Forschung
07 | Juli 2016 Artikel versenden Artikel drucken

Ergründet und entdeckt

Vera Müller

Mittelalterlicher Erreger-Stamm verursachte Pest in der Neuzeit

Ein einzelner Stamm des Pestbakteriums Yersinia pestis hat zum Ausbruch mehrerer historischer und neuzeitlicher Pestepidemien rund um den Globus geführt. Das zeigen die Analyse und der Vergleich von Genomen des Erregers, die aus Massengräbern in Barcelona, Spanien, und Ellwangen, Süddeutschland sowie aus einem Einzelgrab im russischen Bolgar stammen. Für die Studie verglichen Forscher des MPI für Menschheitsgeschichte die Befunde mit historischen sowie heutigen Erreger-Genomen. Während der spanische Erreger aus der Mitte des 14. Jahrhunderts stamme und damit am ehesten den Beginn des schwarzen Todes repräsentiere, stamme das russische Genom aus den Jahrzehnten nach dem Abklingen der Pandemie. Die Ellwanger Probe sei einem späteren Pestausbruch im 16. Jahrhundert zuzurechnen. Die Studie liefere erstmals genetische Belege dafür, dass mit dem Abklingen des Schwarzen Todes in Mitteleuropa Stämme der europäischen Art nach Osten wanderten, am Ende des 14. Jahrhunderts das Gebiet der Goldenen Horde im heutigen Russland erreichten und schließlich bis nach China gelangt seien. Dort hätten sie ab Mitte des 19. Jahrhunderts den Start einer dritten weltweiten Pestpandemie ausgelöst. Obwohl heute in China verschiedene Stämme des Pesterregers existierten, hätte nur die Abstammungslinie, die Jahrhunderte zuvor in Europa den Schwarzen Tod verursacht hätte, im späten 19. Jahrhundert Südostasien verlassen und sich schnell fast über die ganze Welt verbreitet. Den Forschern zufolge verdichten sich die Hinweise, dass sich das Pestbakterium noch über Jahrhunderte nach dem Ende des Schwarzen Todes in Europa aufhielt. Aus welchen Gründen der Pesterreger jedoch heute aus Europa verschwunden sei, wissen die Wissenschaftler bislang nicht.
Maria Spyrou et al., Cell Host & Microbe, Vol. 19, Issue 6, S. 874–881

Ungeahnte Mikroben-Vielfalt

Schwämme beherbergen eine bisher ungeahnte Vielfalt an Mikroben. Das ergaben weltweite Untersuchungen eines internationalen Wissenschaftsteams unter der Leitung von Forschern der Universität New South Wales (Australien), an der auch das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel maßgeblich beteiligt war. Wie das Helmholtz-Zentrum berichtet, gibt es weltweit 40.000 verschiedene Arten von Mikroorganismen in Schwämmen, den Rekord hält ein einzelner Schwamm mit 12.000 verschiedenen Arten. Schwämme sind demnach wichtige Wirtsorganismen für Mikroben. Da sie sesshafte Tiere sind, können sie nicht vor Fressfeinden fliehen oder verhindern, dass sie von Biofilmen überwachsen werden. Stattdessen haben die Schwämme im Laufe von Jahrmillionen wirksame Kooperationen mit anderen Organismen entwickelt. Die Mikroben helfen den Schwämmen bei der Bekämpfung von Krankheiten oder der Abwehr von möglichen Fressfeinden. Vier Jahre lang haben die Forscher über 800 Proben von Schwämmen aus dem Pazifik, dem Atlantik, dem Indischen Ozean, dem Mittelmeer und dem Roten Meer gesammelt. Überraschend war für die Forscher, dass die Schwämme ein recht einheitliches Muster zeigten, die Mikrobenvorkommen ähnelten sich in allen Schwämmen und waren unabhängig vom Sammlungsort. Dieser Befund weist dem Forscherteam zufolge auf die lange gemeinsame Entwicklungsgeschichte von Schwämmen und Mikroben hin.
GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel; DOI:10.1038/ NCOMMS11870

Stabile Wahrnehmung

Das erwachsene Gehirn hat gelernt, wie es aus den Informationen der Sinnesorgane ein Bild der Umwelt berechnet. Verändern sich die Eingangssignale jedoch, kann sich auch das erwachsene Gehirn anpassen – und kehrt, im Idealfall, zu seinem ursprünglichen Aktivitätsmuster zurück, wenn die Störung behoben ist. Wissenschaftler des MPI für Neurobiologie konnten im Tierversuch nachweisen, dass diese Eigenschaft auf der Fähigkeit einzelner Nervenzellen beruht. Seit rund 50 Jahren sei bekannt, dass bei dem zeitweisen Verschluss eines Auges der für dieses Auge zuständige Gehirnbereich zunehmend Signale aus dem noch offenen Auge verarbeitet. Durch das Mikroskop konnten die Wissenschaftler beobachten, dass rund zwei Drittel der Nervenzellen Signale aus dem anderen, offenen Auge übernehmen. Diese Zellen seien zu ihrer Ursprungsaktivität zurückgekehrt, sobald sie wieder Informationen von „ihrem“ Auge erhalten hätten. Aufgrund der großflächigen Veränderungen in den für die beiden Augen zuständigen Hirnbereichen hatten die Wissenschaftler vermutet, dass der Zellverband die erneut eingetroffenen Informationen durch neue Verbindungen und das Rekrutieren von neuen Zellen kompensiere. Die Ergebnisse legten nahe, dass sich einzelne Zellen stark auf Veränderungen einstellen und auch wieder ihren Ausgangszustand einnehmen könnten. Diese könnte erklären, warum das erwachsene Gehirn trotz ständiger Veränderungen nicht kontinuierlich alles neu erlernen muss.
Tobias Bonhoeffer et al.

Von der Skizze zum Bild

Während sich im Internet mittels Suchmaschinen einfach und effizient mit Suchbegriffen nach Dokumenten und Webseiten suchen lässt, sind die Möglichkeiten der Suche in Sammlungen mit Multimedia-Objekten bisher noch sehr stark eingeschränkt. Informatiker der Universität Basel haben nun ein neues System namens „vitrivr“ entwickelt, mit dem sich Bilder und Videos mittels Skizzen suchen lassen. Die Benutzer machen dafür auf einem Tablet oder auf interaktivem Papier zunächst eine Skizze, und das System sucht in der Datenbank die dazu passenden Bilder. Bei Videos können die Benutzer in der Skizze sogar angeben, in welche Richtung sich ein Objekt in der gesuchten Sequenz bewegen soll. Für das System hätten die Forscher den Ähnlichkeitsbegriff bewusst sehr weit gefasst und ihn an die Art der Skizze angepasst, so etwa über ähnliche Farben, Formen oder Bewegungsrichtungen. Ein wichtiger Aspekt des neuen Systems sei seine Skalierbarkeit, also seine Eigenschaft, auch für sehr große Multimedia-Sammlungen zur Verfügung zu stehen. Das komplette System vitrivr sei für die internationale Forschungsgemeinschaft als „Open Source“ frei zugänglich. Derzeit arbeiteten Forscher weltweit an Erweiterungen des Systems.
Heiko Schuldt et al.

Bienensterben und Insektizide

Als ein möglicher Auslöser des Bienensterbens können hochwirksame Insektizide (sog. Neonikotinoide) verantwortlich sein. Wissenschaftler der Universitätsmedizin Mainz und Frankfurt/M. haben einen bisher nicht bekannten, schädigenden Mechanismus dieser Insektizide entschlüsselt. Sie fanden heraus, dass Neonikotinoide in niedrigen, feldrelevanten Konzentrationen den im Futtersaft von Ammenbienen enthaltenen Acetylcholingehalt vermindern. Dieses Signalmolekül sei jedoch für die Larvenaufzucht von Honigbienen wichtig. Höhere Dosen der Neonikotinoide schädigten sog. Mikrokanäle in der Futtersaftdrüse, in denen Acetylcholin gebildet wird. Laut Universität Mainz hatte die EU bereits im Dezember 2013 den Einsatz von drei Neonikotinoiden vorübergehend eingeschränkt, nachdem zuvor mehrere wissenschaftliche Publikationen gezeigt hatten, dass hohe Dosen von verschiedenen Neonikotinoiden den Bestand von Wildbienen, Hummeln und Königinnen reduzieren können. Ein Teil dieser publizierten Ergebnisse sei jedoch kritisiert worden, u.a. wegen zu hoher, nicht feldrelevanter Dosen und artifizieller Laborbedingungen. Darüber hinaus hätten die Befürworter der Insektizide auf andere Ursachen des Bienensterbens, z.B. die Ausbreitung der Varroamilbe, hingewiesen.
Ignatz Wessler et al., Universität Mainz; DOI: 10.1371/journal.pone.0156886


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