Im Jahr 2013 wurden in Deutschland nach vorläufigen Berechnungen
des Statistischen Bundesamtes (Destatis) 258,3 Milliarden Euro für Bildung,
Forschung und Wissenschaft ausgegeben. Das waren 2,5 % mehr als im Jahr 2012. Begünstigt wurde diese Entwicklung durch den Kinderbetreuungsausbau, den Hochschulpakt, die Exzellenzinitiative und andere Sonderprogramme. Gemessen am Bruttoinlandsprodukt 2013 wurden 9,2 % für Bildung, Forschung und Wissenschaft verwendet, dies entspricht einer Steigerung um 0,1 % gegenüber dem Vorjahr.
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Forscher rekonstruieren Dinosaurierfährten
Die Dinosaurier-Spuren bei Goslar
Vor zwölf Jahren wurden in einem Steinbruch bei Goslar Fußspuren von Raubsauriern entdeckt und geborgen. Paläontologen der Universität Bonn erstellten nun mit dem Dinosaurier-Freilichtmuseum Münchehagen und dem Landesmuseum Hannover anhand von Fotografien der Grabung ein dreidimensionales, digitales Modell. Die Rekonstruktion der Fundstelle legt nahe, dass vor rund 154 Millionen Jahren Raubsaurier auf pflanzenfressende Dinosaurier Jagd machten, die Inseln bewohnten. Über eine Landbrücke im sinkenden Meeresspiegel könnten die Räuber eingewandert sein. Das Fachjournal „Palaeontologia Electronica” stellt die Ergebnisse nun vor.
In einem Kalksteinbruch bei Goslar in Niedersachsen machte im Jahr 2003 ein privater Fossiliensammler eine ungewöhnliche Entdeckung: Auf einer Steinplatte zeichneten sich insgesamt 20 Fußabdrücke von Dinosauriern ab. Nils Knötschke vom Dinosaurier-Freilichtmuseum Münchehagen barg damals fünf dieser Fährten, um sie vor einer Zerstörung durch Steinbrucharbeiten zu bewahren. Jetzt, rund ein Dutzend Jahre später, haben Paläontologen der Universität Bonn um Prof. Dr. Martin Sander mit Nils Knötschke und Dr. Oliver Wings vom Landesmuseum Hannover die Fährten mit digitalen Methoden in einem dreidimensionalen Modell rekonstruiert. Grundlage waren Fotos der Fußspuren, die damals bei der Grabung gemacht wurden.
„Noch vor fünf Jahren wäre eine solche Rekonstruktion technisch nicht machbar gewesen“, sagt Erstautor Jens N. Lallensack vom Steinmann-Institut für Geologie, Mineralogie und Paläontologie der Universität Bonn. Anhand des 3D-Modells konnten die Wissenschaftler interessante Informationen zu den Dinosauriern, die die Fußspuren hinterlassen haben, und zum damaligen Lebensraum gewinnen. Die zwischen 36 und 47 Zentimeter langen Fährten stammen vermutlich von zwei verschiedenen Arten räuberischer Dinosaurier aus der Gruppe der Theropoden.
Einblicke in die Lebewelt vor 154 Millionen Jahren
Anhand des digitalen Modells lässt sich nun ablesen, wie die einzelnen Fußspuren zueinander angeordnet waren. „Dadurch konnten wir rekonstruieren, in welche Richtung die Tiere gewandert sind und wie schnell sie unterwegs waren. Anhand der Länge der Fußabdrücke lässt sich abschätzen, dass die größten Tiere über eine Körperlänge von etwa acht Metern verfügten. An einigen Stellen haben die Raubsaurier zudem deutlich tiefere Fährten im Sediment hinterlassen als anderswo. „Wo es nass war, sanken die Saurier deutlich tiefer ein als im Trockenen“, berichtet Lallensack.
Denn vor rund 154 Millionen Jahren in der späten Jurazeit erstreckte sich in der Region ein Flachmeer, aus dem kleinere Inseln herausragten. Wie Knochenfunde aus dem Langenberg-Steinbruch bestätigen, waren die Eilande von einer kleinwüchsigen Dinosaurierart, dem Europasaurus holgeri, besiedelt. Die Pflanzenfresser gehörten zu einer Gruppe gigantischer, langhalsiger Sauropoden. Europasaurus maß ausgewachsen jedoch nur sechs bis acht Meter – etwa lediglich ein Viertel der Länge seines nächsten Verwandten Camarasaurus. „Wahrscheinlich musste der Dinosaurier zum Zwerg schrumpfen, um mit dem begrenzten Nahrungsangebot auf den kleinen Inseln im mitteleuropäischen Flachmeer überleben zu können“, sagt Lallensack.
Theropoden wanderten vermutlich über eine Landbrücke ein
Die Theropoden, von denen die rekonstruierten Dinosaurierfährten stammen, betraten rund 35.000 Jahre später die Bühne. „Möglicherweise gab es innerhalb dieser aus geologischer Sicht recht kurzen Zeitspanne eine Absenkung des Meeresspiegels, und die festländischen Raubsaurier sind neu eingewandert“, vermutet Dr. Wings, der am Landesmuseum Hannover ein von der VolkswagenStiftung gefördertes Forschungsprojekt zur gesamten Urzeitlebewelt der Region leitet. Die Theropodenspuren stammen von einem trockengefallenen Meeresboden in unmittelbarer Nähe zu einer der Inseln.
Die Forscher vermuten deshalb, dass die räuberischen Theropoden vom Festland aus Jagd auf die pflanzenfressenden Europasaurier machten. Alle Kalksteine des Steinbruchs bildeten sich innerhalb eines flachen Meeresbeckens, wie sich an der Vielzahl der marinen Fossilien wie Schnecken, Muscheln oder Seeigeln erkennen lässt. Die Fußspuren sind der bislang einzige Hinweis auf ein zeitweises Trockenfallen des Gebiets und die Existenz großer festländischen Raubsaurier auf der ehemaligen Europasaurus-Insel. „Wir vermuten, dass damit auch das Ende der spezialisierten Inselzwerge besiegelt war“, sagt Lallensack.
Publikation: Lallensack, Jens N., Sander, P. Martin, Knötschke, Nils, Wings, Oliver: Dinosaur tracks from the Langenberg Quarry (Late Jurassic, Germany) reconstructed with historical photogrammetry: Evidence for large theropods soon after insular dwarfism. Palaeontologia Electronica 18.2.31A: 1–34, Internet: http://palaeo-electronica.org/content/2015/1166-langenberg-tracks
Schützt ein gesunder Lebensstil vor Alzheimer?
Hat die langjährige Ernährungsweise einen Einfluss darauf, ob man im fortgeschrittenen Alter zum Beispiel an Alzheimer erkrankt? Kann ein gesunder Lebensstil vor der Erkrankung schützen? Diese Fragen untersuchen Wissenschaftler im neuen Kompetenzcluster „Diet-Body-Brain“ (DietBB). Das Bundesforschungsministerium fördert das Vorhaben, das von der Universität Bonn koordiniert wird, mit mehr als fünf Millionen Euro.
Welchen Ernährungs- und Lebensstil Menschen pflegen, kann sich auch auf das Gedächtnis und die Entwicklung einer neurodegenerativen Erkrankung auswirken. „Studien haben gezeigt, dass Mikronährstoffe – wie zum Beispiel Vitamine, Flavonoide und Fettsäuren – Gedächtniseinbußen durch neurodegenerative Erkrankungen vorbeugen können“, sagt Clustersprecherin Prof. Dr. Ute Nöthlings von der Ernährungsepidemiologie der Universität Bonn.
Auch Übergewicht scheint eine Rolle zu spielen. Bislang fehlen jedoch weitgehend belastbare Daten zum Zusammenhang von Ernährungs- und Lebensstilfaktoren einerseits und dem Auftreten von neurodegenerativen Erkrankungen andererseits. Darüber hinaus ist unklar, wie Forschungsergebnisse zu Ernährung und Lebensstil heutzutage am besten an die Bevölkerung kommuniziert werden. In diese Lücken stößt nun DietBB vor.
Insgesamt 17 Partner haben sich im Cluster zusammengeschlossen
Das Bundesforschungsministerium fördert das Kompetenzcluster in den nächsten drei Jahren mit mehr als fünf Millionen Euro. Insgesamt haben sich 17 Partner für das Vorhaben zusammengeschlossen, darunter mehrere Institute der Universität Bonn und des Universitätsklinikums, die LIFE&BRAIN GmbH, das Deutsche Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen, die Deutsche Sporthochschule Köln und die Deutsche Gesellschaft für Ernährung.
Das Forscherteam plant unter anderem im Rahmen der sogenannten „Rheinland Studie“, neue Erhebungsmethoden zu entwickeln, um Zusammenhänge zwischen dem Ernährungsverhalten der Bevölkerung und dem Auftreten von neurodegenerativen Erkrankungen erkennen zu können. Darüber hinaus sollen das Erbgut und das gesundheitsbezogene Verhalten, zum Beispiel körperliche Aktivitäten, mit in die Untersuchung einbezogen werden. Ein Teilprojekt beschäftigt sich außerdem mit der Frage, wie Ernährungsempfehlungen kommuniziert werden müssen, damit sie auch umgesetzt werden.
Informationen im Internet: www.diet-body-brain.de
Nervenzellen auf der Überholspur
zu erkennen (rot). Blau sind die Nervenzellen, die Glutamat für die Signalweiterleitung verwenden. © Foto: Life & Brain
Dopamin produzierende Neurone beeinflussen zahlreiche wichtige Gehirnfunktionen, und bei Erkrankungen wie Parkinson und Schizophrenie ist die Dopamin-Signalübertragung im Gehirn beeinträchtigt. Forscher der Universität Bonn und des Uniklinikums Bonn haben nun an Mäusen beobachtet, wie sich eine spezielle Form dieser wichtigen Zellen bildet und welche Netzwerke sie im Lauf der Gehirnentwicklung ausbildet. Dabei entdeckten die Wissenschaftler eine Art Datenautobahn: Diese Nervenzellen nutzen nicht nur Dopamin zur Signalübertragung, sondern auch das deutlich schnellere Glutamat. Die Ergebnisse sind nun im Fachjournal „Nature Neuroscience“ veröffentlicht.
die von den Dopamin produzierenden Zellen in den präfrontalen Cortex reichen (rot). Grün eingefärbt sind Zellen, die mit einem lichtempfindlichen Protein markiert wurden. © Foto: Life & Brain
Dopamin produzierende Neurone nehmen eine Schlüsselrolle in der Signalübertragung ein: Während der Gehirnentwicklung reifen sie zu mehreren spezialisierten Subtypen heran, die als eine Art Netzwerker zu zahlreichen anderen wichtigen Gehirnregionen Verknüpfungen herstellen. Ihr Name rührt daher, weil sie Dopamin als Botenstoff nutzen. Dieser Neurotransmitter ist sehr wichtig: Er beeinflusst Bewegungssteuerung, Belohnungsvehalten und andere Funktionen des Gehirns, wie zum Beispiel Motivation und Impulsivität. Bei Erkrankungen wie Parkinson und Schizophrenie kommt es zum Absterben der Dopamin-Neurone beziehungsweise zu Störungen in der Dopamin-Signalübertragung.
Wissenschaftler der Universität Bonn haben nun in einer Kooperation mit Kollegen des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE), dem Life & Brain Zentrum Bonn sowie der Universität Bochum im Tiermodell eine Art Datenautobahn entdeckt. „Während die Signalübertragung zwischen den Nervenzellen mittels Dopamin vergleichsweise langsam ist, haben die von uns untersuchten Dopamin produzierende Neurone zusätzlich Glutamat als Botenstoff benutzt“, berichtet Milan Pabst vom Labor für Experimentelle Epileptologie und Kognitionsforschung des Universitätsklinikums Bonn. „Außerdem konnten wir erstmals Einblicke in die Entwicklungsgeschichte dieser Nervenzell-Subtypen gewinnen“, sagt Privatdozentin Dr. Sandra Blaess vom Institut für Rekonstruktive Neurobiologie des Life & Brain Zentrums der Universität Bonn.
Forscher regten einzelne Nervenzellen durch Lichtreize an
Mit gentechnologischen Methoden koppelten die Wissenschaftler die Dopamin produzierenden Neuronen von Mäusen mit lichtempfindlichen Proteinen. Dadurch konnten sie einzelne dieser Dopamin-Nervenzellen mit Lichtreizen anregen und den Signalweg weiterverfolgen. „Mittels des Glutamats wurden im präfrontalen Cortex lokale hemmende Neurone aktiviert“, berichtet Pabst. Der präfrontale Cortex ist so etwas wie das Kontrollzentrum im Gehirn, in dem zum Beispiel Aufmerksamkeit und Entscheidungsfindung erfolgen sowie auch das Arbeitsgedächtnis seinen Sitz hat.
Die durch das Glutamat aktivierten hemmenden Neurone sind wiederum für die Regulation der Signalübertragung im Präfrontalen Cortex zuständig: Sie entscheiden zum Beispiel mit darüber, ob ein Signal weitergeleitet wird. „Deshalb kommt dem identifizierten Glutamatweg bei der Signalverarbeitung im präfrontalen Cortex eine zentrale Bedeutung zu“, sagt Prof. Dr. Heinz Beck vom Labor für Experimentelle Epileptologie und Kognitionsforschung des Bonner Uniklinikums.
„Es ist weitgehend unklar, wie verschiedene Subtypen von Dopamin-produzierenden Neuronen entstehen“, berichtet Dr. Blaess. Daher untersuchten die Wissenschaftler die Entwicklungsgeschichte der Dopamin produzierenden Nervenzellen, indem sie in den Mäusen ein Gen stumm schalteten. „In den Tieren konnten daraufhin keine Vorläuferzellen mehr produziert werden, aus denen die Dopamin-Nervenzellen, die das wichtige Netzwerk zur Schaltzentrale im präfrontalen Cortex aufbauen, hervorgehen“, sagt Dr. Anna Kabanova, frühere Mitarbeiterin von Dr. Blaess.
Mäuse mussten ein aufblinkendes Licht anstupsen
Welche Auswirkungen hatten die fehlenden Dopamin produzierenden Zellen? Das testeten die Wissenschaftler zusammen mit dem Team von Prof. Dr. Magdalena Sauvage von der Ruhr-Universität Bochum in Aufmerksamkeitsversuchen. Die Mäuse wurden mit Futter belohnt, wenn sie möglichst rasch ein aufblickendes Licht anstupsten. „Die Ergebnisse zeigten, dass die Tiere, in denen genetisch die Dopamin produzierenden Zellen ausgeschaltet waren, keine offensichtliche Veränderung in ihrer Aufmerksamkeit und Impulskontrolle, aber ein deutlich verstärktes Beharren auf bereits einstudierten Verhaltensmustern aufwiesen“, sagt Prof. Sauvage.
Ein krankhaftes Festhalten an Vorstellungen oder die Wiederholung von Wörtern oder Bewegungen in unpassenden Zusammenhängen tritt auch bei psychischen Erkrankungen wie Zwangsstörungen oder Schizophrenie auf, in denen die Funktion des präfrontalen Cortex gestört ist. „Unsere Ergebnisse tragen zu einem besseren Verständnis der Entwicklung und Funktion der Dopamin produzierenden Neurone und möglicherweise damit zusammenhängender Erkrankungen bei“, sagt Dr. Blaess.
Publikation: Function and developmental origin of a mesocortical inhibitory circuit, Nature Neuroscience, DOI: 10.1038/nn.4020
