Nebelparder Babies - süß bis zum Umfallen!

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 10

Im Washingtoner National Zoo wurden vor zwei Tagen zwei junge Nebelparder geboren. Genauer, von der Schwangerschaft der Mutter wussten die Pfleger nichts und waren darum umso überraschter, als sie die beiden fanden.
Dies ist ein großer Erfolg für den Erhalt der Art, da der Nebelparder (Neofelis nebulosa) in seiner südostasiatischen Heimat als gefährdet eingestuft ist und wohl nur noch auf Borneo wild lebt. Und auch die Aufzuchtstation des National Zoo kann sich freuen, der letzte Nebelparder wurde dort nämlich vor 16 Jahren geboren.

Aber wieso mit soviel Text aufhalten? Die Bilder dazu gibts im erweiterten Text!

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Autor: Alexander· 26.03.09 · 18:11 Uhr· 10 Kommentare

Sexy Ärsche - seltsam umgekehrt

Kategorie: Kultur  ·  Kommentare: 8

Sehr lustiger TED talk von Dan Dennett

Autor: Emanuel Heitlinger· 24.03.09 · 23:05 Uhr· 8 Kommentare

Wie funktioniert Wissenschaft?

Kategorie: Kultur·Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 3

Erfolgreiche Wissenschaft erfordert nicht nur Wissen, sondern auch eine große Bandbreite von Fähigkeiten und Charaktereigenschaften. Dies liegt an den vielfältigen Anforderungen, die an jeden einzelnen Wissenschaftler gestellt werden - man kann eben großteils nicht einzelne Aspekte daraus delegieren. Eine tolle Übersicht, was denn alles Wissenschaft ausmacht, habe ich gerade auf der Seite "Understanding Science" der Universität Berkeley gefunden (Bild anklicken für große Version).

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Autor: Alexander· 23.03.09 · 17:00 Uhr· 3 Kommentare

Das perfekte Verbrechen?

Kategorie: Medizin·Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 10

Für den millionenschweren Juwelenraub im KaDeWe in Berlin letzten Januar wurden vor wenigen Tagen Zwillinge festgenommen. Das beste Beweisstück war ein liegengelassener Handschuh, von dem DNA-Spuren sichergestellt werden konnten, die letztlich den Zwillingen zugeordnet wurden. Auch auf Aufnahmen einer Überwachungskamera ist einer der Täter zu sehen. Doch jetzt mussten die Tatverdächtigen wieder freigelassen werden: Welcher der beiden Zwillinge auf der Aufnahme zu sehen ist, können die Ermittler nicht unterscheiden. Und auch die genetische Unterscheidung ist mit den forensischen Standardmethoden nicht möglich, die DNA Spur könnte von beiden stammen. Da nach deutschem Recht aber Beweise eindeutig einer Person zugeordnet werden müssen, sind diese Beweis nichts mehr wert, und die Verdächtigen sind auf freiem Fuß.
Abgesehen von zahlreichen weiteren kriminalistischen Ansetzpunkten könnte die sichergestellte DNA aber immer noch die eindeutige Identifikation eines der beiden Zwillinge ermöglichen - wenn man sie mit anderen als den Standardmethoden untersucht.

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Autor: Alexander· 22.03.09 · 14:00 Uhr· 10 Kommentare

Hip-Hop und Wissenschaft

Kategorie: Kultur·Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 1

...würden viel wahrscheinlich nicht unbedingt oft in einem Satz verwenden. Da freu ich mich als alter Anhänger und Verfechter von Rap, Graffiti, B-Boying und DJing so etwas zu sehen:

Zu diesen ganz einfachen Themen werde ich in der Populationsgenetik Serie erst noch kommen.

Autor: Emanuel Heitlinger· 21.03.09 · 23:50 Uhr· 1 Kommentar

Baden in Daten

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 7

Manchmal macht die Arbeit einfach so Spaß, dass ich jedem davon erzählen muss: Dem armen Menschen der den Fehler machte in die grobe Richtung meines Posters auf einer Konferenz zu schauen, dem Immunologen, den ich im Fahrstuhl treffe, und den Lesern dieses Blogs.

Nebenstehendes Bild zeigt eine Auswertung während meiner momentanen Arbeit, dem Assembley ("Zusammenpuzzeln") und der erste Analyse aller in meinem Studien-Organismus exprimierten Gene. Die Sequenzen werden von Roche's "454 Genome Sequenzer" generiert (dazu später mehr). Diese Analyse ist, da ich vor wenigen Monaten erst begonnen habe Programmieren zu Lernen bisher noch ein Spiel mit den Daten:

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Autor: Emanuel Heitlinger· 21.03.09 · 18:51 Uhr· 7 Kommentare

Die nahezu neutrale Theorie der molekularen Evolution

Kategorie: Naturwissenschaften

Eine elegante Erweiterung der neutralen Theorie haben Kimura und Ohta in den späten 1980ern entwickelt. Sie haben folgende die Gleichung für die Fixierungswahrscheinlichkeit von Mutationen, die schwach selektiert werden gefunden:

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Autor: Emanuel Heitlinger· 21.03.09 · 17:05 Uhr· 0 Kommentare

Reis, Überschwemmungen und das Sub1-Gen: Eine Erfolgsgeschichte

Kategorie: Naturwissenschaften·Umwelt  ·  Kommentare: 16

Über ein Fünftel der über die Nahrung aufgenommenen Kalorien kommt von Reis. Dieses Gras stellt für viele Menschen die Hauptnahrungsquelle dar: für viele Menschen in Asien stellt Reis mehr als zwei Drittel ihrer Nahrungsgrundlage. Bedenkt man noch, dass der Reisanbau für Millionen von Menschen die Lebensgrundlage ist (in der Subsistenzwirtschaft sind Anbau und Ernährung eng miteinander verbunden), dann kann man verstehen warum Ernteausfälle beim Reis sehr leicht zu Hunger von vielen Menschen führen können.
Ein großes Problem beim Reisanbau sind Überflutungen der Felder. Man kennt natürlich Bilder von Reisfeldern, in denen die Bauern knöcheltief im Wasser stehen. Die Reispflanzen selbst sind jedoch nicht vollständig untergetaucht. Dies kann aber recht schnell passieren, wenn beispielsweise in tropischer Sturm große Mengen Regenwasser auf dem schon nassen Reisfeld ablädt. Die meisten Reissorten halten um die drei Tage untergetaucht aus, dann sterben die Pflanzen aus Licht- und Kohlendioxidmangel ab. Es gibt auch leistungsfähigere Sorten, die bis zu einer Woche untergetaucht auf einem überschwemmten Feld stehen können. Doch selbst wenn die Pflanzen diesen Stress überleben, wird die Ernteausbeute von solchen Feldern immer geringer ausfallen.
Mit steigendem Meeresspiegel und veränderten Wetterverhältnissen muss für die Zukunft mit einer Verschlimmerung dieses Problems gerechnet werden. Bereits jetzt gehen jährlich ungefähr 4 Millionen Tonnen Reis durch Überschwemmung der Felder verloren. Von dieser Menge könnten 30 Millionen Menschen ernährt werden.
Die Biologin Pamela Ronald von der Universität Davis in Kalifornien hat in Zusammenarbeit mit dem International Rice Research Institute (IRRI) eine neue, überschwemmungstolerante Reissorte entwickelt, die über zwei Wochen vollständig untergetaucht bleiben kann, und diese Prozedur trotzdem überlebt.
Wie wurde das gemacht? War etwa Gentechnik im Spiel?

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Autor: Alexander· 20.03.09 · 13:12 Uhr· 16 Kommentare

Die neutrale Theorie der molekularen Evolution, Teil 2

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 4

Vielleicht ist es jemandem aufgefallen: Die Teilaspekte der neutrale Theorie, die ich im ersten Post vorgestellt hatte erlauben nicht unbedingt viele Voraussagen und wären zu Kimuras Zeit, vor Entwicklung der DNA-Sequenzierung, in dieser Form untestbar gewesen.

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Autor: Emanuel Heitlinger· 18.03.09 · 23:40 Uhr· 4 Kommentare

Grundlagen: Effektive Populationsgröße

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 5

Wie wir im ersten Post über die neutrale Theorie gesehen haben spielt bei Zufallsprozessen, wie genetischem Drift (der zufälligen Änderung der Häufigkeit bestimmter Allele) , die Populationsgröße eine Rolle.

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Autor: Emanuel Heitlinger· 16.03.09 · 22:12 Uhr· 5 Kommentare

Die neutrale Theorie der molekularen Evolution

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 7

Meine erstes Thema wird die Ausbreitung von Mutationen innerhalb einer finiten Population sein.

Motoo Kimura entwickelte seine Theorie dazu in den 1960er bis 1980er Jahren ausgehend von Anwendungen von Diffusions Approximationen auf genetische Fragestellungen, an denen zuvor R.A.Fisher und S. Wright gearbeitet hatten. Die Herleitung der Formeln übersteigt dabei mein mathematisches Verständnis. Die Theorie (und ihre nahezu neutrale Erweiterung) ist aber eine der elegantesten in der Biologie und daher auch intuitiv verständlich.

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Autor: Emanuel Heitlinger· 14.03.09 · 23:22 Uhr· 7 Kommentare

Gutes für die Ohren: Marshmallows als Leistungsmesser?

Kategorie: Geistes- & Sozialwissenschaften·Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 1

Auf meinem alten Blog hatte ich die Rubrik "Gutes für die Ohren" eingeführt, um gute Podcasts zu empfehlen. Das will ich hier selbstverständlich auch weiter machen.
Los gehts aber mit einem Video, in dem der Versuch des Psychologen Walter Mischel nachgestellt wurde.

Mischel stellte in den 1960ern Kindern einen Marshmallow hin und versprach ihnen einen zweiten, wenn sie warten können, den ersten zu essen. Dann ging er aus dem Raum, filmte die Kinder aber in ihrem Verhalten. Dabei sollte damals untersucht werden, ab welchem Alter Kinder in der Lage sind, der sofortigen Befriedigung des einen Marshmallows zu widerstehen, um später eine größere Belohnung zu erhalten.

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Autor: Alexander· 14.03.09 · 15:34 Uhr· 1 Kommentar

Populationsgenetik-Serie: Organisatorisches

Kategorie: Naturwissenschaften

Ich werde hier in den nächsten Jahren viel über Populationsgenetik schreiben. Die betreffenden Posts tragen das entsprechende Tag. Meine Motivation und meine generellen Hauptquellen dazu beschreibe ich in diesem Eröffnungspost.

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Autor: Emanuel Heitlinger· 13.03.09 · 21:21 Uhr· 0 Kommentare

Populationsgenetik: Jetzt!

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 13

Meine Serie

Dies ist ein Beitrag in einer Reihe von Posts zu Populationsgenetik und molekularer Evolution. Es gibt im deutschsprachigen Raum meines Wissens kein Lehrbuch zu diesem Thema. Dies ist wohl eine der Folgen des zu niedrigen Stellenwertes der Evolutionsbiologie an deutschen Hochschulen, wie ihn auch der VBIO beklagt.
Eine anderer möglicher Grund für die fehlende "quantitative Tradition" in der deutschen Evolutionsbiologie ist vielleicht auch, dass der bekannteste deutschsprachige Vertreter dieser Disziplin, Ernst Mayr nicht mit mathematischen Modellen arbeitete.

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Autor: Emanuel Heitlinger· 13.03.09 · 21:18 Uhr· 13 Kommentare

Vanity BLAST

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 8

Was eine vanity search ist, dürften die meisten wissen: Man gibt den eigenen Namen in eine Suchmaschine ein und sieht nach, was man alles an Ergebnissen präsentiert bekommt.
So etwas kann man aber auch benutzen, um Spaß mit biologischen Datenbanken zu haben - und dabei noch etwas zu lernen!

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Autor: Alexander· 09.03.09 · 17:59 Uhr· 8 Kommentare

Das Laborjournal und das Schnabeltier-Genom

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 10

In diesem Post möchte ich eine erste Kritik an einem populärwissenschaftlichen Text verfassen. Ich hoffe, dass dieses Beispiel dazu beitragen wird einen der im vorherigen Post von mir erwähnten Fallstricke bei der Popularisierung von Evolutionsbiologie zu illustrieren.

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Autor: Emanuel Heitlinger· 08.03.09 · 15:50 Uhr· 10 Kommentare

Astronomie-Song FAR

Kategorie: Kultur·Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 1

Ein wenig Musik zum Wochenende!

Angefangen hat alles mit dem Intro für den 365 Days of Astronomy Podcast. Weil das so gut ankam, hat George Hrab aus dem 45 Sekunden-Fragment ein ganzes Lied geschrieben. Und für das hat er nun auch ein Video aufgenommen. Das Außergewöhnliche daran: Er hat das Lied geschrieben, gesungen, alle verwendeten Instrumente selbst gespielt, das Video produziert, gefilmt, darin gespielt, anschließend geschnitten - er hat praktisch alles selbst gemacht. Und dafür ist am Ende ein tolles Video mit nem Ohrwurm rausgekommen. "This stuff is far far far-away!"

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Autor: Alexander· 07.03.09 · 11:38 Uhr· 1 Kommentar

Wie sag ich es: Vermittlung von Evolutionsbiologie

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 79

Zum Einstieg zunächst ein sehr grundlegendes Thema, das mir beim Verfassen meiner Posts immer wieder über den Weg laufen wird: Wie weit dürfen in populärwissenschaftlichen Texten evolutionsbiologische Konzepte vereinfacht werden, ohne diese zu verfälschen?

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Autor: Emanuel Heitlinger· 06.03.09 · 16:00 Uhr· 79 Kommentare

Darwin und Mendel zum Start

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 2

Willkommen bei Alles was lebt!

Hier wird es in Zukunft Posts von gleich zwei Biologen geben. Um was es hauptsächlich gehen wird, kann man ganz leicht unserem Banner entnehmen - oder hier nachlesen.

Über was sollte ein Biologe in seinem Eröffnungspost schreiben? Darüber musste ich im Darwinjahr nicht lange nachdenken!
Die aktuelle Ausgabe des Journal of Biology ist fast vollständig Darwin gewidmet. Ein Opinion-Artikel von Jonathan C. Howard von der Uni Köln ist mir besonders aufgefallen. Er stellt darin die interessante Frage: „Warum hat Charles Darwin nicht die Mendelschen Regeln entdeckt?"

So abwegig ist die Frage eigentlich nicht, ich hatte aber bisher nie darüber nachgedacht. Darwin schrieb schließlich nicht nur sehr viel über seine Evolutionstheorie, er führte auch viele Experimente durch, die seine Überlegungen untermauern sollten - darunter finden sich nicht wenige Kreuzungsversuche mit Pflanzen und Tieren. Wieso ist Darwin also nicht den Grundregeln der Vererbung auf die Spur gekommen? Jonathan Howard stellt eine spannende These auf: Gerade die Denkweise, die Darwin seine geniale Einsicht in die Evolution durch natürliche Selektion ermöglichte, hinderte sein Verständnis der Vererbung. Neben Unterschieden in den Persönlichkeiten von Darwin und Mendel - etwa ihre Vorbildung, aber auch ihre unterschiedliche experimentelle Methodik - ist dies Howards zentrales Argument.

Rückblickend fällt auf, dass Darwin in seinen Versuchen eigentlich bereits Daten gesammelt hatte, die zu einem Verständnis der Regeln der Vererbung nötig sind. Bereits im ersten Kapitel von „Die Entstehung der Arten" („The Origin of Species") führt Darwin ausführlich vor, dass alle Rassen von Haustauben auf eine einzige wilde Taubenart, die Felsentaube, zurückzuführen sind. Dies konnte er unter anderem dadurch zeigen, dass er bei Kreuzungen von zwei verschiedenen Taubensorten immer Nachkommen erhielt, die aussahen wie die wilde Felsentaube.

So kreuzte ich, um von mehreren Fällen, die mir vorgekommen sind, einen anzuführen, einfarbig weiße Pfauentauben, die sehr konstant bleiben, mit einfarbig schwarzen Barbtauben, von deren zufällig äußerst seltenen blauen Varietäten mir kein Fall in England bekannt ist, und erhielt eine braune, schwarze und gefleckte Nachkommenschaft. Ich kreuzte nun auch eine Barb- mit einer Blässtaube, einem weißen Vogel mit rotem Schwanze und roter Blässe von sehr beständiger Rasse, und die Blendlinge waren dunkelfarbig und fleckig. Als ich ferner einen der von Pfauen- und von Barb--Tauben erzielten Blendlinge mit einem der Blendlinge von Barb- und von Bläss--Tauben paarte, kam ein Enkel mit schön blauem Gefieder, weißen Weichen, doppelter schwarzer Flügelbinde, schwarzer Schwanzbinde und weißen Seitenrändern der Steuerfedern, Alles wie bei der wilden Felstaube, zum Vorschein. Quelle

In einem Fall hatte Darwin sogar die nötigen Zahlen vor sich, konnte wohl aber nicht deren Bedeutung erkennen. In seinem Buch „The Variation of Animals and Plants under Domestication" beschreibt er die Blütenformen des Löwenmauls Antirrhinum über Kreuzungen hinweg. Neben der bekannten Blütenform (als zygomorph bezeichnet), die der Pflanze ihren Namen gibt, existieren auch Sorten mit radiärsymmetrischen (oder auch pelorischen) Blüten.

Indem er jeweils reinerbige Pflanzen beider Blütenformen miteinander kreuzte, erhielt er in der ersten Folgegeneration ausschließlich Pflanzen mit zygomorphen Blüten, den Wildtyp. In der zweiten Generation erfolgte dann eine Aufspaltung in zygomorphe und pelorische Blüten tragende Pflanzen - im Verhältnis 88:37. Dies kommt Mendels Verhältnis von 3:1 schon ziemlich nahe!
Damit hätte Darwin zwei der Mendelschen Regeln, die Uniformität in der ersten Tochtergeneration und die Aufspaltung 3:1 in der zweiten Generation gefunden gehabt. Wenn er die Bedeutung der Zahlen erkannt hätte! Leider schreibt er die Beobachtungen zwar nieder, geht jedoch nicht weiter auf sie ein.

Auch ein zweiter Erbgang, die intermediäre Vererbung, war für Darwin zum Greifen nahe. Bei diesem Erbgang erhält man in der zweiten Generation nicht das Verhältnis 3:1, sondern das Verhältnis 1:2:1 für Wildtyp:Mischform:Wildtyp. Sein Cousin Francis Galton, der neben vielen weiteren Projekten auch über die Vererbung nachdachte, schrieb in einem Brief an Darwin:

If there were two gemmules only, each of which might be white or black, then in a large number of cases one-quarter would always be quite white, one-quarter quite black, and one half would be grey.

Jetzt stellt sich nur umso drängender die Frage, wieso Darwin diese Regelmäßigkeiten in der Vererbung nicht aufgefallen sind. Laut Howard liegt es an einem Punkt, den Darwin immer wieder betont hat, der Variation. Dies war für ihn der Angelpunkt, an dem die natürliche Selektion ansetzt: Wenn ein Organismus Nachkommen produziert, dann werden diese nicht vollkommen identisch sein, sondern in ihren Merkmalen (wie Größe, Gewicht, etc.) eine gewisse Variation aufweisen. Diese Einsicht Darwins erlaubte ihm erst, den Mechanismus der natürlichen Selektion zu postulieren, da aufgrund der Variation in einer Population immer Individuen sein werden, die an eine bestimmte Umweltsituation besser als andere ihrer Art angepasst sind und darum selbst mehr Nachkommen haben werden.
Dies bedeutet aber auch, dass Darwin in seinen Experimenten auf Merkmale quantitativer Art achtete - er zählte und wog Samen, er maß den Wuchs von Pflanzen, usw. Mendel andererseits wertete qualitative Merkmale aus: Sind die Erbsen glatt oder runzlig? Grün oder Gelb? Etwas, das Darwin gar nicht beachtete. Die Fixierung auf möglichst kleine quantitative Merkmale ging bei ihm sogar soweit, dass er große Unterschiede zwischen Nachkommen als unwichtig ablehnte:

If selection consisted merely in separating some very distinct variety, and breeding from it, the principle would be so obvious as hardly to be worth notice; but its importance consists in the great effect produced by the accumulation in one direction, during succesive generations, of differences absolutely inappreciable to the uneducated eye - differences which I for one have vainly attempted to appreciate. Quelle

Diese beiden Sichtweisen spalteten die Biologie im frühen zwanzigsten Jahrhundert nach dem Bekannt werden der Mendelschen Regeln. Viele lehnten daraufhin Darwins Sicht der Evolution, die auf winzig kleinen Variationen zwischen Individuen einer Art wirkt, zugunsten Mutationen mit großen Effekten ab. Erst mit der modern synthesis, die Darwins Evolutionstheorie und Mendels Genetik durch Arbeiten in den 1930er und 1940er Jahren zusammenführte, kehrte hier wieder Ruhe ein. Doch das hat eher etwas mit Populationsgenetik zu tun, und dafür ist dann Emanuel zuständig.

Abschließend möchte ich nur kurz in die Gegenwart zurückkehren. Denn wenn das Betrachten von qualitativen Merkmalen zum ersten Verständnis der Genetik sehr wichtig war, so können wir heute längst nicht mehr alles auf diese Weise erklären. Die meisten Merkmale sind nämlich quantitativ, bei so offensichtlichen wie Körpergröße und Gewicht angefangen. Wenn es dann um Krankheiten wie Diabetes oder Krebs geht, dann werden zig genetische Merkmale jeweils nur wenige Prozent Anteil an Dingen wie der Anfälligkeit oder der Verwertung von Medikamenten haben. Dies wird in der nahen Zukunft dann das Feld der personalisierten Medizin werden. Und das finde ich irgendwie schön, dass Darwin mit seinem Blick auf quantitative Merkmale dann doch irgendwie Recht hatte.

Howard JC : Why didn't Darwin discover Mendel's laws? J. Biol. 2009, 8:15.
(Open access nach kostenloser Registrierung.)

Autor: Alexander· 06.03.09 · 14:03 Uhr· 2 Kommentare