nochmal synthetische Biologie

Newsweek hat noch nen weiteren Artikel zum Thema synthetische Biologie im Angebot, der den aktuellen Stand der Wissenschaft betrachtet. Leider läuft es wie in den USA üblich wieder mal auf die Gottfrage hinaus...PZ Myers von Pharyngula hat eigentlich schon genug dazu geschrieben (und gut!), deshalb spar ich mir das nochmal zu wiederholen.

Rudy Rucker über synthetische Biologie

OK, was ich bisher noch nicht erwähnt hab und jetzt nachholen will: Ich steh auf Science Fiction. Und damit meine ich nicht so Space Opera-Zeug, sondern schon was anspruchsvolleres. (Dabei fällt mir noch ein: schaut mal bei Escape Pod vorbei, das ist ein genialer SciFi-Podcast, der jede Woche eine neue short story bringt, zur Zeit gerade alle für den Hugo Award nominerten!) Aber zurück zum Thema. Ich habe auch schon mal was von Rudy Rucker gelesen, und fand es gar nicht mal so schlecht. Jetzt hat der aber für Newsweek etwas über synthetische Biologie geschrieben, bei dem ich aus dem Kopfschütteln nicht mehr rausgekommen bin.

Dabei gings eigentlich recht interessant los:

The SynBio approach is onto something big—a new version of nanotechnology, which is the craft of manufacturing things at the molecular scale. SynBio’s plan is to capitalize on the fact that biology is already doing molecular fabrication all the time. What might happen if we repurpose biology to our own ends?

Aber irgendwie war hier schon das Ende des Themas gekommen, und Rucker hat seiner Autorenphantasie freien Lauf gelassen...wobei mir die meisten seiner "Ideen" merkwürdigerweise sehr bekannt vorkamen, aus diversen Büchern und Geschichten die ich schon gelesen hab.

One last thought. Suppose it were possible to encode a person’s memory and personality into a single, very large, DNA-like molecule. Now suppose that someone turns himself into a viral disease that other people can catch. If I were you—sneeze—oh, wait, I guess I am. Are we completely agreed?

Ganz eindeutig Greg Bear, und schon ziemlich alt, dieser Gedanke... Dazu kommen dann noch sehr abstruse Ideen, für die man sicher keine Bakterien braucht - hat der Mann schonmal was von RFID gehört??

One thing I’d like immediately would be some individually labeled radiosensitive bacteria that I could scatter around my house. Once these “URL germs” have spread, I’ll be able to Google through every item I own—no more misplaced keys and glasses!

Aber um jetzt nicht nur rumzumeckern will ich noch mit was Produktivem abschließen. Es gibt tatsächlich eine Richtung in der Biologie, die letztlich maßgeschneiderte künstliche Lebewesen bauen will. Interessanterweise ist da Craig Venter ganz dick mit dabei (den kennt man mit seiner Firma Celera Genomics noch vom Humangenomprojekt). Doch selbst Venter ist noch sehr weit von einem Punkt entfernt, wo es für Ethiker überhaupt interessant wird. Zur Zeit werden noch verschiedene Organismen mit extrem reduzierten Genomen (also hauptsächlich Parasiten) darauf untersucht, welche Gene lebenswichtig sind. Ziel ist es dann wohl, diese Gene in ein künstliches Genom zusammenzubauen, durch das ein Bakterium leben kann - in einem Labormedium wohlgemerkt, das all das enthält, was der Organismus dank dem reduzierten Genom nicht mehr selbst herstellen oder bewerkstelligen kann. Es ist also noch ein langer, ein sehr langer Weg.

Ein wenig Poesie

Organic life beneath the shoreless waves
Was born and nurs'd in ocean's pearly caves;
First forms minute, unseen by spheric glass,
Move on the mud, or pierce the watery mass;
These, as successive generations bloom,
New powers acquire and larger limbs assume;
Whence countless groups of vegetation spring,
And breathing realms of fin and feet and wing.

Erasmus Darwin. The Temple of Nature. 1802.


Erasmus Darwin (1731-1802) war der Großvater von Charles Darwin, und war nicht nur Dichter, sondern auch Botaniker, Mediziner, Philosoph, und Erfinder und gehörte zu den führenden Intelektuellen Großbritanniens.
Wie dieses Gedicht eindrucksvoll zeigt, hatte er bereits Ansätze der Evolution entwickelt; er konnte sich jedoch den Mechanismus dieser Evolution nicht erklären. Dies sollte dann erst sein Enkel Charles 50 Jahre später nachholen, mit dem Konzept der natürlichen Selektion.

PCR mal günstig - und anders

Im Prinzip macht ein Thermocycler ja nichts außergewöhnliches - man programmiert eine Abfolge von bestimmten Temperaturen für eine bestimmte Dauer, stellt seine Proben rein, und das Gerät heizt und kühlt eine Metallplatte. Die Hauptanwendung für einen Thermocycler, die PCR, ist schon lange nicht mehr aus einem molekularbiologischen Labor wegzudenken. Und trotzdem, das ständige Heizen und Kühlen kostet eine Menge an Energie.
Doch dieses Problem wurde jetzt gelöst, indem die bisher eingesetzte Bauweise einfach aufgegeben wurde! Anstatt die Temperatur einer Metallplatte ständig zu ändern, gibt es bei Ugaz und Kollegen drei Metallplatten, von denen eine auf die höchste benötigte Temperatur gebracht wird. Die beiden anderen Platten erreichen ihre Temperatur dann durch Übertragung der Wärme.
Und man muss seine Proben noch nicht mal ständig von einer Platte zur nächsten stellen: die Lösung wird in einen Schlauch gegeben, der die unterschiedlich warmen Zonen durchläuft - auch ohne weitere äußere Energiezufuhr, denn es bildet sich ein Konvektionsstrom der Flüssigkeit aus.
Mit dieser Konstruktion reichen dann schon zwei AA-Batterien zum Betrieb!

Als Einsatzgebiet für diesen Thermocycler sind (sobald er über den Status eines Prototyps hinausgekommen ist) Entwicklungsländer angedacht, so dass dann z.B. in ländlichen Gegenden ohne ausreichende Energieversorgung HIV-Tests vor Ort durchgeführt werden können.

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News bei New Scientist
News beim IDW

Ich wollte ja eigentlich nicht über Kreationismus schreiben, aber...

...wenn diese Kretinisten jetzt hingehen und Evolution und Atheismus die Schuld an dem Amoklauf an der Virginia Tech in den USA geben, dann bleibt mir nichts anderes übrig, oder? So ein Schwachsinn muss aufgedeckt werden, dass es möglichst viele Leute sehen...

We live in an era when public high schools and colleges have all but banned God from science classes. In these classrooms, students are taught that the whole universe, including plants and animals--and humans--arose by natural processes. Naturalism (in essence, atheism) has become the religion of the day and has become the foundation of the education system (and Western culture as a whole). The more such a philosophy permeates the culture, the more we would expect to see a sense of purposelessness and hopelessness that pervades people's thinking. In fact, the more a culture allows the killing of the unborn, the more we will see people treating life in general as "cheap."

I'm not at all saying that the person who committed these murders at Virginia Tech was driven by a belief in millions of years or evolution. I don't know why this person did what he did, except the obvious: that it was a result of sin. However, when we see such death and violence, it is a reminder to us that without God's Word (and the literal history in Genesis 1-11), people will not understand why such things happen.

via Respectful Insolence

ich bin halt doch ein bisschen Nerd...

zwei Punkte: 1) Ich wusste schon beim ersten Bild, auf welche Pointe das hinausläuft, und 2) so ein Bild will ich auch!


http://www.xkcd.com/c249.html

Bienensterben und die Landauer Uni

Ich konnte es zuerst gar nicht glauben, aber die Landauer Uni ist tatsächlich auf BoingBoing (dem größten und erfolgreichsten Blog in den Weiten des Internet)! Und dann gleich noch ein biologisches Thema, nämlich das Bienensterben, das in den letzten Jahren weltweit sehr zugenommen hat.

Are cellphones killing bee colonies?

The world's bee colonies are dying mysteriously, and a study from Landau University suggests that mobile phones may be to blame. The colonies are subject to "Colony Collapse Disorder," (science-ese for "we don't know where all these bees have gone") and the disorder accounts for the death of anywhere from 50-70 percent of bee colonies. Since bees pollinate most crops, flowers and fruiting trees, the end of bees is seriously bad news for the world's food supply.

It's been long understood that bees respond to electromagnetic radiation. Dr Jochen Kuhn at Germany's Landau University has shown that bees don't return to their hives when cellphones are present. The study doesn't prove that cellphones are responsible for CCD, but it does provide evidence that mobile phones are implicated in the death of hives.

The alarm was first sounded last autumn, but has now hit half of all American states. The West Coast is thought to have lost 60 per cent of its commercial bee population, with 70 per cent missing on the East Coast.

CCD has since spread to Germany, Switzerland, Spain, Portugal, Italy and Greece. And last week John Chapple, one of London's biggest bee-keepers, announced that 23 of his 40 hives have been abruptly abandoned.

Other apiarists have recorded losses in Scotland, Wales and north-west England, but the Department of the Environment, Food and Rural Affairs insisted: "There is absolutely no evidence of CCD in the UK."

The implications of the spread are alarming. Most of the world's crops depend on pollination by bees. Albert Einstein once said that if the bees disappeared, "man would have only four years of life left".

http://www.boingboing.net/2007/04/15/are_cellphones_killi.html

Wer sich jetzt wundert warum ich über die Uni Landau schreibe: Ich wohne in Landau, und nicht nur die Stadt ist eher klein, sondern auch die Uni. Studiert wird da zum Großteil Lehramt von Leuten aus dem Umland. Ich hätte also nicht damit gerechnet, dass in Landau an einem so "heißen" Thema gearbeitet wird - Respekt!

Es geht zu Ende mit dieser Evolution

[via BoingBoing]

Schmidt Sting Pain Index

Der Entomologe Justin O. Schmidt hat nach jahrelanger persönlicher Sammlung der Stichschmerzen von insgesamt 78 Arten von Hymenoptera eine Skala der Schmerzintensität von Stichen/Bissen erstellt, die von 0 (Stich hat keinen Effekt auf Menschen) bis 4 (für die sehr schmerzhaften Stiche) reicht. Das Ganze liest sich dabei wie die Besprechung von verschiedenen Weinen:

• 1.0 Sweat bee: Light, ephemeral, almost fruity. A tiny spark has singed a single hair on your arm.
• 1.2 Fire ant: Sharp, sudden, mildly alarming. Like walking across a shag carpet & reaching for the light switch.
• 1.8 Bullhorn acacia ant: A rare, piercing, elevated sort of pain. Someone has fired a staple into your cheek.
• 2.0 Bald-faced hornet: Rich, hearty, slightly crunchy. Similar to getting your hand mashed in a revolving door.
• 2.0 Yellowjacket: Hot and smoky, almost irreverent. Imagine WC Fields extinguishing a cigar on your tongue.
• 2.x Honey bee and European hornet.
• 3.0 Red harvester ant: Bold and unrelenting. Somebody is using a drill to excavate your ingrown toenail.
• 3.0 Paper wasp: Caustic & burning. Distinctly bitter aftertaste. Like spilling a beaker of Hydrochloric acid on a paper cut.
• 4.0 Pepsis wasp: Blinding, fierce, shockingly electric. A running hair drier has been dropped into your bubble bath (if you get stung by one you might as well lie down and scream).
• 4.0+ Bullet ant: Pure, intense, brilliant pain. Like walking over flaming charcoal with a 3-inch nail in your heel.

können stumme Mutationen Gebärdensprache?

Immer diese Zufälle: genau an dem Tag, an dem ich die erste Sequenzierung während meiner Diplomarbeit zurück bekomme (sie war OK), sehe ich zufällig nen kurzen Artikel auf den Seiten des Seed Magazine: stumme Mutationen, zumindest was SNPs betrifft, sind nicht unbedingt stumm.
Erst mal kurz zur Erklärung: was ist mit stummen Mutationen gemeint? Wenn während der Translation die genetische Information von der mRNA in Protein übersetzt wird, codieren immer genau 3 Nucleotide (was man als Codon bezeichnet) aus der mRNA für eine Aminosäure. Das hat nun aber als Folge, dass 64 Codons nur 20 Aminosäuren gegenüberstehen, es müssen also mehrere Codons die gleiche Aminosäure codieren. In der Regel ist dies im genetischen Code so gelöst, dass besonders die dritte Base im Codon unterschiedlich sein kann, ohne dass es zum Einbau einer anderen Aminosäure kommt. Und von hier ist es jetzt nur noch ein kleiner Schritt zur stummen Mutation: Wenn durch eine Mutation die dritte Base eines Codons geändert wird, dann hat dies in den meisten Fällen keinen Einfluss auf die eingebaute Aminosäure, das Protein wird identisch zusammengebaut. Und da die natürliche Selektion auf der Ebene des Phänotyps agiert, kann sie keinen Unterschied zwischen keiner Mutation und einer stummen Mutation feststellen. Dachte man zumindest bisher...
In einer Arbeit von Kimchi-Sarfaty et al. wurde nämlich festgestellt, dass stumme Mutationen im Gen für MDR1 einen Effekt zeigen: MDR1 steht für Multi Drug Resistance und ist ein Membranprotein, das viele Medikamente, unter anderem Chemotherapeutika, aus der Zelle schleust. Darum ist dieses Gen in vielen Krebsarten mutiert. Was die Gruppe feststellte war nun aber, dass eine bestimmte MDR1-Variante mit ausschließlich stummen Mutationen die Medikamente besser als das Wildtyp-Gen aus der Zelle schleuste. Was eigentlich gar nicht sein dürfte!
Die Erklärung für dieses Phänomen bezeichnet man nun als "translational pausing", denn es hat in diesem Fall schon mit der Translation zu tun. Kimchi-Sarfaty et al. vermuten, dass es durch die unterschiedlichen Codons zu unterschiedlich großen Geschwindigkeiten beim Einbau der entsprechenden Aminosäure kommt. Und diese unterschiedlichen Geschwindigkeiten übersetzen sich in eine minimal andere Faltung des Proteins - was die biochemischen Eigenschaften dann letzten Endes verändert.

Das wirft dann aber die Frage auf: Wie groß ist der Einfluss von "stummen" Mutationen auf die Evolution? Könnte sich hier vielleicht ein erster, noch recht schwacher Ansatzpunkt für die Selektion bieten? Und, um den Bogen zum ersten Satz zu schlagen: Was, wenn ich in Zukunft eine stumme Mutation bei einer Sequenzierung finde? Kann ich es mir dann erlauben, trotzdem zu Transformieren, und Vergleiche mit dem Wildtyp zu ziehen? Oder soll ich doch noch mal für ein paar Wochen rumklonieren?
Und wo jetzt manche Leute vielleicht rummeckern würden, dass die Wissenschaft schon seit Jahrzehnten unter falschen Voraussetzungen arbeitet, finde ich so etwas gerade spannend, weil bisher wohl wirklich niemand damit gerechnet hat. Mal sehen was sich mit dem Thema noch ergibt!

Kimchi-Sarfaty, C. et al. (2007): A "silent" polymorphism in the MDR1 gene changes substrate specificity. Science 315(5811):525-8.

Wie versprochen, Bilder von den Degus

unsere Degus

Darwins "Origin of Species" als kostenloses Hörbuch

wow...Darwins "Origin of Species" als Hörbuch, ungekürzt und kostenlos bei LibriVox. Ich bin beeindruckt! Ich habe schon andere Produktionen von LibriVox gehört, und staune jedes Mal über die Qualität - die Texte werden kapitelweise von Freiwilligen vorgelesen und online gestellt. Aber das ist jetzt echt mal ein Mammutprojekt mit über 24 Stunden Laufzeit. Da kann ich mich ja schon auf viele Stunden an der Sterilbank freuen ;-)

was ist eine Holliday Junction?

Hat ein paar Tage gedauert mit dem Post, aber ich hab ne gute Ausrede - ich war krank (ne waschechte Virusgrippe). Außerdem hatte ich anschließend besseres zu tun als vor dem Rechner zu sitzen, wir haben nämlich 4 neue Mitbwohner bekommen, ne Familie Degus. Und die mussten natürlich ausgiebig beobachtet werden!
Mir ist vor ein paar Tagen plötzlich eingefallen, dass ich noch gar nicht erklärt hab, was es eigentlich mit dem Namen von meinem Blog, Holliday Junction, auf sich hat. Sorry falls ich jetzt ein paar Leute enttäuschen muss, aber es hat nichts mit Urlaub oder Feiertagen zu tun (und ist auch nicht falsch geschrieben), und mit ner (Straßen-)Kreuzung auch nicht. Wobei Kreuzung das Gebilde recht gut beschreibt...
Die Holliday Junction ist eine besondere DNA-Struktur, die sich bei vielen Prozessen der homologen DNA-Rekombination (z.B. während der Chiasma-Bildung in der Meiose) bildet, dass Sequenzinformationen zwischen homologen Bereichen von Chromosomen (egal, ob auf dem selben, einem homologen oder einem ganz anderen Chromosom) ausgetauscht werden können. Ihren Namen hat die Holliday Junction von dem Erstbeschreiber Robin Holliday, der bereits 1964 diese Struktur theoretisch beschrieben hat.
Auf den Seiten des Engels-Lab an der University of Wisconsin-Madison sind die Schritte von Entstehung, branch migration und Auflösung einer Holliday Junction in verschiedenen Animationen gezeigt, und dort findet man auch diese 3D-Animation:

Video über Chromatin und Replikation

obwohl das Video schon etwas älter ist (2003 ist ja fast ewig her) , ist es wirklich super gemacht, und bringt mal das in Bewegung, was man nur aus Büchern kennt (vor allem der Replikationsteil hat mich stark an eine Abbildung im Knippers erinnert).

Kellog's + Lego = ?

= Legos zum Essen, in verschiedenen Farben und Geschmacksrichtungen... [via Gizmodo]

Alles Gute, Charles!

Am 12. Februar 1809 wurde Charles Darwin in The Mount, England, geboren. Wir feiern also heute den 198. Geburtstags des Begründers der Evolutionstheorie.
Und als Geburtstagsgeschenk an uns alle gibts alles, was Darwin geschrieben hat, kostenlos online!

wie versprochen: Bilder aus Karlsruhe

Mein Büro in der Botanik II

Irene Müller Fotogalerie

Irene Müller hat auf ihrer Galerie geniale Fotos von eher außergewöhnlichen Motiven: Milch trifft Kaffee, Rauch, Federn, Infrarot. Aber auch die Bilder von Pflanzen und Insekten sind keineswegs gewöhnlich! [via Ehrensenf]

Es geht los!

Die dritte Woche meiner Diplomarbeit geht zu Ende, und ich will jetzt endlich mit dem bloggen anfangen.
Als Einstieg will ich kurz was über meine Diplomarbeit erzählen, sie hat nämlich etwas mit meinem Blogtitel zu tun. Der vorläufige Titel lautet "Charakterisierung und Interaktionsstudien von RecQ-Helikasen in Arabidopsis thaliana." So, und jetzt auf Deutsch: RecQ-Helikasen sind Proteine, die in Rekombination und DNA-Reparatur ungewöhnliche DNA-Strukturen auflösen, so dass diese Prozesse fehlerfrei weiterlaufen können. Ich arbeite von der botanischen Seite daran, mit der Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana als Modellorganismus (Arabidopsis besitzt gleich 7 homologe RecQ-Helikasen!). Hier untersuche ich nun verschiedene knockout-Mutanten (d.h. ein oder mehrere Proteine werden nicht mehr produziert oder sind zumindest nicht mehr funktionsfähig), wie sie auf genotoxischen Stress reagieren - ich setze sie z.B. verschiedenen Mutagenen aus, die unterschiedliche DNA-Schäden simulieren. Das war der Charakterisierungs-Teil im Titel, jetzt noch zu den Interaktionsstudien.
Proteine bilden untereinander ein Netzwerk von Interaktionen, d.h. sie gehen unterschiedlich starke Bindungen miteinander ein und beeinflussen sich auf diese Weise gegenseitig. Mich interessiert in meiner Diplomarbeit nun, mit welchen Proteinen die RecQ-Helikasen interagieren, um daraus auf die Abläufe in der DNA-Reparatur und Rekombination schließen zu können. Die Interaktion zwischen zwei Proteinen untersuche ich mit einer Methode, die sich bimolekulare Fluoreszenzkomplementation (BiFC) oder auch split-YFP nennt. Dabei verwende ich das gelb fluoreszierende Protein YFP, und hänge je eine Hälfte davon an die beiden zu untersuchenden Proteine. Ein halbes YFP kann nicht fluoreszieren, kommen die Hälften jedoch in räumliche Nähe (nämlich wenn Interaktion erfolgt), dann wird die Fluoreszenz wieder hergestellt. Das kann man am Fluoreszenzmikroskop in lebenden Zellen beobachten.

Ich glaube das reicht jetzt erst mal, außerdem ruft das Labor. Mal sehen, vielleicht kann ich ja zum nächsten Post schon ein Bild von meinem Büro anhängen.