Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Faszinierende Bioaerosole aus dem Regenmantel von Kleinzikaden

29.09.2005


GSF-Wissenschaftler beobachten hohes Vorkommen an bisher kaum wenig bekannten, luftgetragenen Partikeln


Brochosomen weisen eine frappierende Ähnlichkeit mit Fußbällen auf. Bei einem Durchmesser von 0,4 µm sind die winzigen Bioaerosole jedoch eine Millionen mal kleiner als ihre luftgefüllten Verwandten. Wittmaack/Wehnes/Heinzmann


Überraschenderweise können Brochosomen nach der Abscheidung noch mit benachbarter fester Materie reagieren, insbesondere mit nahliegenden mineralischen Aerosolpartikeln. In Nischen abgelagert kann sich ein abgelagertes Brochosom sogar spinnenartig verformen - als wenn noch ein Rest von Leben in ihm stecken würde. Wittmaack/Wehnes/Heinzmann



Dr. Klaus Wittmaack vom Institut für Strahlenschutz am GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit hat beim Sammeln von Feinstaub entdeckt, dass eine bisher weitgehend unbekannte Art von Bioaerosolen, sogenannte Brochosomen, in völlig unerwartet hoher Konzentration in der Luft vorkommen. Brochosomen werden von Kleinzikaden produziert, um sich damit gegen Benetzung durch Wassertropfen zu schützen. Nach einer Häutung scheiden sie ein brochosomenhaltiges Sekret aus und verteilen dieses mit den Hinterbeinen über ihren ganzen Körper. Die so erzeugte Bedeckung mit Brochosomen ist extrem wasserabweisend, was die Tierchen quasi gegen Regen imprägniert. Beim Verteilen des Sekrets gehen sie vermutlich jedoch ziemlich verschwenderisch vor: Oft fallen ganze Pakete von Brochosomen auf den Boden, um dann vom leisesten Lufthauch davon getragen zu werden.

... mehr zu:
»Brochosom »Kleinzikaden


Einzelne Brochosomen haben einen Durchmesser zwischen 0.25 und 0.6 µm, mit einem ausgeprägtem Häufigkeitsmaximum bei 0.4 µm. Als Größenvergleich kann der Durchmesser eines menschlichen Haares mit 100 µm (0,1 mm, also dem zehnten Teil eines Millimeters) herangezogen werden. Somit entspricht der Durchmesser von 250 Brochosomen dem eines Haares.

Ihre faszinierende Schönheit offenbarte sich bei elektronenmikroskopischen Untersuchungen, die Wittmaack mit Unterstützung von Helga Wehnes bei seinem Kollegen Dr. Ulrich Heinzmann am GSF-Institut für Pathologie durchführen konnte. Wie perfekt geformte Mikrofußbälle erscheinen die winzigen, aus einem protein- und lipidhaltigem Gerüst aufgebauten Hohlkugeln.

Wittmaack ist besonders von der Geometrie der Hohlkugeln fasziniert: "Die fünf- und sechseckigen Strukturen spiegeln ein universelles Konstruktionsprinzip wider." Nur mit einer solchen Struktur können dreidimensionale Gebilde wie Kugeln oder Rohre entstehen; deshalb zieht sich diese Form durch alle Größenskalen von Natur und Technik: von der molekularen Ebene der Fullerene (C60) und Nanoröhrchen - zwei Modifikationen des Kohlenstoffs, deren Bau auf diesem Prinzip basiert - über Fußbälle bis hin zu mächtigen kuppelförmigen Gebäuden.

Fast allen Forschern sind die Brochosomen bisher bei der Aerosolsammlung entkommen. "Wegen ihrer flauschigen Struktur sind Brochosomen schwer einzufangen", erklärt Wittmaack. Er hat deshalb die Technik so verfeinert, dass die kleinen Bioaerosolteilchen doch im Sammelgerät hängen blieben. Dabei stellte sich heraus, dass Brochosomen zumindest in der warmen Jahreszeit massenhaft durch die Luft schweben, meist in Aggregaten von vielen tausend Stück. "Alle einzelnen Brochosomen berücksichtigt, ist ihre Anzahlkonzentration in der Luft fast so hoch wie die von mineralischen Feinstaubpartikeln mit Größen oberhalb von einem Mikrometer", staunt Wittmaack. Völlig offen ist dabei noch die Frage, ob Brochosomen mit ihrer großen verschlungenen Oberfläche als Träger toxischer Substanzen dienen und damit möglicherweise einen signifikanten Beitrag zu den Gesundheitsrisiken liefern, die derzeit im Zusammenhang mit der Inhalation von Feinstaub diskutiert werden.

Aerosolpartikel werden meist mit so genannten Impaktoren gesammelt, die im einfachsten Fall aus einer mit Düsen versehenen Scheibe und einer nachfolgenden Prallplatte bestehen. Im Betrieb wird Luft durch die Düsen gesaugt und an der Prallplatte umgelenkt. Aerosolpartikel, die dem raschen Luftstrom nicht folgen können, bleiben an der Prallplatte beziehungsweise an einer darauf ausgelegten Sammelfolie hängen, etwa so wie Fliegen und Mücken auf die Windschutzscheibe eines rasch fahrenden Autos klatschen und daran kleben bleiben. Die Aufprallgeschwindigkeit und die elastischen Eigenschaften von Aerosolpartikeln entscheiden darüber, ob sie tatsächlich auf der Prallplatte abgeschieden werden. Pollen können beispielsweise wie Gummibälle abprallen, leicht bewegliche Objekte wieder weggeblasen werden.

Oft zerfallen Aggregate von Brochosomen beim Aufprall im Impaktor, wobei die einzelnen Partikel in der Regel unversehrt bleiben. Frische Brochosomen zeigen sich unter Umständen sehr reaktiv: Findet sich eine geeignete Andockstelle, kann sich die Hohlkugelstruktur öffnen und das Brochosom nimmt quasi Kontakt zu benachbarten mineralischen Partikeln oder der Prallplatte selbst auf. "Dabei fanden wir erstaunliche Veränderungen. Einige Brochosomen hatten sich über nabelschnurähnliche Verbindungen an benachbarte Partikel angelagert, andere bildeten domartige Strukturen. Ein Brochosom hatte sich sogar vollständig geöffnet und hing wie ein Spinnennetz zwischen Wänden aus anorganischen Aerosolpartikeln", so Wittmaack. Vor allem Brochosomen, die dem Forscher gleich zu Beginn der warmen Jahreszeit in die Falle gingen, zeigten solche Reaktionen. "Diese Reaktivität verliert sich offensichtlich im Alterungsprozess", erklärt er, "Brochosomen, die erst im Spätsommer oder im frühen Herbst gesammelt wurden, zeigten keine bedeutenden Strukturveränderungen mehr".

Literatur

K. Wittmaack: Atmos. Environ. 39 (2005) 1173-1180;
K. Wittmaack et al.: Sci. Total Environ. 346 (2005) 244-255.

GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Tel: 089/3187-2460
Fax 089/3187-3324
E-Mail: oea@gsf.de

Michael van den Heuvel | idw
Weitere Informationen:
http://www0.gsf.de/neu/Aktuelles/Presse/2005/brochosomen.php
http://www.gsf.de/

Weitere Berichte zu: Brochosom Kleinzikaden

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designer-Proteine falten DNA
24.03.2017 | Technische Universität München

nachricht Besser lernen dank Zink?
23.03.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Cybersicherheit für die Bahn von morgen

24.03.2017 | Informationstechnologie

Schnell und einfach: Edge Datacenter fürs Internet of Things

24.03.2017 | CeBIT 2017

Designer-Proteine falten DNA

24.03.2017 | Biowissenschaften Chemie