße eine Art nun aber zwei oder mehr Kopien des Gens (Paraloge), dann würde man zwischen den Kopien auch Sequenzunterschiede finden, und fälschlicherweise die Existenz von mehr als einer Art postulieren.

Song et al. konnten nun zeigen, dass es beim COI-Gen, das häufig für DNA-Barcoding verwendet wird[3], zwar keine weitere Kopie des Gens in den Mitochondrien gibt. Es ist jedoch wohl, wie viele andere mitochondrielle Gene auch, vom Mitochondrion in das Kerngenom gewandert [4]. Im Fall von COI gibt es zwar keine aktive Kopie im Kern, dafür aber jede Menge inaktive numts (nuclear mitochondrial pseudogenes). Das Problem an der Sache ist nun für das DNA-Barcoding, dass inaktive Pseudogene keinem evolutionären Druck unterliegen und deshalb viele Mutationen anhäufen. Diese Sequenzunterschiede können als neue Arten interpretiert werden.
Genau das wird in dem PNAS-Paper auch für die Beispiele Grashüpfer und Krebse gezeigt. Durch die COI-Sequenzierung konnten in beiden Gruppen mehrere Arten erkannt werden. Entfernten die Autoren die numts aus der Analyse, so fanden sich in beiden Fällen deutlich weniger Arten, in den Krebsen beispielsweise nur noch 7 statt der 25 mit den numts.

Vergleich von identifizierten Krebsarten mit numts (links) und nach ihrer Entfernung aus den Daten (rechts).
Jede Farbe stellt eine bereits beschriebene Art dar, rot steht für numts. Die Zahlen stehen für die Anzahl der Arten, wie sie nach den Richtlinien des DNA-Barcoding gezählt werden sollen. Es ist deutlich zu erkennen, dass zumindest bei den untersuchten Krebsen die numts den Großteil der erkannten "Arten" stellen.
Das Bild ist aus Abbildung 1 von Song et al. (2008).

Es ist nun allzu deutlich, dass die bisherige Praxis des DNA-Barcoding eigentlich nicht beibehalten werden kann, da sie die Tendenz hat zu viele falsch-positive Treffer zu liefern. Es müssten also Absicherungen der Daten her, doch die sind aufwendig und teuer. Man könnte beispielsweise wie die Autoren hier mögliche numts durch Algorithmen von der Analyse ausschließen. Oder man könnte sich eine neue Region suchen, von der keine numts bekannt sind. Song et al. schlagen eine ganze Reihe von Schritten vor, die die Kontamination mit numt-Sequenzen vermeiden sollen. Die DNA-Barcoding Bewegung hat jedoch das Ziel, molekulare Marker für Arten möglichst schnell und kostengünstig zu liefern. Jede weitere Absicherung wird da wohl eher als störend empfunden werden. Da Anhänger des Barconding den numts bereits einen geringen Einfluss bescheinigt haben (ohne Daten, denn das wurde schließlich erst jetzt untersucht!), bleibt wohl abzuwarten, ob die betroffenen Forscher das Problem erkennen und in Zukunft Sicherungen einbauen.


[1] Das gibt sicher böse Kommentare von Biologen die meinen, ich würde ihre Methode der Wahl nicht für objektiv halten...
[2] Mitochondrien und in den Pflanzen die Chloroplasten stammen von Bakterien ab, die vor langer Zeit als Symbionten in die Zellen der Vorläufer heutiger Eukaryoten aufgenommen wurden, und sich seitdem als Kompartimente der Zellen etabliert haben. Sie behalten aber bis heute noch einige wenige Gene bakteriellen Ursprungs zurück, sie besitzen also ein eigenes, wenn auch kleines Genom neben dem im Zellkern.
[3] Im von mir angesprochenen Paper zum DNA-Barcoding von afrikanischen Elefanten wurde nicht COI, sondern das mitochondrielle Gen CYTb untersucht. Diese Daten sind also nicht direkt von den Ergebnissen von Song et al. betroffen, aber es ist durchaus möglich (und wahrscheinlich), dass auch von CYTb numts im Kerngenom vorhanden sind.
[4] Viele ursprünglich mitochondrielle oder plastidäre Gene, die nun im Zellkern sitzen, sind immer noch aktiv und erfüllen in ihren jeweiligen Kompartimenten wichtige Rollen. Das Protein Rubisco, das die Kohlenstofffixierung in den Chloroplasten erledigt, besteht aus zwei Untereinheiten, von denen eine im Chloroplasten, die zweite aber im Kern codiert ist.

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H. Song, J. E. Buhay, M. F. Whiting, K. A. Crandall (2008). Many species in one: DNA barcoding overestimates the number of species when nuclear mitochondrial pseudogenes are coamplified Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.0803076105

Was zum Ansehen: antike Mikroskope

Auf BibliOdyssey gabs vor ein paar Wochen (ja, so lange wartet das schon darauf, von mir gepostet zu werden) einen tollen Beitrag über die ersten Mikroskope. Genauer, über Zeichnungen davon. Es ist schon überraschend zu sehen, was damals alles als Mikroskop benutzt wurde.
Nur vom äußeren Erscheinungsbild würde man beispielsweise Antonie van Leeuwenhoeks Mikroskop, mit dem er schon in den 1670ern einzellige Lebewesen beobachtete, nicht unbedingt als solches erkennen [1].

They were incredibly small, nay so small, in my sight,
that I judged that even if 100 of these very wee animals
lay stretched out one against another, they could
not reach to the length of a grain of coarse Sand.

Und auch auf bioephemera gab es kurz darauf einen Post zu antiken Mikroskopen, dort aber mit Fotos aus einer Ausstellung im National Museum of Health and Medicine.

[1] Eine genauere Beschreibung, wie Leeuwenhoek sein Mikroskop hergestellt hat, gibt es hier.

Was zum ansehen: EVOL-ution

Weiter mit den seichten Posts!
Auf Flickr gibts ein Bild zu sehen, das mir unheimlich gefällt. Aus Copyrightgründen möchte ich es nicht einfach hier reinstellen, also schaut es euch einfach dort an!

[via Greg Laden]

JoVE Videos: Arbeiten mit Krallenfrosch-Eiern

Passend zum aktuellen Projekt auf cBlog, Eier aus Krallenfröschen zu präparieren, hab ich für euch drei Videos auf JoVE gefunden. Anders als die verschärfte Variante von caesar, die Eier in einem frühen Stadium aus dem Frosch zu operieren, wird in den Videos die Gewinnung von abgelaichten Eiern gezeigt, wie man Eiextrakte herstellen kann, und welche interessanten Dinge man damit machen kann.

Cross MK, Powers M: Obtaining Eggs from Xenopus laevis Females. doi: 10.3791/890.
Cross MK, Powers M: Preparation and Fractionation of Xenopus laevis Egg Extracts. doi: 10.3791/891.
Cross MK, Powers M: In Vitro Nuclear Assembly Using Fractionated Xenopus Egg Extracts. doi: 10.3791/908.

Schluss mit der Pause!

Sorry für die lange Pause hier, aber ich war/bin zur Zeit recht gut mit Arbeit eingedeckt - keine technische Hilfe, dafür ein Praktikum zu betreuen, da bleibt wenig Zeit für die eigenen Versuche. Das Blog muss dann halt zurückstehen. Ich werde in den nächsten Tagen wieder mehr posten, erstmal aber weniger Substantielles!

Wenn man lange im Labor sitzt kann das aber auch seine Reize haben. Ich kann beispielsweise aus dem Fenster schauen, und sehe dann einen Zeppelin, der über dem Wildparkstadion kreist. Und bei offenem Fenster kann man auch den Ansager hören.