MaxPlanckCinema DVD | Wissenschaft im Film – Vol. 2

Zehn Filme zu den Forschungsthemen aus Biologie, Physik und Geographie bietet die zweite MaxPlanckCinema-DVD.

Inhalt:
Biologie: Evolution; Zellorganellen; Proteinfaltung; Epigenetik
Physik / Chemie: STED-Mikroskopie; Brennstoffzellen; Gehirn-Computer-Schnittstelle; Gammablitze; Exoplaneten
Geographie: Wolken

BIOLOGIE

1. Evolution

Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Tübingen

Schlüsselmomente der Evolution (Einstiegsfilm)

Ralf Sommer untersucht an Fadenwürmern, wie die Evolution arbeitet. Es zeigt sich: Bewährte Abläufe werden zweckentfremdet und neu mit anderen kombiniert. So kann ein Organismus schnell neue Eigenschaften hervorbringen.

Der gläserne Wurm (Grundlagenfilm)

Heerscharen von Forschern arbeiten mit einem winzigen unscheinbaren Wurm: dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans. Weil er so leicht zu halten ist und nur aus vergleichsweise wenigen individuell bekannten Zellen besteht, ist er ein idealer Modellorganismus.

2. Zellorganellen

Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie, Potsdam-Golm

Gene auf Wanderschaft  (Einstiegsfilm)

Erbgut gibt es in den Zellen nicht nur im Zellkern, sondern auch in Chloroplasten und Mitochondrien. Offenbar können Gene aus den beiden Organellen in den Zellkern wandern. Ralph Bock untersucht, wie dies funktioniert und stellt dabei die Evolution im Labor nach.

Die Endosymbiontentheorie (Grundlagenfilm)

Chloroplasten und Mitochondrien sind keine gewöhnlichen Organellen in der Zelle, denn sie stammen ursprünglich von Bakterien ab. Im Laufe der Evolution haben sich diese immer mehr an die Partnerschaft mit ihren Wirtszellen angepasst.

Chloroplasten – Pharmafabriken in der Pflanze (Extrafilm)

Wissenschaftler wollen Chloroplasten als Fabriken für medizinische Wirkstoffe benutzen. Dafür statten sie die Chloroplasten mit neuen Genen aus, die dann von den Zellorganellen in Proteine übersetzt werden. So könnten Pflanzen eines Tages beispielsweise Antibiotika herstellen.

3. Proteinfaltung

Max-Planck-Institut für Biochemie, Martinsried

Faltungshelfer in der Zelle (Einstiegsfilm)

In der Zelle geht es manchmal zu wie beim Brezelbacken: Damit ein Protein richtig funktionieren kann, muss seine Aminosäurekette in die richtige Form gebracht werden. Franz-Ulrich Hartl erforscht, wie Chaperone als Faltungshelfer der Proteine wirken.

Die Proteinfaltung (Grundlagenfilm)

Proteine bestehen aus langen unverzweigten Aminosäureketten, die sich wie Wollknäuel unterschiedlich aufwickeln lassen. Ohne spezielle Helferproteine falten sich die Aminosäurefäden jedoch nicht korrekt. Deshalb sorgen sogenannte Chaperone dafür, dass die Proteine ihre richtige Form bekommen.

4. Epigenetik

Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik, Freiburg

Verpackungskunst in der Zelle (Einstiegsfilm)

Umwelteinflüsse können sich auf die Methyl-Anhänge an den Histon-Proteinen der Chromosomen auswirken. Das verändert den Verpackungsgrad der DNA – und der entscheidet darüber, ob ein bestimmtes Gen abgelesen werden kann oder nicht. Auf diese Weise kann die Umwelt die Eigenschaften eines Organismus über Generationen hinweg prägen. Thomas Jenuwein erforscht, wie die Methyl-Gruppen an die Histone geheftet werden.

Änderungen jenseits des genetischen Codes (Grundlagenfilm)

Kleine chemische Anhängsel an der DNA und den Histon-Verpackungsproteinen kontrollieren die Aktivität von Genen. Sie wirken wie Schalter, die Gene an- und abschalten können.

PHYSIK

5. STED-Mikroskopie

Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, Göttingen

Lichtblicke in die Nanowelt (Einstiegsfilm)

Details die enger als 200 Nanometer beeinander liegen, können mit optischen Mikroskopen eigentlich nicht mehr unterschieden werden – das entspricht in etwa dem Zweihunderdstel einer Haaresbreite. Doch die vom Physiker Stefan Hell entwickelte STED-Mikroskopie durchbricht als erste optische Mikroskopietechnik diese magische Grenze und ermöglicht Forschern faszinierende Einblicke in die Nanowelt.

Jenseits optischer Grenzen (Grundlagenfilm)

Mit Mikroskopen dringen Forscher seit mehr als 400 Jahren immer weiter in die Mikro- und Nanowelt vor. Angefangen beim ersten Lichtmikroskop, das um das Jahr 1600 erfunden wurde, über das Fluoreszenz- bis hin zum Elektronen- und STED-Mikroskop machen die optischen Instrumente immer feinere Details der belebten und unbelebten Welt sichtbar.

6. Brennstoffzelle

Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme, Magdeburg

Tuning für die Brennstoffzelle (Einstiegsfilm)

Die Brennstoffzelle kann klimaschonend Strom erzeugen, vor allem wenn sie mit Wasserstoff aus regenerativen Quellen betrieben wird. Kai Sundmacher möchte ihre Steuerung so optimieren, dass sie auch mit Brennstoff aus Holzabfällen oder Stroh optimal arbeitet.

Brennstoffzelle und Elektrolyse (Grundlagenfilm)

Bei Redoxreaktionen wandern Elektronen von einem Spender zu einem Empfänger. In der Brennstoffzelle und bei der Elektrolyse sind der Donor und der Akzeptor voneinander getrennt, Oxidation und Reduktion finden also an unterschiedlichen Orten statt. Das schafft die Möglichkeit den Elektronenfluss als Strom zu nutzen beziehungsweise die Reaktion mit einer äußeren Spannung anzutreiben.

7. Gehirn-Computer-Schnittstelle

Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, Tübingen

Der direkte Draht zum Denken (Einstiegsfilm)

Wissenschaftler können die Gehirnaktivität eines Menschen mit Hilfe von EEG-Signalen mitlesen. Was diese bedeuten, liegt jedoch vielfach noch im Dunklen. Bernhard Schölkopf will den EEG-Code entschlüsseln und leistungsfähige Gehirn-Computer-Schnittstellen entwickeln. Vollständig gelähmte Patienten sollen so wieder mit der Umwelt kommunizieren können.

8. Gammablitze

Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching

Signale vom Anfang der Welt (Einstiegsfilm)

Es sind Signale vom Rand des Universums und sie entstehen bei den gewaltigsten Explosionen seit dem Urknall: Gammablitze. Astronomen wie Jochen Greiner beobachten sie heute intensiv mit Satelliten und erdgebundenen Teleskopen.

Das Ende der Sterne (Grundlagenfilm)

Was steckt hinter den Gammablitzen, die ständig irgendwo im Weltall aufzucken? Die Forscher vermuten, dass sie von kosmischen Katastrophen stammen, von der Kollision zweier Neutronensterne etwa.

9. Exoplaneten

Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg

Lebenszeichen von fremden Welten (Einstiegsfilm)

Sind wir alleine im Universum? Oder gibt es vielleicht im All noch weitere Planeten, auf denen Leben existiert? Neue Weltraumteleskope könnten diese Frage vielleicht schon in wenigen Jahren beantworten – anhand von Spektralanalysen der Planetenatmosphären. Lisa Kaltenegger erstellt dafür schon jetzt die nötigen Computersimulationen.

Fahndung im All (Grundlagenfilm)

Gibt es vielleicht auch in anderen Sonnensystemen Leben, ähnlich dem auf der Erde? Am ehesten ist das auf erdähnlichen Planeten denkbar. Astronomen fahnden daher fieberhaft nach solchen „zweiten Erden“ im All. Doch solche fernen Planeten sind äußerst lichtschwach und daher nur mit einigen Tricks aufzuspüren. Wie es gelingen kann, zeigt dieser Film.

GEOFORSCHUNG

10. Wolken

Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg

Mehr Schatten im Treibhaus? (Einstiegsfilm)

Wolken spielen eine entscheidende Rolle im Klimageschehen. Doch viele wichtige Fragen sind noch ungeklärt: Führen steigende Temperaturen zu mehr Wolken? Bremst das den Klimawandel? Oder kommt doch alles ganz anders? Bjorn Stevens will diese Fragen beantworten.

Wolken – der nebulöse Klimafaktor (Grundlagenfilm)

Wie entstehen Wolken? Und warum kühlen tief hängende Wolken die Erde – während hohe Wolken den Treibhauseffekt verstärken?