Botanik
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BIOMAX 28: Was lässt Pflanzen blühen?
auf der Suche nach dem geheimnisvollen Florigen
Dass Pflanzen eine innere Uhr besitzen, die ihnen erlaubt, die Tageslänge zu messen, wurde lange Zeit mit Skepsis aufgenommen. Erst durch die Isolation der daran beteiligten Gene und Proteine werden schrittweise jene Mechanismen klarer, mit deren Hilfe Pflanzen die Zeit messen und ihren Lebenszyklus steuern.
Evolution
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BIOMAX 34: Der Ursprung des Lebens
Wie Einzeller zu kooperieren lernten
Eine Zelle, die sich eine andere einverleibt, wovon beide profitieren: Was vor rund eineinhalb Milliarden Jahren als „lockere Wohngemeinschaft“ begann, wurde zu einer der wichtigsten Stationen auf dem Weg zu vielzelligem Leben.
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BIOMAX 33: Neandertaler mischen mit
Was DNA-Analysen über unsere Frühgeschichte verraten
Wer sind wir? Woher kommen wir? – das sind zentrale Fragen, die uns Menschen schon seit mehr als einem Jahrhundert beschäftigen. Spätestens seit dem Jahr 1856 als Arbeiter im Neandertal, ungefähr zwölf Kilometer östlich von Düsseldorf, in einem Steinbruch eine kleine Höhle ausräumten und dabei Reste eines Skeletts entdeckten.
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BIOMAX 24: Virtueller Blick in alte Knochen
Dem Leben unserer Urahnen auf der Spur
Der BIOMAX berichtet vom Fund des „Dikika-Kindes“ und der Erforschung dieses 3,3 Millionen Jahre alten frühmenschlichen Skeletts. Max-Planck-Forschungsteams gewinnen neue Erkenntnisse zur Entwicklung des Gehirns und zur Humanevolution.
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BIOMAX 20: Der Duft der Gene
Was bei der Partnerwahl wirklich entscheidet
Wozu eigentlich Sex? Aus evolutionsbiologischer Sicht eine berechtigte Frage, denn tatsächlich haben Organismen, die sich asexuell fortpflanzen, einen großen Vorteil: Sie erzeugen doppelt so viele Nachkommen wie sich sexuell fortpflanzende Organismen. Warum also bleibt Sex trotz seiner hohen Kosten in einer Art erhalten?
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BIOMAX 11: Unterwegs im Mikrokosmos
Warum für Wasserflöhe Helmpflicht gilt
"Genetische Fingerabdrücke" geben Aufschluss über die genetische Variabilität innerhalb einer Art. Am Beispiel des Wasserflohs untersuchen Gewässerökologen unter anderem mit dieser Methode jene Prozesse, die die natürliche Auslese in der Evolution treiben.
Genetik und Zellbiologie
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BIOMAX 35: Genome Editing mit CRISPR-Cas9
Was ist jetzt alles möglich?
Mit rasantem Tempo verändert eine neue gentechnische Methode die Grundlagenforschung und weckt gleichzeitig große Hoffnungen in ihr Anwendungspotenzial. Der BIOMAX „Genome Editing mit CRISPR Cas9 – was ist jetzt alles möglich?“ trägt die Meilensteine auf dem Weg zur Entdeckung der „Genschere“ zusammen, erläutert die Methode in ihren Grundzügen und greift auch die jüngsten Anwendungen auf.
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BIOMAX 25: Auf der Baustelle des Lebens
Wie die Proteinfabriken der Zelle funktionieren
Nach jahrzehntelanger Arbeit ist es Forschern gelungen, die Struktur des Ribosoms Atom für Atom zu entschlüsseln - und damit die Grundlagen zu legen für eine gezielte Entwicklung neuer Antibiotika.
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BIOMAX 23: Epigenetik
Vererbung ist mehr als die Summe der Gene
Die Wissenschaft ist gerade dabei zu enthüllen, wie unsere genetische Partitur gespielt wird, und es scheint, dass sich diese Darbietung von Generation zu Generation grundlegend ändern kann, ohne dass sich dabei auch die DNA-Sequenz ändert. Epigenetische Mechanismen spielen dabei eine entscheidende Rolle.
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BIOMAX 21: Im Menschen ist der Wurm drin
Was ein kleiner Nematode über unsere Gene verrät
Auf der Suche nach neuen therapeutischen Ansätzen beispielsweise für Krebs suchen Forscher im Genom des kleinen Fadenwurms C. elegans nach neuen Zielmolekülen, vor allem jenen Genen, die Zellteilungsprozesse steuern.
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BIOMAX 18: Das Ticken in unseren Genen
Wie Forscher das Uhrwerk der Zellen enträtseln
Lange Zeit war umstritten, ob es so etwas wie eine "innere Uhr" überhaupt gibt. Inzwischen sind selbst die molekularen Grundlagen der biologischen Uhr recht gut bekannt. Ein Verständnis für die Mechanismen biologischer Zeitprogramme ist für den Menschen besonders wichtig, da unser technisiertes und elektrifiziertes Leben die natürlichen Zeitstrukturen von Tag und Nacht immer stärker verwischt.
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BIOMAX 16: Organe aus dem Zelllabor
Wie Bioingenieure künstliche Gewebe schaffen
Bei dem Vorhaben, verlorene Organfunktionen auf biologischem Wege zu ersetzen, hat die regenerative Medizin einige interessante Ansätze entwickelt – von der Gentherapie über den Einsatz von Stammzellen bis hin zum Tissue Engineering. Und auch wenn man von der Herstellung kompletter Organe noch weit entfernt ist, so gibt es doch schon erstaunliche Fortschritte.
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BIOMAX 13: Anstandsdamen in der Zelle
Wie Chaperone Proteine in Form bringen
Chaperone, die so genannten "Anstandsdamen" in der Zelle, sind beteiligt an der Proteinfaltung. Dieser Prozess spielt in der Zelle eine ganz wichtige Rolle; denn fehlgefaltete Proteine können zu schwerwiegenden Krankheiten wie Alzheimer oder Parkinson führen.
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BIOMAX 10: Der Griff nach den Genen
Gelingt es, Zellen neu zu programmieren?
Stammzellen gelten als Hoffnungsträger bei der Therapie von Krankheiten wie Schlaganfall, Parkinson, Alzheimer, Osteoporose, Herzinfarkt oder Diabetes. Doch noch gibt es zu wenige experimentelle Befunde, um eindeutige Aussagen über das Potenzial embryonaler oder adulter Stammzellen treffen zu können.
Infektionsbiologie
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BIOMAX 31: Jederzeit abwehrbereit
den Mechanismen unseres Immunsystems auf der Spur
In den Körpern aller Lebewesen tobt ein täglicher Kampf gegen Viren, Bakterien, Pilze und Parasiten, die von außen eindringen. Selbst einfachste Organismen besitzen daher eine vielfältig ausgestaltete Immunabwehr. Die sogenannte angeborene oder natürliche Immunität, die sich schon bei wirbellosen Tieren und selbst bei Pflanzen findet, erlaubt eine besonders rasche, unspezifische, aber trotzdem wirkungsvolle Verteidigung.
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BIOMAX 30: Ins Netz gegangen
unbekannte Waffe unseres Immunsystems entdeckt
Knapp hundert Jahre nach Entdeckung der ersten phagozytischen Zellen durch Elie Metschnikow 1908 sind Max-Planck-Forscher einem bisher unbekannten Abwehrmechanismus unseres angeborenen Immunsystems auf die Spur gekommen.
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BIOMAX 27: Sein oder Nichtsein
wie Viren ihr Überleben sichern
Viren sind Parasiten, die an der Grenze zwischen belebter und unbelebter Natur existieren. Als Auslöser von Seuchen stellen sie immer wieder eine große Herausforderung dar. Um ihr Überleben zu sichern haben Viren unterschiedliche Strategien entwickelt.
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BIOMAX 19: Mikroben schachmatt gesetzt
Forscher rüsten Tuberkulose-Impfstoff nach
Auch mehr als hundert Jahre nach der Entdeckung des Tuberkulose-Erregers durch Robert Koch gibt es noch keinen wirksamen Impfstoff gegen die Tuberkulose. Forscher analysieren daher die Details der Immunantwort nach einer Infektion mit Mycobacterium tuberculosis.
Neurobiologie
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BIOMAX 22: Date an der Synapse
Forscher spüren unseren Erinnerungen nach
Moderne bildgebende Verfahren erlauben uns heute, dem Gehirn quasi beim Denken zuzuschauen. So werden beim Lernen neue Kontakte, sogenannte Synapsen, zwischen den Nervenzellen aufgebaut. Der BIOMAX greift aktuelle Erkenntnisse zur Signalweiterleitung zwischen Nervenzellen auf und erklärt, wie diese reguliert wird (synaptische Plastizität).
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BIOMAX 15: Spannung auf allen Kanälen
Wie Ionen durch die Zellmembran schlüpfen
Ionenkanäle spielen eine universelle Rolle im „Nachrichtenwesen“ eines Organismus. Ihre Aufgaben reichen von der elektrischen Signalverarbeitung im Gehirn bis zu langsamen Prozessen wie der Salz-Rückgewinnung in der Niere. Bei der Weiterleitung von Signalen in Nervenzellen spielen Kaliumkanäle eine entscheidende Rolle. Max-Planck-Forscher entdecken, dass die Ionenleitung in diesen Kanälen anders als bisher gedacht abläuft.
Ökologie
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BIOMAX 32: Gefiederte Großstädter
und ihr anderes Verhalten (nicht nur zur Paarungszeit)
In den kommenden Jahrzehnten wird die weltweite Verstädterung weiter zunehmen. Dabei wirkt der menschliche Fußabdruck nirgends so stark wie in großstädtischen Ballungsgebieten. Trotzdem zieht es nicht nur immer mehr Menschen in die Stadt…
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BIOMAX 17: Kontrollierter Vielfraß
Wie Pflanzen ihre Schädlinge austricksen
Tiere und Pflanzen, die denselben Lebensraum bewohnen, stehen miteinander in Wechselwirkung. Durch Koevolution stellt sich zwischen pflanzlichen Produzenten und tierischen Konsumenten ein Gleichgewicht ein. Die Anpassungsstrategien sind das Ergebnis einer optimierten Kosten-Nutzen-Rechnung.
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BIOMAX 14: Vom Wert der biologischen Vielfalt
was uns die Spatzen von den Dächern pfeifen
Die Erhaltung der Biodiversität ist eine der großen Zukunftsaufgaben. Dabei ist Biodiversität mehr als nur Artenvielfalt. Diversität existiert auch bei Genen, Lebensgemeinschaften oder Ökosystemen. Der BIOMAX zeigt am Beispiel der Vögel eindrücklich den Wert der biologischen Vielfalt.
Verhaltensbiologie
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BIOMAX 29: Die Evolution der Kooperation
mit Schimpansen zu den Wurzeln unseres Verhaltens
Seit 33 Jahren untersuchen Forscher die Lebensweise und einzigartige Kultur der Taï-Schimpansen. Ihre Erkenntnisse über das Merken von Nahrungsstandorten, die Rivalität zwischen verschiedenen Schimpansen-Clans, gemeinsame Jagdstrategien bis hin zu dem aufregenden Befund, dass es auch bei Schimpansen Adoptionen gibt, führen uns zu den Wurzeln unseres Verhaltens.
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BIOMAX 26: Vaterschaftstest im Nistkasten
warum sich Fremdgehen lohnen kann
Bei höchstens zehn Prozent der Vogelarten ist sozial monogames Zusammenleben mit monogamer Paarung bzw. Fortpflanzung gleichzusetzen. Im Licht der Evolution betrachtet, wird deutlich, warum beispielsweise Vögel unterschiedliche Paarungsstrategien wählen: es geht darum den Fortpflanzungserfolg zu maximieren.
mRNA-Impfstoffe
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BIOMAX 36: Im Wettlauf mit dem Virus - kein Impfstoff ohne Grundlagenforschung
Das MAX-Heft greift biologische Aspekte aus dem Themenbereich „Coronavirus“ auf: Es zeigt Ergebnisse der Max-Planck-Forschung zur Struktur der Spike-Proteine und erklärt das Prinzip der mRNA-Impfstoffe. Zudem wird deutlich, welche Bedeutung jahrzehntelange Grundlagenforschung für die rasante Impfstoffentwicklung hat. Erkenntnisse zu mRNA-Therapeutika, Lipid-Nanopartikel und zur RNA-Interferenz bilden die Basis für die mRNA-Impfstoffe.
