biophon - Geschichten aus Biowissenschaft und Forschung biophon

50% ihrer Kalorien bezieht die Weltbevölkerung aus nur drei Gräsern: Weizen, Mais, und Reis. Vor ungefähr 10 000 Jahren waren es die Vorfahren dieser Pflanzen, die unsere steinzeitlichen Ahnen zur Sesshaftigkeit erzogen, und sich im Gegenzug domestizieren liesen. Seitdem dreht sich unsere Zivilisation um die Kultivierung von Pflanzen. Höchste Zeit also, dass wir uns die ganze Sache im zweiten Teil unserer Miniserie über Domestikation einmal genauer anschauen! Was hat es zum Beispiel mit Apikaldominanz, Ährenbrüchigkeit und Ähnlichem zu tun, und warum kommt keine Getreidesorte ohne diese Eigenschaft aus? Warum wurden einige Pflanzen domestiziert, und andere nicht? Und aus welcher Ecke der Welt stammt eigentlich welches Gewächs? Wie wichtig es für uns ist, dass die Menschheit und ihre grünen Schützlinge weiterhin zusammen wachsen, zeigt uns nicht nur eine Episode aus der Sowjetunion, sondern auch die aktuellen Debatten um Klimawandel und Gentechnik.  In diesem Sinne - wir sind, was wir essen, aber wir essen auch, was wir sind: Außerordentlich domestiziert.

Quellen
Crow, James F. "NI Vavilov, martyr to genetic truth." Genetics 134.1 (1993): 1.

GAG155: Trofim Lysenko und der Lysenkoismus der Sowjetunion
Crop Domestication: why only wheat, maize and rice? Talk by Dr. Mark Chapman for the Gatsby Plant Science Education Programme, 02. 11.2022

Doebley, John, Adrian Stec, and Lauren Hubbard. "The evolution of apical dominance in maize." Nature 386.6624 (1997): 485-488.

Fang, Zhou, and Peter L. Morrell. "Domestication: Polyploidy boosts domestication." Nature plants 2.8 (2016): 1-2.

Piperno, Dolores R., et al. "Experimenting with domestication: Understanding macro-and micro-phenotypes and developmental plasticity in teosinte in its ancestral pleistocene and early holocene environments." Journal of Archaeological Science 108 (2019): 104970.  Bildquelle für

V. Nanjundiah, R. Geeta, and V. V. Suslov. "Revisiting NI vavilov’s “The law of homologous series in Variation”(1922)." Biological Theory 17.4 (2022): 253-262.

"Von Kreuzen bis Genome Editing: Die Verfahren der Pflanzenzüchtung im Überblick", https://www.transgen.de/, 06.12.2023

Bildquellen:

Nikolai Vavilov, Russian botanist and geneticist, Public domain, Via Wikimedia commons

Soviet pseudoscientist Trofim Denisovich Lysenko , Public domain, Via Wikimedia commons

Teosinte and Maize, Figure 1 aus  Doebley, John, et al. "Genetic and morphological analysis of a maize-teosinte F2 population: implications for the origin of maize." Proceedings of the National Academy of Sciences 87.24 (1990): 9888-9892. 

Polyploidy, Figure 1 aus  Fang, Zhou, and Peter L. Morrell (siehe Quellen)

Apikaldominanz in Teosinte, Figure 5 aus Piperno
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Pflanze „frisst“ Sonne, Tier frisst Pflanze, Tier frisst Tier. So kennen wir das, so soll das sein. Dass die Biologie so ist, wie sie ist und sich nicht an solche Regeln hält irritierte schon Carl von Linné, seines Zeichens Biologie-Superstar, vor über 250 Jahren. Erst 100 Jahre später wagte sich Charles Darwin — ebenfalls Biologie-Superstar — wissenschaftlich fundiert zu postulieren: „Pflanze frisst Tier“ ist sehr wohl möglich. Mittlerweile zweifelt keiner mehr daran, dass es Pflanzen gibt, die sich von Tieren ernähren. Aber warum ist das so? Was bringt einen Organismus, der seine Energie aus der Fotosynthese gewinnt dazu, aufwendige Fangmethoden zu entwickeln, um Tiere zu erbeuten? Wir tauchen in dieser Folge tief in die Grundlagen des Stoffwechsels ein und beleuchten die Biologie der faszinierenden fleischfressenden Pflanzen, die viele von uns sicherlich schon im Kinderzimmer stehen hatten. Warum hinter diesen Organismen mehr steckt als ein nettes Geschenk für Kinder, welche grandiosen Fangmethoden sie entwickelt haben und inwiefern von ihnen Gefahr für uns ausgeht: Darum gehts in Folge bp42. 
Quellen
Spencer, Edmund (26–28 April 1874). "Crinoida Dajeeana, The Man-eating Tree of Madagascar" (PDF). New York World.
Rost, K., & Schauer, R. (1977). Physical and chemical properties of the mucin secreted by Drosera capensis. Phytochemistry. https://doi.org/10.1016/S0031-9422(00)88783-X
Catapulting Tentacles in a Sticky Carnivorous Plant (Videos der Katapult-Tentakel): https://naturedocumentaries.org/5072/catapulting-tentacles-carnivorous-plant-hartmeyer-2012/
Suda, H. et al. (2020). Calcium dynamics during trap closure visualized in transgenic Venus flytrap. Nature Plants. https://doi.org/10.1038/s41477-020-00773-1
Forterre, Y. et al. (2005). How the Venus flytrap snaps. Nature. https://doi.org/10.1038/nature03185
Chase, M. W.  et al. (2009). Murderous plants: Victorian Gothic, Darwin and modern insights into vegetable carnivory. Botanical Journal of the Linnean Society. https://doi.org/10.1111/j.1095-8339.2009.01014.x
Cross, A. T. et al. (2022). Capture of mammal excreta by Nepenthes is an effective heterotrophic nutrition strategy. Annals of Botany. https://doi.org/10.1093/aob/mcac134


Bildquellen
Coverbild: NoahElhardt, Drosera capensis bend, CC BY-SA 3.0
Sonnentau: Denis Barthel, DroseraPeltataLamina, CC BY-SA 3.0
Kannenpflanze: Alex Lomas, Nepenthes maxima × sanguinea (2943627683), CC BY 2.0
Saugfallen: Liliane ROUBAUDI, Utricularia australis traps (03), CC BY-SA 2.0 FR
Venusfliegenfalle: Tippitiwichet, Venus Flytrap 020, CC BY 2.0


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Der Begründer der modernen Paläontologie war ein Hai. Besser gesagt: sein Zahn. Noch besser gesagt: anhand eines Haifischzahns gelang es dem Dänen Nicolaus Steno im Jahr 1666 zu zeigen, wie Fossilien entstehen. Diese Rolle hätte schwerlich einer passenderen Tierart zufallen können: immerhin leben Haie seit mindestens 400 Mio Jahren auf der Erde und haben alle bisherigen Massensterben überlebt.  Höchste Zeit, dass wir mal einen Blick auf diese Meeresbewohner werfen! In dieser Folge sortieren wir Haie und "normale" Fische auf den Stammbaum ein und besprechen deren grundsätzliche Eigenschaften und Unterschiede. Außerdem widmen wir uns einem evolutionsbiologischen Disput und lernen, dass selbst in der Paläontologie nichts in Stein gemeißelt ist. Abgerundet wird die ganze Sache mit einer unvollständigen Liste der Hairekorde. Man merke: ein Quiz wird schwerer, wenn Fragen und Antwortmöglichkeiten nicht in der gleichen Reihenfolge sortiert sind.

Quellen

Fossils and the Birth of Paleontology: Nicholas Steno, University of Bergerley, 02.03.2023

http://www.elasmo-research.org/education/evolution/evol_s_predator.htm
 Sibert, Elizabeth C., and Leah D. Rubin (2021), "An early Miocene extinction in pelagic sharks." Science. DOI: 10.1126/science.aaz3549. Comments (10.1126/science.abj8723, 10.1126/science.abk0632) and answers (10.1126/science.abj9522, 10.1126/science.abk1733)

Bildquellen

Coverbild by Lucas Langer

Haifischzähne und Glossopetrae:
Steno Lamiae Piscis, Nicolaus Steno, Public domain, via Wikimedia Commons

Megalodon:
Carcharodon megalodon size compasison with man, Dinosaur Zoo, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Weißer Hai:
Great White Shark, Elias Levy, CC BY 2.0 , via Wikimedia Commons

Hammerhai:
Spyrna mokarran at georgia, Josh Hallett from Winter Haven, FL, USA, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons

Walhai:
Whale shark, Rhincodon typus, at Daedalus in the Egyptian Red Sea, Derek Keats from Johannesburg, South Africa, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons

Schokoladenhai:
Dalatis licha, Gervais et Boulart, Public domain, via Wikimedia Commons

Zigarrenhai:
Isistius brasiliensis front view, NOAA Photo Library, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons

Zwerg-Laternenhai:
Etmopterus perryi, Chip Clark/Smithsonian Institution, Public domain, via Wikimedia Commons
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Manche Dinge dauern ein bisschen länger. Das gilt — offensichtlich hin und wieder — für die Veröffentlichung neuer biophon-Folgen, wie auch für die Dinge, die in dieser Folge besprochen werden. Um aus einem Wolf einen Hund zu machen benötigt die Menschheit zum Beispiel zwischen etwa 15.000 und 135.000 Jahren, je nachdem, wen man fragt. Aber was passiert dabei eigentlich? Wie wird ein wildes Tier, welches dem Menschen nicht wirklich nahesteht zum „besten Freund“ des Menschen? Der Prozess, der dazu führt, wird Domestikation genannt und hat alle diejenigen Tiere und Pflanzen hervorgebracht, die wir heutzutage als Haustiere und Kulturpflanzen bezeichnen. Mit ihren wilden Vorfahren haben diese Arten meist nicht mehr viel zu tun. Wir schauen uns in dieser Folge einmal genauer an, was passiert, wenn Teosinte zu Mais, Wolf (oder Fuchs) zu Hund und Hund zu Dingo wird. Dabei unternehmen wir — neben den üblichen Ausflügen in die Molekularbiologie — auch einige Exkursionen in die Verhaltensbiologie und lernen sibirische Langzeitexperimente kennen und diskutieren, was historische Päpste mit Kaninchenföten zu tun haben, oder aber auch nicht.


Quellen


Natanaelsson, Christian, et al. (2006). „Dog Y chromosomal DNA sequence: identification, sequencing and SNP discovery." BMC genetics. https://doi.org/10.1186/1471-2156-7-45


 Parker, Heidi G., et al. (2004). „Genetic structure of the purebred domestic dog." Science. https://doi.org/10.1126/science.1097406


Pang, Jun-Feng, et al. (2009). „mtDNA data indicate a single origin for dogs south of Yangtze River, less than 16,300 years ago, from numerous wolves." Molecular biology and evolution. https://doi.org/10.1093/molbev/msp195


Savolainen, Peter, et al. (2002). „Genetic evidence for an East Asian origin of domestic dogs." Science. https://doi.org/10.1126/science.1073906


Druzhkova, Anna S., et al. (2013). „Ancient DNA analysis affirms the canid from Altai as a primitive dog." PloS one. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0057754


Irving-Pease, Evan K., et al. (2018). „Rabbits and the specious origins of domestication." Trends in ecology & evolution. https://doi.org/10.1016/j.tree.2017.12.009


https://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/domestizierung-forscher-zuechten-zahme-fuechse-a-1209235.html


Field, Matt A., et al. (2022). „The Australian dingo is an early offshoot of modern breed dogs." Science Advances. https://doi.org/10.1126/sciadv.abm5944
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Es passiert nicht selten, dass bahnbrechende Endteckungen eher zufällig zu Stande kommen. Um eine davon geht es in dieser Folge: Im Zuge von Versuchen, die erforschten, wie der zerstörerische Einfluss radioaktiver Strahlung auf den Organismus zu verhindern sei, wurden 1961 blutbildende (hämatopoietische) Stammzellen entdeckt. Und das war eine große Sache: hatte man zwar schon seit dem späten 19. Jahrhundert eine Idee davon, dass es Stammzellene geben müsste, und diese auch schon in der befruchteten Eizelle identifiziert, fehlten bislang die Nachweise für Stammzellen im erwachsenen Körper: sogenannte somatische Stammzellen. Heute wissen wir, dass diese Alleskönner der Ursprung vieler sich ständig regenerierender Gewebe sind, auch in unserem Körper. Wo genau diese Dinger sitzen, was sie können, und warum genau Stammzellen nahe an die Unsterblichkeit herankommen, klären wir in der heutigen Sammelsuriumsfolge an losen Enden.

Quellen

 Ford, C.,  et al. .  (1956): "Cytological Identification of Radiation-Chimæras". Nature . https://doi.org/10.1038/177452a0

Colleen MacPherson, 2015: " The accidental discovery of stem cells",  University of Saskatchewan, News

Till, James E., and Ernest A. McCulloch. (1961):  "A direct measurement of the radiation sensitivity of normal mouse bone marrow cells." Radiation research.  https://doi.org/10.2307/3570892

Becker, Andrew J., Ernest A. McCulloch, and James E. Till. (1963): "Cytological demonstration of the clonal nature of spleen colonies derived from transplanted mouse marrow cells." Nature . https://hdl.handle.net/1807/2779

Sender, Ron, and Ron Milo. (2021):  "The distribution of cellular turnover in the human body." Nature medicine.  https://doi.org/10.1038/s41591-020-01182-9

Cliffe, Laura J., et al. (2005):  "Accelerated intestinal epithelial cell turnover: a new mechanism of parasite expulsion." Science. https://doi/10.1126/science.1108661

Zhao, Andong, Hua Qin, and Xiaobing Fu. (2016): "What determines the regenerative capacity in animals?." Bioscience. https://doi.org/10.1093/biosci/biw079

Bildquellen

Cover: Embryonic Stem Cells, CC BY 2.5, via Wikimedia Commons
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Die Idee zu biophon wurde vermutlich bei einem Glas Wein geboren, und sicher spielten alkoholische Getränke bei vielen großen und kleinen Ideen eine Rolle. Bier, Wein und Spirituosen sind in nahezu allen Kulturen der Welt verbreitet — und das schon länger als man denkt. Bier wurde bereits gebraut, bevor der Mensch begonnen hat, Pflanzen zu kultivieren, Brot zu backen und ein sesshaftes Leben zu führen. Aber wie entsteht Bier eigentlich? Wie kommt es, dass Ethanol als kleinster gemeinsamer Nenner aller alkoholischen Getränke eine solche Wirkung auf uns hat, dass wir bereits seit der Steinzeit große Mengen davon konsumieren? Wir gehen der Biologie, der Chemie und der Geschichte des Alkohols auf den Grund und schauen einmal genauer darauf, warum Hefen Ethanol produzieren, wie besagter Alkohol in unserem Körper wirkt und wie unsere Zellen ihn wieder los werden. Die Folge ist ein bisschen länger — gönnt Euch dazu also gern ein Glas eines Getränktes Eurer Wahl, dessen Alkoholgehalt selbstverständlich Euch überlassen ist. Es sei denn, Ihr hört uns im Auto. Dann bitte auf jeden Fall 0,0%.

Quellen
Liu, L. (2018). Fermented beverage and food storage in 13,000 y-old stone mortars at Raqefet Cave, Israel: Investigating Natufian ritual feasting. Journal of Archaeological Science: Reports. https://doi.org/10.1016/j.jasrep.2018.08.008
Singh, A. K. et al. (2007). Effects of chronic ethanol drinking on the blood–brain barrier and ensuing neuronal toxicity in alcohol-preferring rats subjected to intraperitoneal LPS injection. Alcohol & Alcoholism. https://doi.org/10.1093/alcalc/agl120


Bildquellen
Titelbild: Luis Ezcurdia, Sabores Uruguayos (195693485), CC BY-SA 3.0
Stibnit: DerHexer, Wikimedia Commons, CC-by-sa 4.0, Harvard Museum of Natural History. Stibnite. (Iyo) Ehime, Shikoku, Japan (DerHexer) 2012-07-20, CC BY-SA 4.0
Saccharomyces cerevisiae: Mogana Das Murtey and Patchamuthu Ramasamy, Saccharomyces cerevisiae SEM, CC BY-SA 3.0
Alkoholkonsum: World Health Organization, graphics uploaded by Furfur, Alcohol consumption 2005, CC BY-SA 3.0
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