Die Landwirtschaft muss sich an die Herausforderungen des Klimawandels anpassen, um die Ernährung mit wichtigen Nahrungspflanzen wie Getreide auch in Zukunft zu sichern. Agnieszka Golicz von der Justus-Liebig-Universität Gießen ist überzeugt, dass die Bioinformatik dazu einen entscheidenden Beitrag leisten kann. Denn die Fähigkeit von Nutzpflanzen, sich an den Klimawandel anzupassen, sei bereits in ihrem Genom verankert, sagt die Molekulargenetikerin. In ihrer Forschung nutzt sie daher Methoden der Bioinformatik, um die Genomdaten zu analysieren. Anhand dieser Genomsequenzdaten erforscht Golicz, wie das Pflanzengenom organisiert ist und wie sich dies auf die Genexpression und die Eigenschaften der Pflanze auswirkt. Im Rahmen einer LOEWE-Start-Professur leitet sie seit Oktober eine Nachwuchsgruppe, die in den kommenden Jahren mit Hilfe von Big Data verschiedenste Variationen im Genom von Nutzpflanzen und deren Auswirkungen auf wichtige Merkmale wie Stresstoleranz oder Krankheitsresistenz genauer untersuchen wird.
Aktuelle Veranstaltungen
Even if meat substitutes made from soya or wheat usually have a convincing flavour, they often cannot keep up with the animal original in terms of texture and mouthfeel. As a junior professor at TU Berlin, food technologist Anja Wagemans has spent many years researching the structure formation of alternative plant-based and microbiological biopolymers in order to give vegan alternatives more "bite". In an effort to put the results of her research into practice, she also works with companies involved in the development of cell-based foods. Last year, Anja Wagemans was honoured for her research work with the Young Scientist Award of the Berlin Science Prize. The researcher will now contribute her expertise to the Chair of Food Technology at TU Dresden.
Auch wenn Fleischersatzprodukte aus Soja oder Weizen meist geschmacklich überzeugen, können sie hinsichtlich Textur und Mundgefühl oft mit dem tierischen Original nicht mithalten. Als Juniorprofessorin hat Lebensmitteltechnologin Anja Wagemans an der TU Berlin viele Jahre zur Strukturbildung von alternativen pflanzlichen und mikrobiologischen Biopolymeren geforscht, um den veganen Alternativen mehr "Biss" zu geben. Um die Ergebnisse ihrer Forschung in der Praxis zu bringen, arbeitet sie auch mit Unternehmen zusammen, die sich mit der Entwicklung zellbasierter Lebensmittel befassen. Für ihre Forschungsarbeit wurde Anja Wagemans im vergangenen Jahr mit dem Nachwuchspreis des Berliner Wissenschaftspreises ausgezeichnet. An der TU Dresden wird die Forscherin nun am Lehrstuhl für Lebensmitteltechnik ihre Expertise einbringen.
Producing healthy, tasty food sustainably and locally: this is the ambitious goal Martin Wild has set himself. With his food tech start-up Organic Garden, founded in 2019, he wants to make food production fit for the future. Wild is convinced that the future of nutrition lies in the right interplay between science and culinary arts, and is thereforecollaboreting with researchers. The start-up is currently working flat out on its first high-tech farm to produce organic food circularly in the future - without pesticides and CO2-neutral. The team is currently looking for supporters as part of a crowdfunding campaign.
Gesunde und schmackhafte Lebensmittel nachhaltig und lokal zu produzieren: dieses ambitionierte Ziel hat sich Martin Wild auf die Fahne geschrieben. Mit seinem 2019 gegründeten Food-Tech-Start-up Organic Garden will er die Lebensmittelproduktion für die Zukunft fit machen. Dafür steht sein Konzept einer digitalen Kreislaufwirtschaft. Wild ist überzeugt: Die Zukunft der Ernährung liegt im richtigen Zusammenspiel von Wissenschaft und Kulinarik. Dafür arbeitet der Organic-Garden-Geschäftsführer auch mit Forschenden zusammen. Mit Hochdruck arbeitet das Start-up gegenwärtig an seiner ersten Hightech-Farm, um künftig Biolebensmittel im Kreislauf selbst zu produzieren – ohne Pestizide und CO2-neutral. Im Rahmen einer Crowdfunding-Kampangne sucht das Team derzeit nach Unterstützern.
Agriculture is responsible for around 7.7% of Germany's greenhouse gas emissions. In order to achieve the climate targets, emissions of climate-damaging gases must be drastically reduced. In agriculture, this is to be achieved with the help of carbon farming. There are many measures that remove carbon dioxide from the atmosphere and store CO2 in the soil. But how does the principle work in agricultural practice and how effective are humus certificates? Carsten Paul from the Leibniz Centre for Agricultural Landscape Research (ZALF) studied this topic. Paul, who holds a doctorate in ecology, is convinced that the benefits of carbon farming for agriculture are as diverse as the measures it involves. Paul sees the biggest challenge with carbon farming in the fact that the measures must be implemented on a permanent basis in order to have a climate impact.
Die Landwirtschaft ist für etwa 7,7 % der bundesweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Um die Klimaziele zu erreichen, muss der Ausstoß der klimaschädlichen Gase drastisch reduziert werden. Mithilfe des sogenannten Carbon Farmings soll das gelingen. Maßnahmen, die der Atmosphäre Kohlenstoffdioxid entziehen und CO2 im Boden speichern, gibt es viele. Doch wie funktioniert das Prinzip in der landwirtschaftlichen Praxis und wie wirkungsvoll sind Humuszertifikate? Mit diesem Thema hat sich Carsten Paul vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) befasst. Der promovierte Ökologe ist überzeugt, dass die Vorteile des Carbon Farmings für die Landwirtschaft so vielfältig sind wie deren Maßnahmen. Die größte Herausforderung beim Carbon Farming sieht Paul darin, dass die Maßnahmen dauerhaft durchgeführt werden müssen, um eine Klimawirkung zu erzielen.
AI-supported field robots could give agriculture a significant boost toward greater sustainability. Agricultural scientist Hans G. Griepentrog is convinced of this. In recent years, the scientist from the University of Hohenheim has developed a field robot with AI-supported data analysis and intelligent sensor technology that independently makes its rounds in the fields, weeds and gives the farmer fertilizer recommendations.
KI-gestützte Feldroboter könnten der Landwirtschaft auf dem Weg zu mehr Nachhaltigkeit einen deutlichen Schub geben. Davon ist Agrarwissenschaftler Hans G. Griepentrog überzeugt. Der Wissenschaftler der Universität Hohenheim hat in den vergangenen Jahren einen Feldroboter mit KI-gesteuerter Datenanalyse und intelligenter Sensorik entwickelt, der autonom auf Äckern die Runden dreht, Unkraut jätet und dem Landwirt Düngeempfehlungen gibt.
Microplastics are a global problem: The tiny particles, invisible to the eye, can be found everywhere - in rivers, in the sea, in the soil and even in the Arctic. Many of these fossil plastic particles end up in the environment via cosmetics and cleaning products. Similarly, other synthetic polymers used as thickeners, stabilizers, film formers and emulsifiers are also endangering ecosystems. BIOWEG, a start-up based in Quakenbrück, Germany, wants to change that. The team led by founder and CEO Prateek Mahalwar is developing cellulose-based microbeads for cosmetics and cleaning products. The cellulose is obtained through fermentation with the help of bacteria and can replace fossil-based substances and other synthetic polymers in numerous products.
Mikroplastik ist ein globales Problem. Die winzigen und für das Auge nicht sichtbaren Teilchen sind mittlerweile überall zu finden - in Flüssen, im Meer, im Boden und sogar in der Arktis. Viele dieser fossilen Kunststoffpartikel gelangen über Kosmetika sowie Putz- und Reinigungsmittel in die Umwelt. Aber auch andere synthetische Polymere, die als Verdickungsmittel, Stabilisatoren, Filmbildner und Emulgatoren verwendet werden, gefährden die Ökosysteme. Das in Quakenbrück ansässige Start-up BIOWEG will das ändern. Das Team um Gründer und Geschäftsführer Prateek Mahalwar entwickelt Mikroperlen auf Cellulosebasis für Kosmetika und Reinigungsmittel. Die Cellulose wird durch Fermentation mithilfe von Bakterien gewonnen und kann fossilbasierte Substanzen und andere synthetische Polymere in zahlreichen Produkten ersetzen.
Reports from the Intergovernmental Panel on Climate Change show how drastically heat waves and droughts have increased in recent decades. The consequences are crop failures, floods and forest fires. Biodiversity is threatened and continues to decline - not only in Germany, but also worldwide, as the World Biodiversity Council (IPBES) concludes. Almut Arneth is convinced that climate change and land use are closely linked. The researcher studies the interactions and feedbacks between land ecosystems and climate change. With her research, the environmental physicist wants to contribute to a better understanding of the interdependencies between climate change and ecosystems. This year, she was awarded the Leibniz Prize for her work.
Berichte des Weltklimarates zeigen, wie stark Hitze- und Dürreperioden in den vergangenen Jahrzehnten zugenommen haben. Die Folgen sind Ernteausfälle, Überschwemmungen und Waldbrände. Auch die Artenvielfalt ist bedroht und nimmt immer mehr ab – nicht nur in Deutschland, sondern auch weltweit, wie der Weltbiodiversitätsrat resümiert. Almut Arneth ist überzeugt: Klimawandel und Landnutzung hängen eng zusammen. Die Forscherin untersucht die Wechselwirkungen und Rückkopplungen zwischen Landökosystemen und Klimawandel. Mit ihrer Forschung will die promovierte Umweltphysikerin zu einem besseren Verständnis der Abhängigkeiten von Klimaveränderungen und Ökosystemen beitragen. Dafür wurde sie in diesem Jahr mit dem Leibniz-Preis ausgezeichnet.
Birte Höcker conducts research at the Institute of Biochemistry at the University of Bayreuth. The professor and her research group are developing digital tools for protein design. For Höcker, artificial intelligence (AI) opens up fascinating and promising avenues for using language processing methods to produce customized proteins. Generative AI technologies can create proteins that do not occur in the wild - or have never existed in evolution.
Birte Höcker forscht am Institut für Biochemie der Universität Bayreuth. Die Professorin entwickelt mit ihrer Arbeitsgruppe digitale Werkzeuge für das Protein-Design. Künstliche Intelligenz (KI) eröffnet für Höcker hochinteressante und vielversprechende Möglichkeiten, Methoden der Sprachverarbeitung für die Herstellung maßgeschneiderter Proteine zu nutzen. Generative KI-Technologien können Proteine kreieren, die in der Natur nicht vorkommen oder in der Evolution noch nie existiert haben.
Microorganisms have been used for centuries to produce foods such as beer or cheese. In bioeconomy, bacteria are important protein factories that can replace animal protein and thus also contribute to sustainable nutrition. The food tech startup MicroHarvest relies on the power of microbial helpers to produce new healthy and sustainable protein ingredients. To do so, the team led by co-founder Jonathan Roberz has developed a technology that builds on biomass fermentation and can produce high-quality proteins for food, pet food and animal feed much faster than current processes.
Schon seit 1970 wird der 22. April auch als „Earth Day“ betitelt. Damals gingen erstmals Millionen Amerikaner auf die Straße, um für eine gesunde und nachhaltige Umwelt zu demonstrieren. Seitdem ist diese Bewegung immer mehr gewachsen, und befasst sich inzwischen auch mit den Themen „Globale Erwärmung“ und „Grüne Energie“. In den ersten Wochen nach dem Amtsantritt von Präsident Trump in den USA gab es zahlreiche Kundgebungen – so auch der „Women’s March“. Angespornt von dessen Erfolg und etlichen negativen Äußerungen der Trump-Regierung bezüglich Wissenschaft und Forschung schlossen sich einige Wissenschaftler in den USA zusammen, und planten einen „Scientist’s March on Washington“. Die Idee wuchs jedoch schnell über sich hinaus und wurde zu einem weltweiten Event – dem „March for Science“. Als Termin für die Kundgebung wurde passenderweise der 22. April 2017 – „Earth Day“ – ausgewählt. Mittlerweile sind an dem Tag Kundgebungen in über 500 Städten weltweit geplant.
Forschungsorganisationen, Nobelpreisträger, Politiker dabei
Auch wenn die Kundgebung ursprünglich einer „Anti-Trump-Stimmung" entwachsen ist, so geht es inzwischen doch um viel mehr als das. Mittlerweile geht es den Veranstaltern darum, die Bedeutung der Wissenschaft für unser tägliches Leben, aber auch für unsere Gesundheit, Sicherheit, Wirtschaft und in der Politik hervorzuheben – und das mit Unterstützern weltweit. Allein in Deutschland sind an 20 Orten 21 Veranstaltungen rund um den "March for Science" geplant. Unter anderem auch in Helgoland, wo es vermutlich die weltweit kleinste Kundgebung geben wird.
Die größte deutsche Demonstration ist hingegen in Berlin geplant. Hier werden sich die Teilnehmer um 13:00 Uhr vor der Humboldt-Universität treffen, um dann zum Brandenburger Tor zu marschieren. Unterwegs ist auch ein Zwischenstopp vor der Ungarischen Botschaft geplant, hier wird der Zug sich demonstrativ für die Freiheit der Wissenschaft stark machen, die erst vor Kurzem durch Änderungen des Hochschulgesetzes infrage gestellt wurde. Vor dem Brandenburger Tor werden prominente Akteure sprechen, unter anderem der Regierende Bürgermeister von Berlin, Michael Müller, und der Wissenschaftsjournalist und TV-Moderator Ranga Yogeshwar. Auf der langen Liste der Unterstützer des March for Science in Deutschland finden sich neben den vielen Namen einzelner Wissenschaftler auch Nobelpreisträger, sowie der Deutsche Wissenschaftsrat und die Allianz der Wissenschaftsorganisationen.
Frösche sind ein wichtiger Bestandteil des ökologischen Gleichgewichts. Zum einen sind sie eine bevorzugte Nahrungsquelle für viele Vögel und Säugetiere, zum anderen verspeisen sie selbst enorme Mengen von Insekten, und sind somit unabdingbar bei der Kontrolle von Schädlingen. In Deutschland und Europa werden Froschschenkel als Delikatessen immer beliebter. Wird die steigende Nachfrage jedoch durch Wildfänge anstelle von nachhaltigen Zuchtfarmen gedeckt, kann das ökologische Gleichgewicht schnell aus den Fugen geraten. Deswegen hat ein Forscherteam des Museums für Naturkunde Berlin eine neue Methode der Isotopenanalyse entwickelt, um die Herkunft der Froschschenkel eindeutig zu bestimmen.
Isotopenanalyse verrät Herkunft
Jährlich werden rund 500 Millionen Frösche verzehrt. Damit sich diese großen Mengen nicht negativ auf das Ökosystem auswirken, werden Frösche – ähnlich wie Hühner oder Rinder – nachhaltig auf Farmen gezüchtet. Kostengünstiger sind jedoch illegale Fänge und die Verarbeitung von Wildfröschen. Dem wollen Forscher des Naturkundemuseum in Berlin eine Herkunftserkennung mittels Isotopenanalyse entgegensetzen. Das Team um Carolin Dittrich veröffentlichte seine Ergebnisse im Fachjournal „Ecology and Evolution“.
Viele Elemente kommen in der Natur mit unterschiedlichen Gewichten (Isotopen), und somit mit unterschiedlichen chemischen Eigenschaften vor. Je nach dem wie die Isotope zusammengesetzt sind, lässt dies Rückschlüsse über die Herkunft und Lebensweise der getesteten Tiere zu. Denn die Isotopen-Zusammensetzung variiert überall auf der Erde, und einige seltenere, schwere Isotope reichern sich auch über die Nahrungskette an. Zum Beispiel ist der Anteil von schwerem Stickstoff im Gewebe größer, je mehr tierische Nahrung aufgenommen wurde.
Auskunft über den Speiseplan
Im Fall der Frösche haben Carolin Dittrich und ihre Kollegen die Zusammensetzung der stabilen Isotope von Stickstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff in den Muskeln und Knochen der Froschschenkel untersucht. Dittrich erklärt: „Dadurch können wir herausfinden, von was sich ein Tier hauptsächlich ernährt hat. Und selbst die Vielfalt des Speiseplans ist in der Signatur der Isotopen festgehalten.“ So konnte das Team feststellen, dass die Froschschenkel mit großer Wahrscheinlichkeit tatsächlich aus den angegebenen Ländern stammten – allerdings nur teilweise auch wirklich auf Farmen aufwuchsen. Laut der Isotopenanalyse wuchs etwa die Hälfte der Tiere unter natürlichen Bedingungen – also in freier Wildbahn – auf.
Für die Stabilität des Ökosystems
Zudem konnten die Forscher mittels molekularer Analysen feststellen, dass die Artangaben auf den Verpackungen nicht immer korrekt waren. Ihr Ziel: Die neue Methode soll ein Werkzeug für den Naturschutz und Zoll werden, um die Herkunft von Froschschenkeln zu überprüfen, und so den Handel mit Tieren aus Wildpopulationen weiter zu minimieren. Mark-Oliver Rödel, Wissenschaftler am Museum für Naturkunde Berlin, fasst die Bedeutung und zukünftigen Möglichkeiten der Ergebnisse zusammen: „Dadurch könnte der Jagddruck von natürlichen Populationen genommen, zur Stabilität von Ökosystemen beigetragen, und somit letztlich auch der jeweiligen Bevölkerung geholfen werden.“
jmr
The CRISPR-Cas system is a revolutionary and unique genome editing tool. It is the basis for countless new molecular research projects. And especially the applied research in the biotechnology sector is benefiting from the new approach – which is why it is being hailed as a remarkable breakthrough worldwide. There are currently a number of global projects underway that are investigating how best to apply the genome editing tool – medical researchers and plant breeding programs alike are testing and applying the new method.
Charpentier has been a director at the Max Planck Institute for Infection Biology in Berlin since 2015, where she is heading the department “Regulation in Infection Biology”. In the future she will be managing her own research centre: The Max Planck Unit for the Science of Pathogens. The unit will initially be situated at the MPI for Infection Biology, but will most likely receive its own address in the near future. In early April the Joint Science Conference (Gemeinsame Wissenschaftskonferenz – GWK) decided to integrate this new research unit into its federal funding system.
Charpentier originally discovered CRISPR-Cas as a part of the natural virus-defence system occurring in bacteria. These microbes stop viruses by cutting their DNA. After working in the US and Austria, she moved to the University in Umeå in 2009. In 2012 Charpentier and her collleague Jennifer Doudna published a complete manual on the CRISPR-Cas cutting mechanism in the journal Science. Since then researchers worldwide have been using this new genome editing mechanism.
In early 2013 Charpentier moved to Germany where she held an Alexander von Humboldt Professorship at the Helmholtz Centre for Infection Research in Braunschweig. Over the last few years Charpentier has received a number of prestigious academic awards for her groundbreaking work.
jmr/pg
Chronische Wunden wie sie etwa als Langzeitfolge von Diabetes auftreten, heilen nur schwer. Die Gefahr, dass über die verletzte Haut Erreger eindringen, ist somit groß. Wissenschaftler vom Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden und der Klinik für Dermatologie der Universität Leipzig haben nun gemeinsam spezielle Hydrogel-Wundauflagen entwickelt, die nachweislich den Heilungsprozess bei chronischen Wunden beschleunigen. Der Clou: Wie ein Schwamm bindet das Material entzündungsfördernde Stoffe aus dem Wundbereich - und unterstützt somit den Heilprozess. Wie die Wissenschaftler im Fachjournal „Science Translation Medicine“ berichten, handelt es sich dabei um eine Klasse natürlich vorkommender Kohlenhydrate, um sogenannte Glykosaminoglykane.
Hydrogel bindet entzündungsfördernde Signalproteine
Im Rahmen der Studie hatte das Team einen neuen Ansatz zur Neutralisierung entzündungsfördernder Signalproteine, sogenannter Chemokine, untersucht. Die Chemokine sorgen dafür, dass Immunzellen in die Wunden einwandern. Durch die biomolekularen Wechselwirkungen von Hydrogel und Chemokinen konnten die entzündungsfördernden Signalproteine aus der Haut gebunden und somit ausgeschaltet werden.
Breites Potenzial für medizinische Anwendungen
In Tierversuchen mit diabetischen Mäusen konnten die Forscher die entzündungsdämpfende Wirkung des neuartigen auf eine Wundauflage aufgebrachten Hydrogels bereits nachweisen. Das Team ist zuversichtlich, dass das neuartige Material nicht nur neue Behandlungsmöglichkeiten für chronische Hautwunden bietet, sondern auch für andere medizinische Anwendungen geeignet ist. Die Entwicklung der Hydrogel-Wundauflage wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Transregio-Sonderforschungsbereichs „Funktionelle Biomaterialien zur Steuerung von Heilungsprozessen in Knochen- und Hautgewebe“ gefördert.
bb/pg