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Gene gegen die Schwerkraft

31.03.2015

Die Einrichtung lebender Organismen hängt davon ab, wo sie leben, und eine Vielzahl sehr unterschiedlicher Faktoren bestimmen den Aufbau des Körpers, die Physiologie und das Verhalten – sogar bei Bakterien, sogar beim Menschen. Unter diesen Faktoren können die universellsten unterschieden werden, die leicht aufzuzählen sind: zum Beispiel die Temperatur der Umgebung oder die Luftfeuchtigkeit oder die Sauerstoffkonzentration in Luft oder Wasser. Aber es gibt etwas, das selten erwähnt wird. Die Rede ist von der Schwerkraft, die auf jeden und immer wirkt. Könnte sie eine Rolle bei der Gestaltung des Aussehens von Lebewesen spielen?

Biologen stellen sich diese Frage schon seit geraumer Zeit: D'Arcy Thompson zum Beispiel schlug vor 100 Jahren vor, dass bei Tieren die Körperform weitgehend von der Schwerkraft bestimmt wird, und wenn sie auf der Erde doppelt so groß wäre , hätten Primaten keine aufrechte Körperhaltung entwickelt, und im Allgemeinen wären alle Tetrapoden kurzbeinig und würden sich wie Eidechsen bewegen. Anscheinend musste die Evolution irgendwie auf den Gravitationsfaktor reagieren, aber welche Art von molekular-zellulären Mechanismen uns geholfen haben, uns an die Schwerkraft anzupassen, können wir erst jetzt herausfinden.

Makoto Furutani-Seiki (Makoto Furutani-Seiki) konnte zusammen mit seinen Kollegen von der University of Bath und unter Beteiligung von Forschern aus Japan, Österreich und den Vereinigten Staaten ein Gen finden, das für die Bildung eines " dreidimensionaler" Körper bei Tieren. Wenn es bei Fischen ausgeschaltet wurde, wurde die Entwicklung von Geweben gestört, sie wurden falsch relativ zueinander angeordnet und der gesamte Körper wurde in Richtung der Schwerkraft stark abgeflacht. Wenn es in kultivierten menschlichen Zellen nicht funktionierte, vereinigten sie sich nicht mehr zu volumetrischen Clustern. In einem Artikel in Nature schreiben die Autoren, dass dieses YAP genannte Gen als Regulator der molekularen Maschine dient, die die mechanischen Kräfte in und zwischen Zellen steuert – die richtige Verteilung solcher Kräfte ist notwendig, um die meisten Organe und Körperteile zu bilden. Grob gesagt können wir dank YAP der Schwerkraft widerstehen und haben im Allgemeinen einen mehr oder weniger voluminösen statt flachen Körper.

Wie genau das Anti-Schwerkraft-Gen funktioniert, wie und wann es sich einschaltet und welche anderen Gene unter seiner Kontrolle stehen, müssen wir noch herausfinden. Weitere Experimente hier werden nicht nur zeigen, warum wir so aussehen, wie wir jetzt aussehen, sondern auch dazu beitragen, zuverlässige Methoden zur Herstellung künstlicher Organe zu entwickeln. Indem wir das genetische System steuern, das für die „Massigkeit“ eines Organs verantwortlich ist, können wir beispielsweise im Labor eine Leber oder Niere in der richtigen Größe züchten, die sich nicht von den echten unterscheidet – um sie später zu transplantieren ersetzen Sie die verdorbenen.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Maschine zum Ausdünnen von Blumen im Garten 02.05.2024

In der modernen Landwirtschaft entwickelt sich der technologische Fortschritt mit dem Ziel, die Effizienz der Pflanzenpflegeprozesse zu steigern. In Italien wurde die innovative Blumenausdünnungsmaschine Florix vorgestellt, die die Erntephase optimieren soll. Dieses Gerät ist mit beweglichen Armen ausgestattet, wodurch es leicht an die Bedürfnisse des Gartens angepasst werden kann. Der Bediener kann die Geschwindigkeit der dünnen Drähte anpassen, indem er sie von der Traktorkabine aus mit einem Joystick steuert. Dieser Ansatz erhöht die Effizienz des Blütenausdünnungsprozesses erheblich und bietet die Möglichkeit einer individuellen Anpassung an die spezifischen Bedingungen des Gartens sowie die Vielfalt und Art der darin angebauten Früchte. Nachdem wir die Florix-Maschine zwei Jahre lang an verschiedenen Obstsorten getestet hatten, waren die Ergebnisse sehr ermutigend. Landwirte wie Filiberto Montanari, der seit mehreren Jahren eine Florix-Maschine verwendet, haben von einer erheblichen Reduzierung des Zeit- und Arbeitsaufwands für das Ausdünnen von Blumen berichtet. ... >>

Fortschrittliches Infrarot-Mikroskop 02.05.2024

Mikroskope spielen eine wichtige Rolle in der wissenschaftlichen Forschung und ermöglichen es Wissenschaftlern, in für das Auge unsichtbare Strukturen und Prozesse einzutauchen. Allerdings haben verschiedene Mikroskopiemethoden ihre Grenzen, darunter auch die begrenzte Auflösung bei der Nutzung des Infrarotbereichs. Doch die neuesten Errungenschaften japanischer Forscher der Universität Tokio eröffnen neue Perspektiven für die Erforschung der Mikrowelt. Wissenschaftler der Universität Tokio haben ein neues Mikroskop vorgestellt, das die Möglichkeiten der Infrarotmikroskopie revolutionieren wird. Dieses fortschrittliche Instrument ermöglicht es Ihnen, die inneren Strukturen lebender Bakterien mit erstaunlicher Klarheit im Nanometerbereich zu sehen. Typischerweise sind Mikroskope im mittleren Infrarotbereich durch eine geringe Auflösung eingeschränkt, aber die neueste Entwicklung japanischer Forscher überwindet diese Einschränkungen. Laut Wissenschaftlern ermöglicht das entwickelte Mikroskop die Erstellung von Bildern mit einer Auflösung von bis zu 120 Nanometern, was 30-mal höher ist als die Auflösung herkömmlicher Mikroskope. ... >>

Luftfalle für Insekten 01.05.2024

Die Landwirtschaft ist einer der Schlüsselsektoren der Wirtschaft und die Schädlingsbekämpfung ist ein integraler Bestandteil dieses Prozesses. Ein Team von Wissenschaftlern des Indian Council of Agricultural Research-Central Potato Research Institute (ICAR-CPRI), Shimla, hat eine innovative Lösung für dieses Problem gefunden – eine windbetriebene Insektenluftfalle. Dieses Gerät behebt die Mängel herkömmlicher Schädlingsbekämpfungsmethoden, indem es Echtzeitdaten zur Insektenpopulation liefert. Die Falle wird vollständig mit Windenergie betrieben und ist somit eine umweltfreundliche Lösung, die keinen Strom benötigt. Sein einzigartiges Design ermöglicht die Überwachung sowohl schädlicher als auch nützlicher Insekten und bietet so einen vollständigen Überblick über die Population in jedem landwirtschaftlichen Gebiet. „Durch die rechtzeitige Beurteilung der Zielschädlinge können wir die notwendigen Maßnahmen zur Bekämpfung von Schädlingen und Krankheiten ergreifen“, sagt Kapil ... >>

Die Bedrohung des Erdmagnetfeldes durch Weltraummüll 01.05.2024

Immer häufiger hören wir von einer Zunahme der Menge an Weltraummüll, der unseren Planeten umgibt. Zu diesem Problem tragen jedoch nicht nur aktive Satelliten und Raumfahrzeuge bei, sondern auch Trümmer alter Missionen. Die wachsende Zahl von Satelliten, die von Unternehmen wie SpaceX gestartet werden, schafft nicht nur Chancen für die Entwicklung des Internets, sondern auch ernsthafte Bedrohungen für die Weltraumsicherheit. Experten richten ihre Aufmerksamkeit nun auf die möglichen Auswirkungen auf das Erdmagnetfeld. Dr. Jonathan McDowell vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics betont, dass Unternehmen rasch Satellitenkonstellationen aufbauen und die Zahl der Satelliten im nächsten Jahrzehnt auf 100 ansteigen könnte. Die schnelle Entwicklung dieser kosmischen Satellitenarmadas kann zu einer Kontamination der Plasmaumgebung der Erde mit gefährlichen Trümmern und einer Gefahr für die Stabilität der Magnetosphäre führen. Metallabfälle von gebrauchten Raketen können die Ionosphäre und Magnetosphäre stören. Beide Systeme spielen eine Schlüsselrolle beim Schutz und der Erhaltung der Atmosphäre ... >>

Verfestigung von Schüttgütern 30.04.2024

In der Welt der Wissenschaft gibt es viele Geheimnisse, und eines davon ist das seltsame Verhalten von Schüttgütern. Sie verhalten sich möglicherweise wie ein Feststoff, verwandeln sich aber plötzlich in eine fließende Flüssigkeit. Dieses Phänomen hat die Aufmerksamkeit vieler Forscher auf sich gezogen, und wir könnten der Lösung dieses Rätsels endlich näher kommen. Stellen Sie sich Sand in einer Sanduhr vor. Normalerweise fließt es frei, aber in manchen Fällen bleiben seine Partikel stecken und verwandeln sich von einer Flüssigkeit in einen Feststoff. Dieser Übergang hat wichtige Auswirkungen auf viele Bereiche, von der Arzneimittelproduktion bis zum Bauwesen. Forscher aus den USA haben versucht, dieses Phänomen zu beschreiben und seinem Verständnis näher zu kommen. In der Studie führten die Wissenschaftler Simulationen im Labor mit Daten aus Beuteln mit Polystyrolkügelchen durch. Sie fanden heraus, dass die Schwingungen innerhalb dieser Sätze bestimmte Frequenzen hatten, was bedeutete, dass sich nur bestimmte Arten von Schwingungen durch das Material ausbreiten konnten. Erhalten ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Insekten zu essen ist gut für den Darm 11.08.2018

Mehr als zwei Milliarden Menschen weltweit verzehren regelmäßig Insekten, die eine gute Quelle für Eiweiß, Vitamine, Mineralstoffe und gesunde Fette sind. Dieses Produkt ist nicht nur in asiatischen Ländern beliebt, es gewinnt auch in Europa und den Vereinigten Staaten an Popularität. Es gilt als nachhaltige, umweltfreundliche Proteinquelle, die herkömmliches Fleisch ersetzen kann.

Ein Forscherteam der University of Wisconsin-Madison (USA) war daran interessiert, erstmals in klinischen Studien die gesundheitlichen Auswirkungen des Verzehrs von Insekten beim Menschen zu testen. Sie verwendeten Grillen als Testprodukt in ihren Versuchen.

Grillen enthalten wie andere Insekten Chitinfasern, die sich von den Ballaststoffen in Obst und Gemüse unterscheiden. In seiner biologischen Funktion steht Chitin in der Nähe von Pflanzenfasern. Wie Ballaststoffe verbessert Chitin die Funktion des Körpers. Seine Fasern dienen als Quelle nützlicher Bakterien, und mehrere andere Fasertypen fördern das Wachstum nützlicher Bakterien, die auch als Probiotika bekannt sind. Eine kleine Studie amerikanischer Wissenschaftler zeigte, ob Insektenfasern Bakterien im menschlichen Magen-Darm-Trakt beeinflussen können.

Zwei Wochen lang aßen 20 gesunde Männer und Frauen im Alter von 18 bis 48 Jahren entweder ein normales Frühstück oder ein Frühstück mit 25 Gramm gemahlenen Grillen, die zu Muffins und Smoothies hinzugefügt wurden. In den nächsten zwei Wochen tauschten beide Gruppen die Plätze.

Die Forscher sammelten Blutproben und Stuhlproben. Anhand von Blutproben bestimmten sie den Glukosespiegel im Blut und den Gehalt an Enzymen, die mit der Funktion der Leber verbunden sind, sowie die Menge an Protein. Stuhlproben wurden auf Nebenprodukte des mikrobiellen Stoffwechsels im menschlichen Darm, entzündliche Chemikalien im Zusammenhang mit dem Magen-Darm-Trakt und die Gesamtzusammensetzung der im Stuhl vorhandenen mikrobiellen Gemeinschaften getestet. Die Teilnehmer füllten auch einen Fragebogen aus, in dem sie unmittelbar vor Beginn der Studie, unmittelbar nach der ersten zweiwöchigen Diätphase und unmittelbar nach der zweiten Phase Fragen zu ihrer GI-Funktion beantworteten.

Die Wissenschaftler fanden keine Anzeichen einer Veränderung der gesamten mikrobiellen Zusammensetzung oder Anzeichen einer Darmentzündung. Stattdessen sahen sie einen Anstieg eines metabolischen Enzyms, das mit der Darmgesundheit in Verbindung gebracht wird, und einen Rückgang eines Entzündungsproteins namens TNF-alpha im Blut. Darüber hinaus gab es eine Zunahme nützlicher Darmbakterien wie Bifidobacterium animalis, ein Probiotikum, das mit einer verbesserten Magen-Darm-Funktion in Verbindung gebracht wurde. Diese Bifidobakterien werden verschiedenen Produkten zugesetzt - zum Beispiel dem Activia-Joghurt von Danone.

Trotz der positiven Ergebnisse ist immer mehr Forschung erforderlich, um diese Daten zu replizieren und festzustellen, welche Bestandteile von Grillen zur Verbesserung der Darmgesundheit beitragen können.

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