Ticker
Jenaer Wissenschaftlern ist es gelungen, die Lebensdauer von Lithium-Metall-Batterien zu verlängern.
Foto: Sathish Rajendran/Wayne State UniversityLithium-Metall-Batterien verbessert
Die Energiedichte herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien nähert sich einem Sättigungspunkt, Lithium-Metall-Batterien hingegen können wesentlich mehr Energie pro Gewichtseinheit liefern. Ihre weitreichende Anwendung behindert derzeit jedoch die Bildung von Lithium-Dendriten – kleinen, nadelartigen Strukturen, die ähnlich Stalagmiten in einer Tropfsteinhöhle an der Lithium-Metall-Anode wachsen. Jenaer Wissenschaftlern um Prof. Dr. Andrey Turchanin ist es nun gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus Boston und Detroit gelungen, die Dendritenbildung zu unterbinden und somit die Lebensdauer einer Lithium-Metall-Batterie mindestens zu verdoppeln. Über ihre Methode berichteten die Forschenden in der renommierten Fachzeitschrift »Advanced Energy Materials« (DOI: 10.1002/aenm.202100666Externer Link). [sh]
Julian Kauk untersuchte die Ausbreitung von Verschwörungsmythen in sozialen Netzwerken.
Foto: Anne Günther (Universität Jena)Ansteckende Verschwörungsmythen
Wie sich Verschwörungsmythen zu COVID-19 in sozialen Netzwerken ausbreiten, das untersuchte Psychologie-Master-Student Julian Kauk (Foto) und hat seine Forschungsergebnisse im Fachjournal »PLOS ONE« veröffentlicht (DOI: 10.1371/journal.pone.0256179Externer Link). Anhand eines epidemiologischen Modells zur Berechnung des Verlaufs von Infektionskrankheiten konnte er zeigen, dass sich biologische und psychologische »Infektionsverläufe« durch dieselben mathematischen Modelle beschreiben lassen. Als wirksames Mittel, die Mythen-Infektion einzudämmen, hat sich ein Faktencheck erwiesen. Diese Gegenmaßnahme verliert aber an Kraft, je weiter sich die Theorie bereits verbreitet hat. Weniger effektiv, dafür aber zeitunabhängig wirksam, ist das Löschen von Fake-News. [viv]
Ein Forschungsteam um Hortense Slevogt untersuchte, wie Bakterien Räume eines Krankenhauses besiedeln.
Foto: AG Host Septomics/UKJWie Mikroben Klinikzimmer entern
Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Hortense Slevogt aus Jena und Berlin untersuchte über ein halbes Jahr lang, wie Bakterien Stationszimmer in einem Klinikneubau besiedeln. An der Türklinke, im Waschbecken und am Boden entwickeln die von den Menschen in den Raum getragenen Keime ein jeweils charakteristisches Artenspektrum. Darunter sind auch Krankheitserreger, deren Menge jedoch relativ konstant bleibt. In der im Fachblatt »Microbiome« (DOI: 10.1186/s40168-021-01109-7Externer Link) erschienenen Studie untersuchten die Autoren die vorhandenen Bakterien auch auf Gensequenzen, die die Resistenz gegen Antibiotika vermitteln. Während es auf Türklinken und in Waschbecken bei einzelnen positiven Befunden blieb, häuften sich mit der Zeit die auf dem Boden gefundenen Resistenzgene. Warum das so ist und wie sich Resistenzgene übertragen, müssen weitere Studien zeigen. [vdG]
Forschende der Universität Jena entdeckten ein Bakteriengift, das die Alge erblinden lässt.
Foto: Jens Meyer (Universität Jena)Bakteriengift macht Algen blind
Forschende der Universität Jena entdeckten ein Bakteriengift, das die Farbpigmente im Augenfleck der einzelligen Grünalgen Chlamydomonas reinhardtii zerstört. Zusammen mit einer weiteren giftigen Substanz machen die Bakterien der Art Pseudomonas protegens die Grünalgen damit nicht nur orientierungs- und bewegungslos, sondern schicken sie in den sicheren Tod. Dem Gift mit Namen »Protegencin« kam das Forschungsteam mit Hilfe der Raman-Spektroskopie und der Naturstoffforschung auf die Spur. Seine Studienergebnisse veröffentlichte es im Fachmagazin »PNAS« (DOI: 10.1073/pnas.2107695118Externer Link). Die Forschenden um Prof. Dr. Maria Mittag und Doktorandin Vivien Hotter (Foto) fanden heraus, das die grüne Algenkultur in Gegenwart der Bakterien über Nacht fast vollständig ihre Farbe verliert (im Bild rechts). Gleichzeitig löst das Gift die Zellmembran der Algen auf. [US]
Jenaer Physiker und Chemiker um Juniorprofessor Giancarlo Soavi entwickelten eine Methode zur effizienten Modulation von Laserlicht.
Foto: Anne Günther (Universität Jena)Effiziente Frequenzverdopplung
Mit Methoden der nichtlinearen Optik ist es möglich, die Frequenz eines Lichtstrahls zu verdoppeln. Damit lassen sich z. B. Laserstrahlen mit Wellenlängen (Lichtfarben) erzeugen, die mit herkömmlichen Laserquellen nicht verfügbar sind. Zudem liegen bedeutende Anwendungen im Bereich der photonischen Datenübertragung und Quantenkommunikation. Um das Potenzial dieser Technologie ausschöpfen zu können, muss die Modulation des Lasers möglichst schnell und effizient geschehen. Jenaer Physiker und Chemiker um Juniorprofessor Giancarlo Soavi (Foto) haben dafür mit Kollegen vom Politecnico di Milano eine besonders wirkungsvolle Methode entwickelt. Über ihren Erfolg berichteten sie im Fachmagazin »Nature Photonics« (DOI: 10.1038/s41566-021-00859-yExterner Link). [sh]
Die mikrobielle Zweckgemeinschaft hat das Forschungsteam durch die Analyse von Naturstoffen entdeckt..
Foto: Maren ErtingshausenMikroben vereint gegen den Feind
Die Lebensgemeinschaft mit Bakterien schützt den Pilz Mortierella verticillata vor seinem Fressfeind – einem Fadenwurm. Auf die Spur dieser mikrobiellen Zweckgemeinschaft ist das internationale Forschungsteam um Prof. Dr. Christian Hertweck durch die Analyse von Naturstoffen gekommen. Sie haben in dem Pilz ein Gift entdeckt, das in ganz ähnlicher Form auch von einem Bakterium gebildet wird. Das machte das Team stutzig, denn dass so unterschiedliche Organismen wie Pilze und Bakterien so ähnliche Naturstoffe bilden, erschien ihnen sehr unwahrscheinlich. Die Lösung dieses Rätsels haben die Forschenden im Fachjournal »PNAS« (DOI: 10.1073/pnas.2110669118Externer Link) veröffentlicht: In den Pilzhyphen leben Bakterien, die das Gift produzieren, das den Fadenwurm fernhält. [Monika Kirsch]
Kleine RNA- und Protein-Moleküle regulieren den Stoffwechsel und die Toxin-Produktion von Cholera-Bakterien.
Foto: Kai Papenfort/Liana Franke/Uni JenaKleine Moleküle mit Doppelrolle
Wie kleine RNA- und Protein-Moleküle den Stoffwechsel von Cholera-Bakterien (Foto) und die Produktion des Cholera-Toxins regulieren, das berichtet ein Forschungsteam um Prof. Dr. Kai Papenfort im »EMBO Journal« (DOI: 10.15252/embj.2021108542Externer Link). Darin zeigen die Forschenden, dass ein einzelnes RNA-Molekül, genannt Vibrio cholerae dual RNA and protein (vcdRP), gleich doppelt in den Stoffwechsel des Cholera-Erregers eingreift und so dessen schädliche Wirkung steuert. Zum einen inhibiert es die Produktion des Cholera-Toxins. Zum anderen nimmt diese kleine Ribonukleinsäure selbst die Rolle einer Erbinformation ein und kodiert den Bauplan für ein kleines regulatorisches Protein. Dieses Protein wiederum aktiviert einen zentralen Stoffwechselweg, der Kohlenstoff aus der Nahrung in Energie und biosynthetische Bausteine, wie z. B. Aminosäuren, umwandelt. [US]
Martin Hoffmann, aus dem Team der Bioinformatik, das ein neues Verfahren zur Identifikation von Naturstoffen entwickelt hat.
Foto: Jens Meyer (Universität Jena)KI erkennt neue Naturstoffe
Mehr als ein Drittel aller heute verfügbaren Medikamente basieren auf sekundären Naturstoffen. Solche Moleküle kommen in zahlreichen Pflanzen, Bakterien und Pilzen vor. Sie als Medikamente nutzbar zu machen, ist jedoch zeit-, kosten- und arbeitsintensiv. Ein Team aus der Bioinformatik um Prof. Dr. Sebastian Böcker hat jetzt ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Naturstoffe sehr viel schneller und einfacher identifizieren lassen als bisher. Das Verfahren das die Forschenden im Magazin »Nature Biotechnology« vorstellen, nutzt Methoden des maschinellen Lernens, um aus Spektrometriedaten, die bei der Analyse biologischer Extrakte gewonnen werden, die Struktur der enthaltenen Moleküle zu ermitteln – und das in kürzester Zeit (DOI: 10.1038/s41587-021-01045-9Externer Link). Die Forschenden erwarten, dass sich so in den kommenden Jahren Tausende Molekülstrukturen aufgeklärten lassen. [US]