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Was dem Känguru beim Überleben hilft, kann uns krank machen....

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Wissenschaftlern um Iris Böselt und Torsten Schöneberg vom Institut für Biochemie der Medizinischen Fakultät der Universität Leipzig konnten erstmalig nachweisen, warum Riesenkängurus im australischen Outback die extreme Trockenheit dort überleben können: Durch die Funktionsänderung eines einzigen Proteins.

Dieses Protein ist der Rezeptor für ein Hormon namens Vasopressin. Dieses Hormon beeinflusst die Nierenfunktion und reguliert so die Wasserausscheidung. Es wird in der Hirnanhangdrüse produziert und führt beim Menschen und anderen Säugetieren dazu, dass möglichst viel Wasser dem Urin entzogen wird. Je mehr Vasopressin, desto weniger, also konzentrierter der Urin.

In Wüstenregionen lebende Kängurus und andere Beuteltiere scheiden extrem wenig und hoch konzentrierten Urin aus und halten dadurch ihren Flüssigkeitsverlust über die Nieren so gering wie möglich. "Wir untersuchten den Rezeptor für Vasopressin in verschiedenen Beuteltieren und fanden heraus, dass dieses Protein in seiner Funktion so verändert ist, dass möglichst viel Wasser im Körper verbleibt.", sagt Torsten Schöneberg vom Institut für Biochemie der Medizinischen Fakultät der Universität Leipzig.

"Interessanterweise ist die gleiche Funktionsänderung im Rezeptor für Vasopressin auch beim Menschen bekannt. Hier jedoch führt diese Veränderung zu einer seltenen Form des Nephrotischen Syndroms - einem schweren Krankheitsbild mit Nierenversagen und Elektrolytstörungen im Blut.", so Torsten Schöneberg weiter. "Dieses Beispiel zeigt eindrucksvoll, dass eine identische Funktionsänderung in einem Protein in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen einerseits Krankheitsrelevanz beim Menschen aber andererseits auch einen Überlebensvorteil z.B. für Kängurus in den trockenen Wüsten Australiens haben kann."

In seinem Hauptwerk "On the Origin of Species" (Die Entstehung der Arten) beschreibt Darwin das Phänomen, dass die Anpassung von Lebewesen an neue Lebensräume und -bedingungen durch Variation und natürliche Selektion zu neuen Arten führen kann. Heute wissen wir, dass Variationen im Erbgut eines Organismus eine wesentliche Grundlage für den Anpassungsprozess bilden, so dass die empirischen Feststellungen Darwins heute auch durch die Entschlüsselung des Erbgutes belegt werden können.

Die wissenschaftliche Arbeit von Schöneberg und Böselt wurde jetzt veröffentlicht in PLoS ONE, einer fachübergreifenden Internetzeitschrift.

Tobias D. Höhn | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-leipzig.de

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Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...