biophon - Geschichten aus Biowissenschaft und Forschung biophon

85% der Befragten würden, müssten sie zwischen Sehen, Hören und Riechen auswählen, ihren Geruchssinn abgeben. Auch Erik sieht das so und spielt damit ganz ausgezeichnet mit im Setup zur heutigen Folge.  Denn um ihn soll es gehen, den Geruchssinn, den am wenigsten geschätzten, am wenigsten benötigten unserer menschlichen fünf Sinne. Oder  wie seht ihr das? Auch wenn Menschen nicht wie viele unserer vierbeinigen Freunde in einer geruchsdominierten Welt leben, ist Riechen doch eng mit unserem Empfinden, unserer Orientierung, und unseren Erinnerungen verwoben. Wer hat nicht schon einmal erlebt, dass ein Duft ausreicht, um Erinnerungen an die Kindheit, den letzten Urlaub oder das Zimmer der Großmutter lebendig werden zu lassen? Diese Folge stellt sich die Aufgabe, zu erklären, wie Riechen funktioniert, und warum und wie das Ganze in unserem Gedächtnis herumwurschtelt.
Und für die, die auf kürzere Zusammenfassungen stehen:
Boomer. Aktionspotentiale. Blutpferde. Proust.

Quellen

Herz, Rachel S., and Martha R. Bajec. (2022)"Your money or your sense of smell? A comparative analysis of the sensory and psychological value of olfaction." Brain Sciences . DOI: 10.3390/brainsci12030299

Fifth Sense.org: Psychology and Smell, August 2022

Fanger, P. Ole. (1988) "Introduction of the olf and the decipol units to quantify air pollution perceived by humans indoors and outdoors." Energy and buildings . DOI: https://doi.org/10.1016/0378-7788(88)90051-5

Niimura, Y. et al.(2014). "Extreme expansion of the olfactory receptor gene repertoire in African elephants and evolutionary dynamics of orthologous gene groups in 13 placental mammals." Genome research. DOI: 10.1101/gr.169532.113

Khamsi, Roxanne. (2022) "Unpicking the link between smell and memories." Nature , Outlook.  DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-022-01626-x

Pashkovski, Stan L., et al. (2020) "Structure and flexibility in cortical representations of odour space." Nature. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2451-1

Poo, Cindy, et al. (2022) "Spatial maps in piriform cortex during olfactory navigation." Nature . DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-021-04242-3

Bildquellen

Cover: Asian Elephant trunk, Greg George, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons

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Stellt Euch vor, Ihr lauft nichtsahnend durch weite südamerikanische Graslandschaften, als Ihr plötzlich hört, dass sich etwas großes, schnelles nähert. Als Ihr Euch umdreht seht Ihr den Verursacher der Geräusche: ein massiver Kopf mit 40 cm langem Schnabel, kräftige Beine, fast drei Meter hoch. Ihr beginnt zu verstehen, warum man diesen Vogel, der mit 50 Kilometern pro Stunde auf Euch zu rennt sehr viel später unter dem Trivialnamen „Terrorvogel“ kennt… Was wie Science-Fiction klingt war im prähistorischen Südamerika vor Millionen von Jahren Realität für zahlreiche kleinere Säugetiere, die sich mit den damaligen Top-Prädatoren in ihrem Ökosystem konfrontiert sahen. Wir begeben uns in dieser Folge auf eine Reise durch die Zeit und stellen Euch die Biologie dieser faszinierenden Raubvögel vor, die trotz ihrer beeindruckenden Körpermaße und ihrem Platz an den Spitzen der Nahrungsketten für Millionen von Jahren heute eher unbekannt sind. Wir erklären Euch, wie sie lebten, was sie fraßen und woher wir das alles wissen. Und auch wenn der Gedanke „na, bloß gut, dass die ausgestorben sind…“ naheliegt: Nicht ganz. Etwas hat überlebt…
Quellen:
Alvarenga, H. M., & Höfling, E. (2003). Systematic revision of the Phorusrhacidae (Aves: Ralliformes). Papéis Avulsos de Zoologia. https://doi.org/10.1590/S0031-10492003000400001
Chiappe, L. M., & Bertelli, S. (2006). Skull morphology of giant terror birds. Nature. https://doi.org/10.1038/443929a
Degrange, F. J., Tambussi, C. P., Moreno, K., Witmer, L. M., & Wroe, S. (2010). Mechanical analysis of feeding behavior in the extinct “terror bird” Andalgalornis steulleti (Gruiformes: Phorusrhacidae). PLoS one. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0011856
Blanco, R. E., & Jones, W. W. (2005). Terror birds on the run: a mechanical model to estimate its maximum running speed. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. https://doi.org/10.1098/rspb.2005.3133


Bildquellen:
Coverbild: Nestor Galina, Fororraco, CC-BY-2.0, via flickr.com (Ausschnitt)
Kelleken-Skelett: ケラトプスユウタ, Kelenken skeleton, CC BY-SA 4.0
Andalgalornis: John.Conway, Andalgalornis jconway, CC BY-SA 3.0
Phorusrhacos Lebendrekonstruktion: Frank Vincentz, Manacor - Ma-15 - Oliv-art park 16 ies, CC BY-SA 3.0
Seriema: Halley Pacheco de Oliveira, Seriema de Perna Vermelha II, CC BY-SA 4.0

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So unterschiedlich die Menschen in allen Teilen der Welt auch leben, in einer Sache sind sich die Kulturen einig: Wir stehen auf Koffein. Ob Kaffee, Tee, oder Mate: koffeinhaltige Nahrungsmittel erfreuen sich allseits großer Beliebtheit und haben sich längst auf dem ganzen Globus in unsere Morgenroutinen geschlichen. Aber warum ist das eigentlich so? Was macht dieses Zeug mit uns,  dass wir die Finger nicht davon lassen können? In dieser Folge packen wir unsere allmorgendliche Tasse Kaffe buchstäblich an der Wurzel und lernen, dass Koffein mal als pflanzeneigenes Insektenschutzmittel angefangen hat. Und zwar so erfolgreich, dass es in verschiedenen Pflanmzenfamilien gleich mehrmals evolviert ist. Schon hier zeigt sich: die Dosis macht das Gift. Denn der Koffeingehalt in manchen Pflanzen ist so gering, dass er auf Bestäuber eher einen anziehenden Effekt hat. Und damit wären wir wieder bei uns, und der Frage: sind wir nur in die Irre geführte Honigbienen? Was Koffein in unserem Hirn anstellt, wann zuviel zuviel ist, und was die Tasse Kaffe am morgen noch so alles können könnte - das erfahrt ihr hier aus garantiert koffeinhaltiger Recherche.

Quellen

"That quick morning coffee might lead to enduring brain changes", Nature Research Highlihghts, online, 31.05.2022
Paiva, Isabel, et al. "Caffeine intake exerts dual genome-wide effects on hippocampal metabolism and learning-dependent transcription." The Journal of Clinical Investigation, 2022

"Kaffee in Zahlen", Kaffereport 2021, Tschibo

Denoeud, France, et al. "The coffee genome provides insight into the convergent evolution of caffeine biosynthesis." science, 2014

Huang, Ruiqi, et al. "Convergent evolution of caffeine in plants by co-option of exapted ancestral enzymes." Proceedings of the National Academy of Sciences , 2016

Nathanson, James A. "Caffeine and related methylxanthines: possible naturally occurring pesticides." Science , 1984

Wright, G. A., et al. "Caffeine in floral nectar enhances a pollinator's memory of reward." Science , 2013

Qasim, H.: "How does caffeine keep us awake?" TedEd Lessons, online, 17.07.2017

Clark, I. et al. "Coffee, caffeine, and sleep: A systematic review of epidemiological studies and randomized controlled trials." Sleep medicine reviews , 2017

Borota, Daniel, et al. "Post-study caffeine administration enhances memory consolidation in humans." Nature neuroscience . 2014

Paluska, Scott A. "Caffeine and exercise." Current sports medicine reports, 2003

Bildquellen

Coffea arabica, Camelia sinensis, Paullinia cupana, Ilex paraguariensis aus "Köhlers Medizinal Pflanzen",  Theobroma cacao and Citrus limetta, alle via Wikimedia commons

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Was 1934 im Westen von Deutschland ganz bewusst passiert, geschieht elf Jahre später im Osten versehentlich: Nordamerikanische Kleinbären gelangen in die Freiheit und fühlen sich wohl. So wohl, dass bereits nach wenigen Jahren bemerkt wird, dass das ein Problem sein könnte. Diese Geschichte gipfelt 2016 in der Aufnahme von Waschbären in der Liste der in der Europäischen Union unerwünschten Arten und damit in der gezielten Bekämpfung der Ausbreitung der Tiere in Europa. Zur Zeit der Ankunft der Waschbären in Europa verschlägt es die Braune Nachtbaumnatter nach Guam und die Aga-Kröte nach Australien - heute muss der Mensch hilflos zusehen, wie die von ihm eingeschleppten Arten in ihren neuen Lebensräumen so erhebliche Schäden anrichten, dass die Existenz der Ökosysteme auf dem Spiel steht. Aber warum eigentlich? Was kann passieren, wenn Arten mit oder ohne menschliches Zutun in neue Lebensräume verbracht werden und sich dort wohl fühlen? Wir gehen dem Phänomen der biologischen Invasion auf den Grund und erklären, warum man einige Tiere und Pflanzen besser dort lässt, wo sie hingehören und was passieren kann, wenn man es nicht tut. Dabei stellen wir in Deutschland gebietsfremde und/oder invasive Arten vor und erläutern deren Auswirkungen auf die hiesigen Ökosysteme - auf dass Ihr Euer Gepäck bei der nächsten Reise noch einmal genauer auf blinde Passagiere untersucht.
Quellen
Brown, P. M. et al. (2011). The global spread of Harmonia axyridis (Coleoptera: Coccinellidae): distribution, dispersal and routes of invasion. BioControl. https://doi.org/10.1007/s10526-011-9379-1
Seebens, H. et al. (2013). The risk of marine bioinvasion caused by global shipping. Ecology letters. https://doi.org/10.1111/ele.12111
https://www.sueddeutsche.de/wissen/insektenbekaempfung-gib-der-termite-zucker-1.4051267
https://www.lokalkompass.de/duesseldorf/c-natur-garten/koe-papageien-schwaermen-aus_a1073790
Emde, S., et al. (2016). Cooling water of power plant creates “hot spots” for tropical fishes and parasites. Parasitology research. https://doi.org/10.1007/s00436-015-4724-4


Bildquellen
Coverbild: Animals of the Swamp: Raccoons, pedrik, CC BY 2.0, via Flickr
Halsbandsittich: Clément Bardot, Perruche à collier (Psittacula krameri), CC BY-SA 4.0
Gillbach & Kraftwerk Niederaußem: Tetris L, Gillbach am Kraftwerk Niederaußem (3), CC BY-SA 3.0
Grauhörnchen: Diliff, Eastern Grey Squirrel in St James's Park, London - Nov 2006 edit, CC BY-SA 3.0
Aga-Kröte: Fotograf: Factumquintus, Aga kröte Bufo marinus, CC BY-SA 3.0


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So ganz nebenbei ereignete sich im Januar 2022 eine medizinische Sensation: Einem Team der Universität Maryland, USA, gelang es, dem 57-Jährigen David Bennett, der an terminaler Herzinsuffizienz litt, ein Spenderherz zu transplantieren. Das Besondere daran: Das Organ stammte von einem Schwein. Und David überlebte damit ganze zwei Monate. Aber warum genau ist das eigentlich so schwierig, dieses Transplantieren, liegt doch die Grundidee vom Austausch defekter Organe schon seit vorchristlichen Jahrhunderten quasi auf der Hand?  Im bewährten biophon-Dreiklang von Definition, Geschichte und Funktionsweise beschäftigen wir uns in dieser Folge mit der Immunbiologie von Transplantation und Abstoßung.  Diese beruht auf einem grundlegenden Funktionsprinzip unseres Immunsystems: der Fähigkeit, zu erkennen, was immunologisch gesprochen "selbst" und "fremd" und was "harmlos" und "gefährlich" ist. Wer also schon immer mal wissen wollte, wie ein T- Zell- Trainingslager aussieht, was man alles an einem Schwein verändern musste, bevor sein Herz auf einen menschlichen Empfänger verpflanzt werden konnte, und warum ist der Fall David Bennett als absolute Erfolgsgeschichte im Feld der Xenotransplantation einzustufen ist, dem sei diese Folge ans Herz gelegt. Die enthaltenen Informationen sind garantiert  mit allen Blutgruppen kompatibel.

Quellen

"Pioneering Transplant of Porcine Heart into Adult Human Heart Disease", Pressemitteilung der Universität Maryland, 10.01.2022. 

"Der falsche Patient für die richtige Sache",  Zeit online, 27.04.2022.

"The gene-edited pig heart given to a dying patient was infected with a pig virus", MIT Technology review, online, 04.05.2022.
Dai, Yifan, et al. "Targeted disruption of the α1, 3-galactosyltransferase gene in cloned pigs." Nature biotechnology 20.3 (2002). DOI: https://doi.org/10.1038/nbt0302-251

"The 10-gene pig and other medical science advances enabled UAB’s transplant of a pig kidney into a brain-dead human recipient" , The University of Alabama at Birmingham, online, 20.01.2022.

Bildquellen

Cover:  "Anatomical heart vector illustration", Public domain licence, https://publicdomainvectors.org/en/free-clipart/Anatomical-heart-vector-illustration/16675.html
DR. BARTLEY GRIFFITH & DAVID BENNETT JAN 2022, University of Maryland, öffentlich verfügbares Pressematerial 
Links

Fragen zur Knochenmarksspende: https://www.dkms.de/faq
Fragen zur Organspende: https://www.organspende-info.de/
Fragen zur Blutspende: https://www.blutspende.de/blutspende/haeufig-gestellte-fragen-faq


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Was ist eigentlich Intelligenz? Biologinnen und Biologen tun sich mit dieser Frage schwer. Dennoch sind wir es, auf die man blickt, wenn es um die Beurteilung der Intelligenz von Tieren geht, die keine Menschen sind. Immerhin, nachvollziehbar finden wir die Frage - spannend allemal. Zeit also, uns einmal auf die Suche nach Antworten zu begeben. Welches Tier kann am besten rechnen? Welches Tier hat den höchsten IQ? Ist mein Fifi schlauer als Nachbar’s Lumpi? Wer das wissen möchte ist auf unzähligen Webseiten mit mehr oder weniger populistischen „Nummer-7-wird-Dich-umhauen-Listen“ besser aufgehoben. Wir versuchen, uns dem Thema mal wissenschaftlich zu nähern und beginnen damit zu erklären, dass man das Thema eigentlich garnicht wirklich wissenschaftlich erklären kann. Dennoch: mit dem in der langen Einleitung dieser Folge erläuterten Mindset können wir dann doch ein paar erstaunliche Fakten über die kognitiven Fähigkeiten vieler Tiere erzählen und in einer ungeordneten „Hitliste“ zusammenfassen. Dabei stellen wir auch gleich den ein oder anderen Mythos richtig und verhelfen hoffentlich zahlreichen zu Unrecht unterschätzten Tierarten zu mehr Respekt. Wer wissen möchte, wie man einem Fisch Fahrstunden gibt, welches erstaunliche Jagdverhalten einige Spinnen zeigen und warum das intelligenteste nicht-menschliche Tier diesen Titel (möglicherweise) garnicht (allein) verdient, der sei herzlich zu dieser Folge eingeladen.
Quellen
Pterosaurier mit Federn:  [1]
NationalGeographics-Artikel: [2]
Eichhörnchen: [3]
Waschbären:  [4]
Fahrstunden für Goldfische: [5]
Ratten: [6], [7]
Hunde: [8]
Oktopoden:  [9]
Affen: [10]
Vögel: [11]
Bildquellen
Termitenhügel: J Brew, Cathedral Termite Mound - brewbooks, CC BY-SA 2.0
Portia (Spinne): Donald Hobern from Copenhagen, Denmark, Portia fimbriata (15235249464), CC BY 2.0
Ratte: Dunpharlain, Brown Rat (Rattus norvegicus), CC BY-SA 4.0
Oktopus: Nick Hobgood, Octopus shell, CC BY-SA 3.0
Buschhäher: Cephas, Cyanocitta cristata CT, CC BY-SA 3.0

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