Quelle: IDW Informatinsdienst Wissenschaft

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Landwirtschaftliche Erträge können weltweit gesichert werden, indem der in den Böden vorhandene Phosphor durch Silizium mobilisiert und für Pflanzen verfügbar gemacht wird. Phosphorhaltige Dünger, die umweltschädlich und wegen der Begrenztheit der globalen Phosphorressourcen auch kostspielig sind, werden dadurch möglicherweise über Jahre hinaus überflüssig. Dies haben Forscher der Universitäten Bayreuth und Kopenhagen durch Untersuchungen von Böden in der Arktis herausgefunden. Über ihre Erkenntnisse, die vor allem in tropischen und subtropischen Entwicklungsländern einen wichtigen Beitrag zur Ernährungssicherheit leisten können, berichten sie in der Zeitschrift Scientific Reports.
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In den letzten Jahren sind die Mengen an Betäubungsmitteln, die in der Industrie für die Fischzucht und in der Wissenschaft für Versuche mit Fischen eingesetzt werden, erheblich gestiegen. Doch ist wenig darüber bekannt, welche Betäubungsmittel in welchen Dosierungen am besten geeignet sind, um bei Fischen die angestrebten Effekte zuverlässig und schonend zu erzielen. Um darüber Aufschluss zu gewinnen, ist ein spezielles Neuronenpaar im Gehirn von Fischen hervorragend geeignet. Dies haben Biologen der Universität Bayreuth jetzt herausgefunden, die über ihre Forschungsergebnisse in der Zeitschrift „Scientific Reports“ berichten.
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OSNABRÜCK.- Die Düngung von Pflanzen führt zum Schmetterlingssterben: Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie, an der apl. Prof. Dr. Thomas Fartmann von der Universität Osnabrück beteiligt war und die jetzt in der Fachzeitschrift Oecologia veröffentlicht wurde.
Gemeinsam mit seinen Co-Autoren Susanne Kunze von der Universität Bayreuth und PD Dr. Thilo Heinken von der Universität Postdam hat Fartmann darin erstmals belegt, dass die aktuellen Düngeraten in der Landwirtschaft den physiologischen Toleranzbereich der meisten Schmetterlingsarten überschreiten. Somit trägt die Düngung direkt zum flächendeckenden Rückgang vieler Schmetterlingsarten bei.
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Die industrielle Biotechnologie bietet ein enormes Potenzial, der Industrie künftig vielfältige Möglichkeiten für neue Verfahren zu eröffnen und die Biologisierung voranzutreiben. Das zeigen die nun präsentierten Pilotprojekte des Projektverbundes BayBiotech, der an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) seit 2015 konzipiert und gleichzeitig koordiniert worden ist. In den beiden Themenschwerpunkten Ressourcenschonung und Biopolymere haben Wissenschaftler – beteiligt waren neben der FAU auch die Universität Bayreuth und die Technische Universität München – den nachhaltigen Einsatz nachwachsender Rohstoffe in der Wirtschaft vorangetrieben.
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Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Wissenschaftlern der Universität Bayreuth hat erstmals chemische Verbindungen hergestellt, die Polymerketten enthalten, die nur aus Stickstoff aufgebaut sind. Derartige Nitride besitzen eine ungewöhnlich hohe Energiedichte und eröffnen damit ganz neue Perspektiven für künftige Technologien der Speicherung und Übertragung von Energie. Bei der Synthese der Stickstoffverbindungen kamen Technologien der Hochdruck- und Hochtemperaturforschung zum Einsatz, die an der Universität Bayreuth entwickelt worden sind. In den Zeitschriften Nature Communications und Angewandte Chemie berichten die Wissenschaftler über ihre Forschungsergebnisse.
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Ruth Freitag, Professorin für Bioprozesstechnik an der Universität Bayreuth, spricht im TR-Interview über mit Kunststoffmüll belasteten Dünger – und was man dagegen tun kann.

(Mehr in: Technology Review)

Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine bis heute unheilbare Erkrankung des Nervensystems. Dabei werden die für die Muskelbewegungen zuständigen Nervenzellen fortschreitend geschädigt. Der kürzlich verstorbene britische Physiker Stephen Hawking litt unter dieser degenerativen Krankheit. Ein internationales Forscherteam unter Leitung des Bayreuther Zellbiologen Dr. Ralf Braun hat jetzt zelluläre Vorgänge entdeckt, die möglicherweise wesentlich an der Entstehung von ALS beteiligt sind: Das pathogene Protein TDP‑43 behindert seinen eigenen Abbau und stört so die Selbstreinigung der Nervenzellen. In der Zeitschrift Human Molecular Genetics stellen die Wissenschaftler ihre Erkenntnisse vor.
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Privathaushalte, die in ihren Biotonnen neben organischen Abfällen auch Plastik entsorgen, tragen zur steigenden Umweltbelastung durch Kunststoffe bei. Denn viele kommunale Anlagen gewinnen aus diesen Abfällen Biogas und verarbeiten die Rückstände zu organischem Dünger. Trotz umweltschonender Verfahren verbleiben regelmäßig kleinste Kunststoffpartikel im Dünger und gelangen dadurch in Böden und Gewässer. Darauf weist eine Studie der Universität Bayreuth hin, die jetzt in Science Advances erschienen ist.
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Wie stark sind Flüsse in Deutschland durch Mikroplastik belastet? Eine heute veröffentlichte Studie bietet erstmals konkrete Anhaltspunkte. Unter der Leitung von Prof. Dr. Christian Laforsch hat eine Forschergruppe an der Universität Bayreuth von 2014 bis 2017 Wasserproben an 22 Flüssen, hauptsächlich im Einzugsgebiet von Rhein und Donau, entnommen und analysiert. Die nun vorliegenden Ergebnisse bilden einen der weltweit größten, mit einheitlichen Untersuchungsverfahren gewonnenen Datensätze zum Vorkommen von Plastikpartikeln in Flüssen. Auftraggeber der Studie waren die Bundesländer Baden-Württemberg, Bayern, Hessen, Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz.
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Die Berge in Ostafrika sind bis heute Schatzkammern der Biodiversität. Aber ihre Ökosysteme sind möglicherweise stärker bedroht als bisher wahrgenommen. Dr. Andreas Hemp und Dr. Claudia Hemp von der Universität Bayreuth haben entdeckt, dass der Kilimanjaro sich immer mehr zu einer „ökologischen Insel“ entwickelt. Landwirtschaft und Wohnungsbau haben die natürliche Vegetation beseitigt, die früher als Brücke in das Umland diente und die heutige Artenvielfalt ermöglicht hat. Auch benachbarte Bergregionen werden vermutlich zunehmend von ihrer Umgebung isoliert. In der Zeitschrift Global Change Biology stellen die Forscher ihre Studie vor.
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Kleinste Blutgefäße des Menschen mit hoher Präzision in tausendfacher Vergrößerung darzustellen – dies ist Forschern der Universitäten Bayreuth und Marburg gelungen. Mit Virtual-Reality-Brillen aus der Welt der Computerspiele ist es jetzt möglich, virtuelle Erkundungsreisen durch ein komplexes Geflecht winziger Blutgefäße zu unternehmen. Auf diese Weise haben die Wissenschaftler neue Erkenntnisse zur Milz gewonnen, die sie in der Zeitschrift PLOS ONE vorstellen.
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Forscher von weltweit 159 Universitäten und Forschungsinstituten haben erstmals systematisch untersucht, wie die tropischen Wälder der Erde evolutionsgeschichtlich miteinander verwandt sind. Mit Untersuchungen zu Waldgebieten in Ostafrika, insbesondere am Kilimanjaro, war auch Dr. Andreas Hemp von der Universität Bayreuth an diesem Großprojekt beteiligt. Die phylogenetischen Analysen ergaben, dass sich zwei Weltregionen unterscheiden lassen, in denen die Wälder einen besonders hohen Verwandtschaftsgrad aufweisen: der amerikanisch-afrikanische Raum und der indo-pazifische Raum. Im Wissenschaftsmagazin PNAS werden die Ergebnisse vorgestellt.
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Größer, teurer, trendiger: Die Olympischen Winterspiele, die am 9. Februar 2018 im südkoreanischen Pyeongchang, beginnen, markieren erneut einen Rekord im ungebremsten Wachstum dieses Großereignisses. Rund 3.000 Athleten aus 92 Nationen werden in mehr als 100 Wettbewerben an den Start gehen. Mit Snowboard Big Air kommt überdies ein weiterer Trendsport hinzu. Dies ist ein neuer Höhepunkt des Olympischen Gigantismus, der seit geraumer Zeit von Sportfans und Fachleuten kritisiert wird. Nun liefert eine Studie der Universität Bayreuth erstmals Zahlen zur Einstellung der Deutschen gegenüber dieser Entwicklung der Olympischen Winterspiele.
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Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.
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Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.
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Laura Sandberger-Loua und Mark-Oliver Rödel vom Museum für Naturkunde Berlin sowie Heike Feldhaar (Universität Bayreuth), analysierten in einer kürzlich veröffentlichten Studie den Einfluss von Lebenslaufstrategien, jüngerer anthropogener Landnutzung, Habitat und Topographie auf die Populationsstruktur der westafrikanischen Nimbakröte. Habitatveränderungen führen zur Isolation von Populationen, was die Aussterbewahrscheinlichkeit erhöht. Effekte äußerer Gefährdungen können von artspezifischen Eigenschaften entweder abgepuffert oder verstärkt werden. Die kleinste von drei Populationen der Nimbakröte wird vor größerem Schaden durch Migrationen entlang der Bergkuppen im Hochlandnebel bewahrt.
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Die meisten Unternehmen betrachten die Säulen der Entwicklung und Gestaltung eines Produkts über dessen Lebenszyklus getrennt voneinander. Dabei lassen sich mit einer ganzheitlichen Vorgehensweise ökonomische und ökologische Mehrwerte erzielen. Im Projekt ResCoM hat die Bayreuther Projektgruppe Regenerative Produktion des Fraunhofer IPA mit elf Partnern eine Online-Plattform entwickelt, die die Säulen Supply Chain, Geschäftsmodell, Produktdesign und IT-Systeme verknüpft. So erhalten Unternehmen Anreize, wie sie ihre Produkte nach der Nutzung wiederverwerten, umgestalten oder erneut anbieten können.
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Forscher der Universitäten Bayreuth und Erlangen legen den Grundstein zur künstlichen Produktion von Herzgewebe: Dank Spinnenseidenprotein und 3D-Druck haben Herzinfarktpatienten bald eine echte Chance auf Wiederherstellung ihres beschädigten Herzgewebes.
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Wie gelangt Kohlenstoff von der Erdoberfläche bis tief ins Erdinnere? Dieser Transportweg, der einen zentralen Abschnitt im Kohlenstoffkreislauf der Erde darstellt, galt bisher als rätselhaft. Forscher der Universität Bayreuth haben jetzt zusammen mit internationalen Partnern Licht in dieses Dunkel bringen können. In Nature Communications berichten sie über Kristallstrukturen von Eisencarbonat, die in rund 2.000 Kilometer Tiefe unter sehr hohen Drücken und Temperaturen entstehen. Dabei kommt es zu einer starken Oxidation des im Eisencarbonat enthaltenen Eisens. Die neuen, außerordentlich stabilen Strukturen machen es möglich, dass Kohlenstoff noch tiefer ins Erdinnere transportiert wird.
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Wiesenorchideen, die im vollen Sonnenlicht durch Photosynthese ausreichend Nährstoffe für sich produzieren könnten, gehen oft zusätzlich eine Symbiose mit Pilzen ein, um ihren Nährstoffbedarf zu decken. Sie erzeugen nur einen Teil des benötigten Kohlenstoffs selbst und beziehen den anderen Teil von Pilzen, mit denen ihre Wurzeln unterirdische Netzwerke bilden. Dies haben Wissenschaftler der Universität Bayreuth zusammen mit Forschungspartnern in Großbritannien jetzt herausgefunden. Im Journal of Ecology stellen sie ihre unerwarteten Erkenntnisse vor.
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Die Philippinen sind ein Hotspot pflanzlicher Biodiversität – warum das so ist, zeigen Bayreuther Botaniker jetzt in der Zeitschrift ‚BMC Evolutionary Biology‘. Gemeinsam mit philippinischen, belgischen und schwedischen Arbeitsgruppen ist ihnen der Nachweis gelungen, dass die Philippinen in der Vergangenheit mindestens fünfmal unabhängig voneinander von Pflanzen der Gattung Ixora, der drittgrößten Gattung der Kaffeegewächse, besiedelt wurden. Genetische Analysen ergaben, dass diese Pflanzen aus ganz verschiedenen geografischen Regionen eingewandert sind. Das Zusammentreffen ihrer Abstammungslinien wurde dann zum Ausgangspunkt für die Evolution neuer, rein philippinischer Arten.
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Reis ist in vielen Regionen der Erde ein Grundnahrungsmittel, enthält aber nicht selten gesundheitsgefährdende Mengen von Arsen. Wie eine interdisziplinäre Forschergruppe der Universität Bayreuth jetzt festgestellt hat, gibt es Arsenverbindungen, die eine giftige Wirkung auf Pflanzen haben, aber bei chemischen Analysen von Reis und bei der Abschätzung des Gesundheitsrisikos für den Menschen bisher nicht berücksichtigt wurden. Es handelt sich um Thioarsenate, Verbindungen von Arsen mit Schwefel, die auf Reisfeldern möglicherweise häufiger vorkommen, als bisher angenommen wurde. Über ihre Erkenntnisse berichten die Wissenschaftler in der Zeitschrift ‚Environmental Science and Technology‘.
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Chikungunya ist eine von Stechmücken übertragene Viruserkrankung, die vor allem in den Tropen vorkommt. Forscher an der Universität Bayreuth und am Europäischen Zentrum für die Prävention und die Kontrolle von Krankheiten in Stockholm haben jetzt ermittelt, wie der Klimawandel die weitere Ausbreitung des Chikungunya-Virus begünstigt. Selbst wenn sich die derzeit zu beobachtenden Klimaänderungen nur moderat fortsetzen, steigt das Infektionsrisiko in vielen Weltregionen bis Ende des 21. Jahrhunderts an. Bei einem ungebremsten Klimawandel wird sich das Virus sogar in Südeuropa und in den USA verbreiten können. In ‚Scientific Reports’ berichten die Wissenschaftler über ihre Erkenntnisse.
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Was auch mit neuesten bildgebenden Techniken in der Medizin bisher nicht möglich war, ist einem interdisziplinären Team der Universitäten Bayreuth und Marburg jetzt gelungen: eine hochauflösende Darstellung kleinster Blutgefäße des Menschen, die in Organen wie der Milz oder dem Knochenmark enthalten sind. Die Forscher haben ein Verfahren entwickelt, welches das hochkomplexe Netzwerk dieser Blutgefäße in Gewebeproben dreidimensional sichtbar macht. Wie die neue Technik funktioniert, zeigen sie in den Zeitschriften Medical Image Analysis und PLOS ONE.
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Selbst ein entlegenes Atoll bleibt von der Verschmutzung der Meere durch Plastikmüll nicht verschont. Master-Studierende und Wissenschaftler der Uni Bayreuth haben auf einer Insel im Indischen Ozean angespültes Treibgut analysiert und Bedenkliches herausgefunden.
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Mikrobielle Brennstoffzellen nutzen den Stoffwechsel von Bakterien, um elektrischen Strom zu erzeugen. Ein neuartiger Biofilm aus Bayreuth kann diese noch junge Technologie deutlich effektiver, stabiler und anwendungsfreundlicher machen. Ein Forschungsteam der Universität Bayreuth hat jetzt ein Material hergestellt, das sich weit besser als natürliche Biofilme zur Stromproduktion in Brennstoffzellen eignet. In der Zeitschrift „Macromolecular Bioscience“ stellen die Wissenschaftler die Vorteile ihrer neuen Entwicklung vor.
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Ein Forscherteam am Bayerischen Geoinstitut der Universität Bayreuth hat erstmals unter sehr hohen Drücken die elastischen Eigenschaften von Bridgmanit ermittelt, einem Mineral, das mehr als die Hälfte des Volumens unseres Planeten ausmacht und für sein physikalisch-chemisches Verhalten von entscheidender Bedeutung ist. Die neuen Messungen ermöglichen grundlegende Erkenntnisse über die Zusammensetzung des Erdinnern. So konnten die Wissenschaftler zeigen, dass rund drei Viertel des unteren Erdmantels bis zu einer Tiefe von 1.200 Kilometern aus aluminium- und eisenhaltigem Bridgmanit bestehen. In „Nature“ stellen sie ihre Forschungsergebnisse vor.
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Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in ‚Science‘ neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.
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Ein internationales Forschungsnetzwerk unter Leitung des Bayreuther Biochemikers Prof. Dr. Clemens Steegborn hat erstmals kleine Moleküle hergestellt, die in der Lage sind, das Enzym Sirtuin 6 zu aktivieren. Zugleich ist es gelungen, wesentliche strukturelle Voraussetzungen dieser Prozesse aufzuklären. Die neuen Forschungsergebnisse ermöglichen die Entwicklung von Wirkstoffen, die beim Kampf gegen altersbedingte Erkrankungen helfen können.
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Die Hallersche Schaumkresse kann nicht nur Schwermetall-verseuchte Böden besiedeln, sondern auch enorme Mengen dieser giftigen Stoffe in ihren Blättern speichern. Bchumer und Bayreuther Forscher haben jetzt rund 2.000 Exemplare dieser Art an 165 Standorten in Europa untersucht und eine überraschende Vielfalt an Eigenschaften vorgefunden, die die Pflanzen durch Evolution entwickelt haben. Diese Entdeckung ist verheißungsvoll für die Forschung und die Entwicklung nachhaltiger Umwelttechnologien. So können die Pflanzen zum Beispiel helfen, verseuchte Böden zu entgiften.
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