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Biologische Magnetorezeption

27.01.2021

Wissenschaftler vermuten seit langem, dass das Erd- oder Erdmagnetfeld das Verhalten von Tieren durch chemische Reaktionen beeinflussen könnte, weil Magnete Elektronen anziehen und abstoßen können. Wenn bestimmte Moleküle durch Licht angeregt werden, kann ein Elektron von einem Molekül zum anderen springen und zwei Moleküle mit einzelnen Elektronen bilden, die als Radikalpaare bekannt sind.

Einzelne Elektronen können sich in einem von zwei verschiedenen Spinzuständen befinden. Wenn zwei Radikale den gleichen Elektronenspin haben, laufen ihre nachfolgenden chemischen Reaktionen langsam ab, während Radikalpaare mit entgegengesetztem Elektronenspin schneller reagieren können. Magnetfelder können die Spinzustände von Elektronen und damit direkt chemische Reaktionen mit Radikalpaaren beeinflussen.

So interessierten sich die Japaner für Flavinmoleküle. Sie sind eine Untereinheit von Cryptochromen, Molekülen, die leuchten oder fluoreszieren können, wenn sie blauem Licht ausgesetzt werden. Dies sind wichtige lichtempfindliche Moleküle in der Biologie.

Wenn Flavine durch Licht angeregt werden, können sie entweder fluoreszieren oder Radikalpaare bilden. Diese Möglichkeit bedeutet, dass die Flavin-Fluoreszenzintensität davon abhängt, wie schnell die Radikalpaare reagieren. Japanische Forscher richteten einen Laser auf diese Moleküle, fügten aber gleichzeitig ein künstliches Magnetfeld hinzu, um zu verstehen, wie stark dieses Feld chemische Reaktionen und Fluoreszenz beeinflusst.

Die statistische Analyse der Lichtintensität zeigte, dass die Fluoreszenz der Zelle jedes Mal um etwa 3,5 % abnahm, wenn die Zellen in ein Magnetfeld gebracht wurden. Das bedeutet, dass blaues Licht Flavinmoleküle dazu anregt, Radikalpaare zu bilden, und daher gab es weniger Moleküle, die Licht emittieren konnten. Die Flavinfluoreszenz in der Zelle nahm ab, bis das Magnetfeld verschwand.

Wissenschaftler glauben, dass das sehr schwache Magnetfeld der Erde einen biologisch wichtigen Effekt auf die chemischen Prozesse hat, die in einem lebenden Organismus ablaufen. Und das ist bereits Magnetorezeption - das heißt, die Fähigkeit, ein Magnetfeld zu spüren und dank dessen im Raum zu navigieren.

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

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Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Mauersegler verbringen den größten Teil ihres Lebens im Flug. 07.11.2018

Wissenschaftler konnten feststellen, dass Weißbauchsegler tatsächlich ihr ganzes Leben in der Luft verbringen.

Um solche Schlussfolgerungen zu ziehen, haben Experten der Schweizerischen Vogelwarte und der Berner Fachhochschule recherchiert. Sie befestigten eineinhalb Gramm Sensoren an sechs Individuen der angegebenen Vogelarten. Ein Jahr später konnten Wissenschaftler nur drei der erwähnten Mauersegler fangen. Die von ihren Sensoren erhaltenen Informationen reichten jedoch aus, um konkrete Schlussfolgerungen zu ziehen. Die Ergebnisse zeigten also, dass diese Vögel von der Schweiz nach Westafrika flogen und auf dem gleichen Weg zurückkehrten.

Experten fanden heraus, dass während der Migration die ganze Zeit Mauersegler in der Luft waren. Das Driften erlaubte ihnen, sich auszuruhen. Sie realisieren alle ihre physiologischen Bedürfnisse in der Luft. Zum Beispiel ernähren sich Mauersegler von Plankton, das am Himmel verfügbar ist. Experten stellten fest, dass an einigen Stellen die Bewegungsgeschwindigkeit der Vögel abnahm. Wahrscheinlich dienten diese kurzen Perioden den Mauerseglern als Erholung. Es ist jedoch nicht bekannt, ob sie in dieser Zeit schlafen oder einfach den Bewegungsrhythmus zur Entspannung reduzieren.

Laut Wissenschaftlern ruhten die Mauersegler unterjährig nur während ihres Aufenthalts in der Schweiz. Dort bekamen sie Nachwuchs, und ihre ganze Energie wurde darauf verwendet, die Küken zu füttern. Den Rest des Jahres befinden sich Mauersegler im Flugzustand.

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