Von Superman und Wespen

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Ihr kennt sicherlich alle noch Superman, der als Außerirdischer seine Kräfte von "unserer" gelben Sonne erhielt. Dieser Umstand wurde mit "dichter Molekularstruktur" in seinem Körper erklärt (was auch immer das bedeuten soll), aber wie könnte das in echtem Leben aussehen?

Im Oktober erschien ein sehr interessantes Paper über den Zusammenhang zwischen Aktivität und Sonneneinstrahlung in der Orientalischen Hornisse.

https://secure.wikimedia.org/wikipedia/de/w/index.php?title=Datei:Insect_in_Lindos_Rhodes.JPG&filetimestamp=20080915115435

Bildquelle: Matti Pavoola

Die Orientalische Hornisse (Vespa orientalis) ist ein sozial-lebendes Insekt, das seine Nester in die Erde gräbt. Die überflüssige Erde wird im Flug weggetragen. In der Vergangenheit wurde beobachtet, dass es einen direkten Zusammenhang zwischen UV-Einstrahlung und Grabungs-Aktivität gibt. Es scheint also, dass die Hornisse sich irgendwie die Sonneneinstrahlung zunutze macht.

Wie man im Bild oben schön sehen kann, sind auf dem Rücken der Wespe zwei Farben verteilt – braun und gelb. In der braunen Schicht ist das Protein Melanin vorhanden, dass vor UV-Strahlung schützt, und in der gelben Schicht ist das Protein Xanthopterin vorliegt. Marian Plotkin und Kollegen haben beide Schichten mit Licht beschossen und die Reaktionen gemessen.

Dabei kam heraus, dass die braune Schichten vor UV-Strahlung schützen, während das Xanthopterin in den gelben Schichten als Licht einfängt und in Energie umwandelt! Also relativ ähnlich zu den Light-Harvesting-Molecules in Pflanzen!

Xanthopterin wurde genauer untersucht indem extrahierte Proteine in eine Solarzelle eingebracht wurden. Nach der Bestrahlung war klar, dass Xanthopterin mit einer Effizienz von 0.335% Sonnenstrahlen in Energie umwandelt! Die Orientalische Wespe hat also ein kleines Sonnenkraftwerk auf dem Rücken. Dies erklärt die erhöhte Aktivität unter Sonneneinstrahlung, wie Superman nutzen die Wespen die Sonne für ihre Zwecke.

Und dazu fällt mir nur dieses Comic ein.

In Zukunft wollen sich die Wissenschaftler die komplizierte Schichtstruktur des Rückens anschauen – anscheinend optimiert die Schichtstruktur, durch wechselnde Anteile von Proteinen, den Prozess der Energiegewinnung, ähnlich wie in von Menschen gebauten Solarzellen. Eventuell erhöht die vollständige Aufklärung der Schichtstruktur die gemessene Energieumwandlungseffizienz von 0.335% (menschliche Solarzellen kommen auf bis zu 40%). Vielleicht ist die Versuchsanordnung zur Effizienzmessung zu vereinfachend, um dem komplizierten Schichtsystem gerecht zu werden.

via slashdot

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Philipp hat einen Bachelor in Biologie, ein Graduate Certificate in IT und studiert momentan für seinen Master in IT in einem übertrieben großen Land voller Spinnen und Schafe. Für die Bierologie schreibt er zumeist über Biologie, Evolution und allem was an den Rändern der Gebiete noch so angeschwemmt wird.

9 Kommentare

  1. Humor zu diesem Thema

    Die Berechnung des grünen Menschen:

    100 Watt Grundumsatz des Menschen,
    1 Prozent Gesamtwirkungsgrad der Phototosynthese,
    500 Watt pro Quadratmeter Sonnenstrahlung,
    20 Quadratmeter liefern den Grundumsatz.

    Wenn ein genetisch verbesserter Mensch grüne Blätter mit etwa 4 mal 5 Metern Ausdehnung ausbreiten könnte, dann müsste er sonst nichts mehr tun.

    Sein Hydrogencarbonat würde dann wieder in Glucose und Sauerstoff umgewandelt werden, und bei Mehrbedarf würde er Kohlendioxid einatmen.

    Wenn man Zooxanthellen verwendet, dann muss man nicht so stark in das genetische Material des Menschen eingreifen.

    Werbespruch: “Nicht Pflanzen essen, sondern Pflanze sein.”

    Cyanobakterien können 8 Prozent Gesamtwirkungsgrad der Phototosynthese erreichen, weil sie einfacher aufgebaut sind als mehrzellige Landpflanzen.

    Auf diese Weise genügen schon 2,5 Quadratmeter für den Grundumsatz des Menschen.

    Als modischen Designvorschlag empfehle ich dünnwandige, grüne Fledermausflügel, die man jederzeit zusammenfalten oder aufspannen kann.

  2. Energieumwandlung

    »Dabei kam heraus, dass die braune Schichten vor UV-Strahlung schützen, während das Xanthopterin in den gelben Schichten als Licht einfängt und in Energie umwandelt!«

    Dass das Licht eingefangen wird, ist klar, aber wie sieht es mit der Umwandlung in eine andere Energieform aus? Welche soll das sein?

  3. Von Superman und Wespen

    Man stelle sich einmal vor, es würde wirklich großflächig gelingen, extrahierte Proteine in Solarzellen einzubauen und damit den gleichen Erfolg erzielen, wie es bei den orientalische Hornisse passiert. Dann wären alle künftigen Energiediskussionen überflüssig. Aber wie ist man denn darauf gekommen, die Hornissen auf diesen Effekt hin zu untersuchen? War es Zufall oder das Ergebnis einer systematischen Suche?

  4. @Balanus: Wie die Energieumwandlung genau funktioniert ist noch unklar. Darueber wird sich die zukuenftige Forschung drehen!

    @sonnenhang: Wohl eher Zufall. Wenn man sich das Paper anschaut sieht man schnell dass viele vorherige Veroeffentlichungen ueber die Orientalische Wespe von dem gleichen Team kommen, anscheinend haben die Wissenschaftler bei ihrer Arbeit die erhoehte Aktivitaet nebenbei beobachtet.

  5. @ Philipp Bayer

    Ich fragte nicht nach dem wie, sondern danach, in welche Form der Energie die Strahlungsenergie umgewandelt wird. Ein Umwandlung in Wärme wäre nach meinem Empfinden weniger spektakulär als eine in chemische Energie. Aber vermutlich weiß man darüber noch nichts, wenn ich Deine Antwort richtig interpretiere.

  6. Chemische Energie

    Es ist bestimmt die chemische Energie gemeint, denn auch andere Tiere wärmen sich an der Sonne, was nicht weiter erstaunlich ist.

    Irgendwie muss ein Weg vom Elektronentransport zum ATP und dann zur Glucose führen.

    Es gibt sogar Pilze die mit Hilfe von Melanin ionisierende Strahlung in chemische Energie umwandeln:

    http://www.welt.de/…_radioaktiver_Strahlung.html

  7. @Bednarik

    Bei diesen schwarzen Pilzen weiß man anscheinend auch noch nichts über das Schicksal der eingefangenen Energie.

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