30. März 2010, 19:42

Warum breiten sich manche Viren wie Flächenbrände über ganze Kontinente aus, während andere nur kleine, begrenzte Ausbrüche auslösen? Bei den Noroviren bestimmen Fehler bei der Reproduktion des Erbgutes die biologische Fitness des Erregers und entscheiden darüber, ob eine Pandemie droht.

Anders als bei Menschen und anderen Vielzellern sind Viren nicht darauf angewiesen, ihr Erbgut mit großer Genauigkeit zu kopieren. Im Gegenteil, je mehr Fehler beim Kopieren des Erbguts passieren, desto diverser ist die Population und, sollte man zumindest meinen, die evolutionäre Fitness. In einer aktuellen Studie an Noroviren haben Forscher ein bemerkenswertes Beispiel für diesen Zusammenhang gefunden.

Der höchst unerfreuliche, aber selten tödlichen Durchfallerreger ist den weitaus gefährlicheren Influenzaviren in einigen Punkten sehr ähnlich, zum Beispiel darin, dass beide weltweite Pandemien auslösen können. Seit 1995 gab es insgesamt fünf große Norovirus-Pandemien (1995/1996, 2002, 2004, 2006 und 2007). Sowohl bei Noro als auch bei Influenza unterteilt sich die Virenpopulation in eine sehr variable Ansammlung von Stämmen und Linien, die schnell evolvieren. Einen entscheidenden Unterschied gibt es allerdings: Während bei der Influenza eine ganze Reihe Subtypen Pandemiepotential haben, gingen die Norovirus-Wellen des letzten Jahrzehnts von einer einzigen Unterlinie namens GII.4 aus. Und das scheint vor allem an der geringeren Stabilität des Erbguts zu liegen.  (weiter)

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17. März 2010, 14:57

Amerikanische Wissenschaftler haben einen Weg zur künstlichen Photosynthese geschaffen, die aus Licht und Kohlendioxid organische Materie erschafft. Das in eine Schaumstruktur eingebundene System soll jetzt großtechnisch Biokraftstoff erzeugen - aber ob es so weit kommt ist zweifelhaft.

Bei der Umwandlung von Kohlendioxid in energiereiche chemische Verbindungen hat die Photosynthese den Nachteil, dass dabei als Nebenprodukt eine ganze Pflanze entsteht. Bei einer künstlichen zellfreien Photosynthese dagegen bekäme man für das Licht eine einzige energiereiche Chemikalie wie Glucose, aus der dann direkt Biokraftstoffe oder dergleichen hergestellt werden könnten, und deswegen wird an solchen Systemen mit Hochdruck gearbeitet.

Ein Weg, das zu erreichen ist die Reproduktion der kompletten Reaktionskette vom Licht bis zur organischen Materie auf der Basis der natürlichen Enzyme, die an der Reaktion beteiligt sind. Dieser biomimetische Ansatz hat jetzt zum Erfolg geführt, US-Wissenschaftler haben in Nano Letters ein System vorgestellt, das über mehrere Stufen aus Licht und Kohlendioxid den Zucker Glucose produziert. Der eigentliche Trick ist, die Komponenten in einen Proteinschaum einzulagern, den die Forscher von einem Frosch geborgt haben.  (weiter)

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04. März 2010, 08:16

Bt-Toxin, benannt nach seinem Produzenten, dem Bodenbakterium Bacillus thuringiensis, hat schon jetzt eine bemerkenswerte Karriere in der Schädlingsbekämpfung hinter sich. Die kleinen Kristalle sind für Wirbeltiere unschädlich, im Darm von Insekten jedoch werden sie zu einem tödlichen Gift. Darauf  und auf dem Umstand, dass die verschiedenen Bt-Toxine jeweils für unterschiedliche Insektenarten hoch spezifisch sind, beruht ihr Erfolg. Ins Erbgut einer Nutzpflanze eingebaut, schützen sie effektiv vor Fraßfeinden, ohne schädliche Rückstände zu hinterlassen.

Demnächst könnten diese Proteine noch aus einem anderen Grund reüssieren, denn Insekten sind nicht die einzigen Lebewesen, die gegenüber Bt-Toxinen empfindlich sind: Einige der Verbindungen sind auch gegen Nematoden wirksam. Experimente an Mäusen haben jetzt gezeigt, dass sich diese Darmparasiten prinzipiell mit den Bakterienproteinen therapieren lassen (open access).

Das hat potentiell große praktische Bedeutung, denn etwa jeder fünfte Mensch ist mit Nematoden wie Haken- oder Peitschenwürmern infiziert, die unter anderem bei Kindern Entwicklungsstörungen auslösen. Und es gibt de facto bereits eine Quelle für große Mengen solcher Bt-Toxine: Genetisch veränderten Mais. Es liegt nahe, eine Variante des Bt-Mais als Nutriceutical einzusetzen. (weiter)

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15. Februar 2010, 17:58

In den letzten Tagen wurde wieder einmal ein Zusammenhang bemüht, der schon seit ein paar Jahren ziemlich regelmäßig in der Tagespresse herumgereicht wird. "Das Getränk aus Hopfen und Malz verbessert die Knochendichte" schreibt der Focus, und die Welt titelt ebenso prosaisch wie zutreffend: "Bier tut gut". Den Knochen natürlich.

Der Anlass – die US-Forscher Bamforth und Casey haben untersucht, wie der Siliziumgehalt im Bier von der Sorte und den Braubedingungen abhängt – gibt derartige Schlagzeilen zwar eigentlich nicht her, das Thema Bier und Knochen allerdings beschäftigt Forscher schon seit Jahren. Diverse seiner Inhaltsstoffe stehen im Verdacht, Auswirkungen auf die Knochen zu haben, in letzter Zeit konzentriert sich die Forschung allerdings auf das Spurenelement Silizium. (weiter)

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28. Januar 2010, 09:25

Neue Funde aus China zeigen, dass die Federn der Vogelartigen Dinosaurier von Anfang an farbig waren. Anhand kleiner Pigmentkörnchen in den Strukturen lassen sich Federn an Dinosaurierfossilien nicht nur eindeutig identifizieren, sondern auch ihre Farben erkennen.

Dass nicht alle Dinosaurier klassische Reptilienhaut trugen, dürfte sich inzwischen herumgesprochen haben. Die aktuelle chinesische Rekonstruktion eines Dinosauriers mit fellbedecktem Schwanz und Ringelmuster, erschienen gerade in Nature, wirft alledings alles woran man sich gerade gewöhnt hatte, schon wieder über den Haufen. Vergesst Jurassic Park – viele Dinos waren wahrscheinlich bepelzt und farbig gemustert.

Im Gegensatz zu den weitgehend spekulativen Rekonstruktionen in Museen und Büchern gibt es in diesem Fall sogar für die Farben handfeste Belege. Zhang und Coautoren konnten nämlich zeigen, dass die Federn (beziehungsweise in vielen Fällen haarförmige Proto-Federn) nach exakt dem gleichen Prinzip gefärbt waren wie es bei modernen Vögeln und in den Haaren von Säugetieren geschieht: Durch Einlagerung von Melanosomen.  (weiter)

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22. Januar 2010, 00:04

Mitte der 90er Jahre weckte eine neue Methode zur Messung der Genaktivität die Hoffnung, Tumore mit Hilfe ihres Expressionsprofils zu charakterisieren und gezielt zu behandeln. Doch diverse Probleme verhindern nach wie vor, dass die Technik in der Praxis zum Einsatz kommt. Inzwischen wachsen Zweifel daran, dass sie es jemals in die Klinik schafft

Eines der großen Probleme bei der Behandlung von Krebs ist, dass die Krankheit so variabel ist. Tumore können aus den unterschiedlichsten Ursachen entstehen, und kleine molekularbiologische Unterschiede können große Auswirkungen auf den Krankheitsverlauf haben. Ob zum Beispiel ein Tumor mit hoher oder niedriger Wahrscheinlichkeit Metastasen bildet, hängt unter anderem davon ab, welche Gene besonders aktiv sind. Und das misst ein Expressions-Array.

Ein Expressions-Array ist im Grunde eine Platte vielen kleinen Schälchen, an deren Boden kurze einzelsträngige Erbgutstückchen befestigt sind. Sie fangen aus der Probelösung die zu ihnen passenden, fluoreszenzmarkierten DNA-Stränge ein, die zuvor mit Hilfe des Enzyms Reverse Transkriptase aus mRNA-Strängen gewonnen wurde. Die mRNa wiederum ist das Ausgangsprodukt der Proteinsynthese: Je mehr von ihr vorhanden ist, desto aktiver ist das Gen. Und desto stärker leuchtet das Schälchen mit der dazu passenden Sonde.

Das Prinzip erscheint fast verlockend einfach, und die nötige Technik ist ebenfalls seit Jahren kommerziell erhältlich. Trotzdem sieht es so aus als würde der Stern dieser Technologie bereits wieder sinken, bevor sie es auch nur in den Klinikalltag geschafft hat. Die Expressions-Arrays sind den hohen Erwartungen nie gerecht geworden.

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25. Oktober 2009, 12:27

Zwar sind es andere Stoffe im Zigarettenrauch, die Tumore erst entstehen lassen, doch es wird immer deutlicher, dass das Nikotin der Zigarette für Krebs dennoch eine bedeutende Rolle spielt. Relevant ist das vor allem deswegen, weil erfahrungsgemäß ein beträchtlicher Teil aller Krebspatienten weiter Zigaretten raucht. Außerdem setzen Rauchentwöhnungstherapien meist auf Nikotinpflaster. Das dürfte bei Krebskranken keine uneingeschränkt gute Idee sein.

 

Neben seiner Wirkungen auf den Neurotransmitterhaushalt induziert Nikotin nämlich auch die Vermehrung verschiedener Zelltypen, unter anderem Lungenkarzinomzellen. Zusätzlich macht es Lungenkrebszellen widerstandsfähiger gegen Chemotherapeutika.

 

Das gilt nicht nur unter kontrollierten Laborbedingungen, sondern auch im lebenden Organismus, wie aktuelle Tests u.a. mit handelsüblichen Nikotinpflastern zeigen. Für diese Versuche verwendeten die Forscher krebskranke Mäuse mit funktionierendem Immunsystem[1], die sie zwei Wochen lang mit Nikotin behandelten. Die Ergebnisse scheinen ziemlich eindeutig: Nikotin lässt Tumore schneller wachsen und begünstigt die Bildung von Metastasen.

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11. Oktober 2009, 12:18

Als vor ein paar Jahren die ersten vollständigen Genome entschlüsselt waren, stellten Wissenschaftler zu ihrer Verwunderung fest, dass die Größe eines Genoms wenig mit der Komplexität des zugehörigen Organismus zu tun hat. Manche Einzeller haben zigfach mehr Erbgut als selbst die komplexesten Säugetiere. Gibt es überhaupt biochemische Merkmale, die eindeutig mit Komplexität zusammen hängen und möglicherweise Aussagen über ihre Ursachen zulassen? Wissenschaftler sind dieser Frage nachgegangen und auf eine sehr merkwürdig erscheinende Antwort gestoßen: Offenbar hängt die Komplexität von Organismen systematisch mit dem Anteil der Aminosäure Tyrosin in den Proteinen zusammen. (weiter)

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30. August 2009, 15:28

Dass Sport laut aktueller Forschungsergebnisse nicht dazu beiträgt, überflüssige Pfunde loszuwerden, hatte ich kürzlich andernorts ausgeführt. Dabei blieb allerdings die Frage offen, wie man denn nun wirklich abnimmt.  Die einschlägige Literatur ist voll mit Geheimtipps und Wundermitteln, aber im Grunde gibt es nur ein sicheres Rezept: Weniger essen.

Damit fangen die Probleme allerdings erst an, und egal welche Methode man wählt, sie erfordern alle ein erhebliches Maß an Willenskraft, und wer hat die schon? Dementsprechend vielfältig sind die Tricks und Kniffe, mit denen der eigene Appetit zumindest ein wenig überlistet werden soll. Forscher der Virginia Tech haben in der Zeitschrift Obesity eine entsprechende Untersuchung veröffentlicht, die sich einer sehr weit verbreiteten Strategie annimmt. Mit der Methode konnten die Forscher (genauer gesagt ihre Probanden) den Gewichtsverlust während einer Diät um fast die Hälfte steigern. Man braucht sich zur Abwechslung auch keine Sorgen zu machen, dass es sich um bloße Verkaufsförderung handelt, denn in diesem Fall ist das Wundermittel ganz einfach Wasser. (weiter)

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14. August 2009, 11:34

Wenn’s um die Gesundheit geht, ist den Deutschen nichts zu teuer. Anderthalb Milliarden Euro (geschätzt) werden hierzulande allein für Nahrungsergänzungsmittel ausgegeben. Diese "Vitalstoffe" – so heißen Vitamine, Spurenelemente und dergleichen Zeug im Marketing-Jargon – sind, suggerieren zumindest Werbung, Massenmedien und myriaden Internetseiten, in der täglichen Nahrung viel zu wenig enthalten. Deswegen sollten auch gesunde Menschen sich zusätzlich Pillen voller Vitalstoffe reinpfeifen, damit es ihnen wohl ergehe und sie lange leben auf Erden.

Eine Gruppe "Vitalstoffe" sind die Antioxidantien. Ihnen sprechen auch Wissenschaftler gerne lebensverlängernde Wirkung zu. Sie fangen freie Radikale ab, sehr reaktive Verbindungen, die Zellbestandteile und Erbgut schädigen. Und weil derartiger Verschleiß als wichtige Komponente des Alterungsprozesses gilt, folgert man messerscharf: Mehr Antioxidantien gleich weniger freie Radikale, ergo länger jung.

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