
| Die Natur als Ingenieur: Die so genannte Bionik vereint Biologie und Technik. Dass der Flugzeugbau von Vögeln inspiriert worden ist, liegt nahe, die Verbindung zwischen Klettverschluss
und Natur scheint auf den ersten Blick komplizierter zu sein: Nach einem Spaziergang mit seinem Hund musste der Belgier Georges de Mestral Kletten Pflanzen mit hakigen Spitzen aus dem Fell seines Hundes zupfen. Dies inspirierte ihn zur Erfindung des Klettverschlusses.
Das Erbgut des Menschen eine Herausforderung an die internationale Forschung Als Ergebnis des bislang größten Forschungsprojekts in den Biowissenschaften wird spätestens im Jahr 2003 die genaue Struktur der mehr als 100.000 menschlichen Gene vorliegen.Fester Projektbestandteil ist die ethische Begleitforschung zum zukünftigen Umgang mit diesem Wissen. Ziele Einsatzbereiche Erforschung genetisch bedingter Krankheiten des Menschen; Entwicklung neuer Gendiagnose- und GentherapieVerfahren; Auffindung neuer Zielmoleküle in der Pharmaforschung Evolutionsforschung.
|
Biotechnologie wurde von
Menschen bereits vor ca. 6.000 Jahren betrieben. Ohne die zu Grunde liegenden biologischen
Abläufe zu kennen, verwendeten zu dieser Zeit die Bewohner des Zweistromlandes bereits
Mikroorganismen zur Herstellung von Bier und einem dem Wein ähnlichen Getränk. In
späterer Zeit lernte man, mit Hilfe von Hefen Sauerteig herzustellen und
Milchsäurebakterien zu verwenden, um Milch in Käse oder Joghurt umzuwandeln und dadurch
haltbarer zu machen. Aber erst im 19. Jahrhundert erkannten Wissenschaftler wie Louis
Pasteur mit Hilfe der Mikroskopie und der Biochemie, dass Mikroorganismen für eine
Vielzahl von Stoffumwand-lungen verantwortlich sind, die der Menschseit Jahrtausenden
nutzt. Der Begriff "Biotechnologie" wurde 1919 von dem ungarischen Ingenieur
Karl Ereky geprägt und als Summe aller Ver fahren definiert, mit denen Produkte aus
Rohstoffen unter Zuhilfenahme von Mikroorganismen erzeugt werden. Die moderne
Biotechnologie nutzt sowohl Mikroben als auch höhere Organismen und deren Bestandteile
unter Einbeziehung von Erkenntnissen und Methoden aus der Chemie, Physik und
Fertigungstechnik. Als Bestandteile von Organismen besitzen speziell die Enzyme
also Eiweißstoffe, die chemische Reaktionen in der Zelle katalysieren in der
Biotechnologie einen hohen Stellenwert. Als eine sanfte Technologie hat die Biotechnologie
u. a. in den Bereichen Medikamenten-herstellung, Naturstoffproduktion,
Lebensmit-telverarbeitung oder Abluft-, Abwas- serreinigung und Bodensanierung
herkömmliche chemische und physikalische Prozesse erfolgreich ersetzt und Ver fahren
ermöglicht, die mit geringerem Rohstoff- und Energieaufwand bei deutlich verminderter
Umweltbelastung stattfinden. Aber auch in der Grundlagenforschung sind die Methoden zur
Kultur von Zellen und Geweben im Labor vorwiegend den Fortschritten in der Biotechnologie
zu verdanken.Gentechnik wird oft fälschlicherweise mit Biotechnologie
gleichgesetzt. Als Gesamtheit aller Methoden und Ver fahren zur Isolierung, Erfor-schung,
Veränderung und Übertragung von Erbmaterial stellt sie lediglich ein Teilgebiet der
modernen Biotechnologie dar. Grundlage für die Gentechnik war 1944 die Entdeckung von
Avery und Mitarbeitern, dass die Substanz DNA (= Desoxyri- bonukleinsäure) für die
Übertragung vererbbarer Eigenschaften verantwortlich ist. Diese chemische Substanz hatte
Friedrich Miescher bereits 1886 aus weißen Blutkörperchen isoliert und beschrieben.
Wissenschaftliches Interesse erlangte sie jedoch erst durch die Arbeiten von Avery. Watson
und Crick fanden in Ihren Forschungsarbeiten heraus, dass DNA die Struktur einer
Doppelwendel (Doppelhelix) aus zwei umeinan-der gewundenen Einzelsträngen besitzt, die
wiederum aus Phosphat, Zucker (Desoxyribo-se) und den vier Basen Adenin, Cytosin, Guanin
und Thymin bestehen. 1953 stellten sie Ihre Ergebnisse in dem anerkannten
Wissenschaftsjournal "Nature" vor und erhielten 1962 für ihre bahnbrechenden
Arbeiten den Nobelpreis für Medizin. Im Folgenden erweiterte sich dieses
Wissen um die Erkenntnisse, dass bestimmte, als "Gene" bezeichneteAbschnitte auf
der DNA in der Zelle in Eiweiß(Protein) übersetzt werden. Im Jahre 1972 gelang es Paul
Berg, mittels eines aus Bakterien isolierten "Restriktionsenzyms" DNA zu
zerschneiden und mit einer "DNA-Ligase" wieder zu verbinden. Nur ein Jahr
später legten dann die Biochemiker Herbert Boyer und Stanley Cohen den Grundstein für
alle heutigen gentechnischen Arbeiten: Sie erzeugten mit Bergs Technik ein neu
kombiniertes DNA-Molekül aus viraler und bakterieller DNA und brachten es in Bakterien
ein. Beunruhigt über die möglichen Risiken dieser Ver fahren trafen die Wissen-
schaftler daraufhin umfangreiche Sicherheitsvorkehrungen bei der Neukombination von
Erbmaterial und erwirkten, u. a. durch die Asilomar-Konferenz 1975, den Erlass staatlicher
Regelungen in den USA für einen sicheren Umgang mit der Gentechnik, die als Vorbild für
spätere, europäische Regelungen und das heute gültige deutsche Gentechnikgesetz
dienten. Die damals entwickelten Ver fahren bilden die Basis für zahlreiche heutige
Anwendungen der Biotechnologie und Gentechnik in den Bereichen Medizin, Landwirtschaft,
Lebensmittel-herstellung und -verarbeitung sowie in der Umwelttechnik.
|
|
Am 5. Mai 1821 starb Napoleon Bonaparte. Die Untersuchungen einiger Strähnen seines Haares 140 Jahre später ergab, dass es 10,38 ppm Arsen enthielt - im Vergleich zu 0,5 bis 1,3 ppm für den normalen As-Pegel im Haar. Die Verteilung des Arsens über eine Länge von 9 cm zeigte, dass Napoleon innterhalb von vier Monaten in Intervallen etliche Arsendosen verabreicht bekam. |
![]() |
Paradestück der Lösung eines Problems in der Archäologie ist die Aufklärung der Herkunft der beiden Riesenstatuen des Pharao «Amenophis III» am Nil bei Theben. Der Vergleich der Europium-, Eisen- und Kobaltgehalte mit den Gehalten im Gestein grosser Steinbrüche Ägyptens ergab das überraschende Ergebnis: die Monolithe mit je ca. 750 t Gewicht stammen wie die Statue «Ramses II» aus dem Steinbruch Gebel Ahmar bei Kairo und nicht aus Assuan; das heisst: sei wurden ca. 650 km stromaufwärts transportiert. |
![]() |
Institut für Zoo- und
Wildtierforschung im Forschungsverbund Berlin e.V. Ein Institut der Leibniz-Gemeinschaft (WGL). |
![]() |
Forschung in Deutschland |
Literatur:
DLR "Nachrichten"
Helmholtz Gemeinschaft (Jahresheft 2005)
BMBF "Mikrosysteme"
BMBF "Raumfahrt in Deutschland"
BMBF "Schritte in die Zukunft"
BMBF "Science live"
Forschungszentrum Karlsruhe "Grid-Computing"
Forschungszentrum Karlsruhe "Mit leichter Hand"
Forschungszentrum Karlsruhe "Technik und Umwelt"
Forschungszentrum Jülich "Jahresbericht 2003"
GSF "Vom Schlüssel zur Funktion"
Humboldt "Kosmos Magazin"
Leibniz-Gemeinschaft - Jahrbuch 2003
Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie
(Karl-Friedrich-Bonhoeffer-Institut) Göttingen
Max-Planck-Gesellschaft "Forschungsperspektiven 2005"