BIOKON – Das Bionik-Kompetenznetz

Best Practices

„I think the biggest innovations of the 21st century will be at the intersection of biology and technology. A new era is beginning.”
Steve Jobs, Apple Gründer

Die Innovationskraft der Bionik entspringt aus dem nahezu grenzenlosen Pool an biologischen Vorbildern für spezifische Antworten auf technische Fragestellungen. In beeindruckender Vielfalt schafft die Natur Inspirationen für technische Entwicklungen, die Marktrelevanz in den unterschiedlichsten Branchen haben.

Hier haben wir Erfolgsbeispiele der Bionik zusammengestellt, die wir nach dem Schema (1) Bionik-Innovation, (2) Technische Anwendung, (3) Bionisches Funktionsprinzip und (4) Vorbild aus der Natur aufbereitet haben – unterstützt von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt im Rahmen der Förderung unseres Bionik-Unternehmensforums.

Willkommen bei den Innovationen an der Schnittstelle von Biologie und Technik.

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Forschung // 8. January 2010

Kalkdünen bringen Eidechsen zum Erbleichen

Eidechsen entwickeln unterschiedliche molekulare Wege, um sich farblich ihrer Umgebung anzupassen

Viele Tiere passen sich farblich ihrem Lebensraum an, um sich vor Fressfeinden zu tarnen. Dumm nur, wenn sich plötzlich die Umgebung ändert. Dann ist rasche Anpassung gefragt: Unter dem evolutionären Druck ändern nahe verwandte Spezies häufig ganz unabhängig voneinander ihr Aussehen. Am Beispiel dreier ehemals dunkler, nun aber heller Eidechsenarten haben deutsche und US-Forscher herausgefunden, dass die entscheidenden Mutationen sogar das gleiche Gen betreffen können – der Mechanismus, der letztendlich die Farbänderung herbeiführt, muss aber nicht zwangsläufig derselbe sein: Bei einer Art gelangt das für die Pigmentproduktion verantwortliche Protein erst gar nicht an seinen Bestimmungsort, bei den anderen wird es dort zwar eingelagert, funktioniert aber nicht richtig, berichten die Forscher um Erica Bree Rosenblum von der University of Idaho in Moscow.

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Forschung // 8. January 2010

Der Evolutions-Tacho

Forscher bestimmen die Geschwindigkeit, mit der Mutationen bei Pflanzen auftreten

Ein deutsch-amerikanisches Forscherteam hat bei einer kleinen Pflanze erstmals Evolution live und in Echtzeit beobachtet – und damit gleichzeitig die Geschwindigkeit gemessen, mit der sie voranschreitet: Innerhalb von 30 Generationen, also etwa vier Jahren, traten in jeder der fünf überwachten Linien der Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana 20 Veränderungen im Erbgut auf. Damit liegt die Wahrscheinlichkeit, dass eine solche Veränderung, auch Mutation genannt, vorkommt, bei sieben Milliardsteln. Anders ausgedrückt: Jedes neue Pflänzchen hat im Durchschnitt zwei Mutationen in seinem Erbgut, die bei seinen Eltern noch nicht vorhanden waren.

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Forschung // 8. January 2010

Wenn der Wal wie eine Grille zirpt

Zirpen, Pfeifen, Kreischen: Der Klang von Tierlauten hängt vom Energieumsatz ab

Grillenzirpen und Walgesänge haben mehr gemein, als es beim ersten Hören scheint: Ausschlaggebend für die Lautstärke, die Frequenz und die Dauer der Laute ist die Stoffwechselrate der Tiere, also wie viel Energie sie aufnehmen und verbrauchen. Denn die Energie entscheidet über Stärke und Anzahl der zur Lauterzeugung notwendigen Muskelbewegungen. Das haben US-Forscher durch entsprechende Vergleiche zwischen 500 verschiedenen Tierarten herausgefunden. Demnach unterliegen alle Laute ähnlichen Regeln – unabhängig davon, ob es sich um Rufe handelt, oder ob die Geräusche anderweitig erzeugt werden, im Fall der Grillen etwa durch das Aneinanderreiben der Beine. Hätten Grille und Wal die gleiche Größe und den selben Energieumsatz würden daher auch die akustischen Signale der Tiere wesentlich ähnlicher klingen, berichten James Gillooly von der University of Florida in Gainesville und sein Kollege Alexander Ophir.

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Forschung // 14. December 2009

Kohlendioxidsensor bei Pflanzen hilft vor Flüssigkeitsverlust

Wissenschaftler haben entdeckt, wie sie Pflanzen fit für eine Zukunft mit einem höheren Kohlendioxid-Gehalt in der Luft machen können: Werden bestimmte Sensor-Proteine in den Blättern optimiert, reagieren die Pflanzen sensibler auf CO2. Dadurch müssen sie die winzigen Atemöffnungen in ihren Blättern nicht ganz so weit öffnen – mit der Folge, dass gleichzeitig auch weniger Wasser verdunstet. Vor allem in trockenen Gegenden könnten derartig veränderte Pflanzen viele Vorteile bringen, glauben die Forscher. Für die Pflanzen ist der Wassersparmodus allerdings mit einem Problem verbunden: Ähnlich wie ein Mensch, der plötzlich weniger schwitzt, können sie ihre Temperatur nicht mehr so effektiv senken – und das kann in sehr heißen Gegenden durchaus zum Problem werden. Über ihre Entdeckung berichtet das Team um Julian Schroeder von der Universität von Kalifornien in San Francisco.

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Presse // 9. December 2009

Businessplan-Wettbewerbs Bionik mit Preisverleihung

Der Verband deutscher Unternehmerinnen (VdU) und das Bionik-Innovations-Centrum (B-I-C) der Hochschule Bremen führten in den vergangenen Monaten gemeinsam den Businessplan-Wettbewerb Bionik durch. Während einer sechsmonatigen Gründungsphase wurden angehende Bioniker und Bionikerinnen mit innovativen Geschäftsideen bei der Existenzgründung begleitet. Zum Abschluss des Projektes wurden drei Preisträger ausgewählt, die am 7. Dezember 2009 anlässlich einer Preisverleihung in der Handelskammer Bremen geehrt wurden. Den ersten Preis errangen Birgit von See und Daniel Siegel. Platz zwei teilen sich Katharina Gmoser und Kirstin Dening, über den dritten Platz freuen sich Anja Mader und Mareike Markowis.

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Forschung // 9. December 2009

Ihr Leben, das ist ein Kleben

Der Blick in den Mund verheißt Robert Sader nichts Gutes. Anstelle des linken Schneidezahns klafft eine Lücke, wund und rot: Wieder einmal hat ein Patient einen künstlichen Zahn verloren. ”Vor allem bei infektanfälligen Menschen kommt das oft vor”, sagt der Kieferchirurg von der Universitätsklinik in Frankfurt am Main. Sader erneuert Implantate, die ausgefallen sind oder sich gelockert haben, weil sich Zahnfleisch und Knochen ringsum entzündeten. Der Grund für eine solche Implantitis: Das Gewebe umschließt das fremde Material nicht richtig, in den Spalt dringen Bakterien ein. Das könnte künftig eine Paste nach Art der Miesmuschel verhindern.

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Uncategorized // 9. December 2009

Ihr Leben, das ist ein Kleben

Der Blick in den Mund verheißt Robert Sader nichts Gutes. Anstelle des linken Schneidezahns klafft eine Lücke, wund und rot: Wieder einmal hat ein Patient einen künstlichen Zahn verloren. ”Vor allem bei infektanfälligen Menschen kommt das oft vor”, sagt der Kieferchirurg von der Universitätsklinik in Frankfurt am Main. Sader erneuert Implantate, die ausgefallen sind oder sich gelockert haben, weil sich Zahnfleisch und Knochen ringsum entzündeten. Der Grund für eine solche Implantitis: Das Gewebe umschließt das fremde Material nicht richtig, in den Spalt dringen Bakterien ein. Das könnte künftig eine Paste nach Art der Miesmuschel verhindern.

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Forschung // 2. December 2009

Super-Frostschutz aus dem Käfer

Forscher entdecken bisher unbekannte Anti-Gefrier-Strategie

US-Wissenschaftler haben ein außergewöhnliches Frostschutzmittel in einem Käfer entdeckt, der Temperaturen von bis zu minus 60 Grad Celsius überlebt: Upis ceramboides krabbelt durch Alaska und schützt sich durch ein großes Molekül aus dem Vielfachzucker Xylomannan vor dem Erfrieren. Er benutzt damit eines der wenigen Frostschutzmittel im Tierreich, das nicht auf einer Proteinstruktur basiert. Konventionelle künstliche Antifrost-Mittel bestehen meist aus kleinen Molekülen, die in hohen Konzentrationen den Gefrierpunkt senken. Bei großen Molekülen wie denen des neuentdeckten Käfermittels genügen dagegen geringe Mengen: Sie binden sich einfach in die Eiskristallgitter ein und verhindern so deren für Zellen gefährliches Wachstum. Den Käferfrostschutz stellen die Wissenschaftler um Kent Walters von der University of Notre Dame im US-Bundesstaat Indiana vor.

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Forschung // 2. December 2009

Geweihe von Rothirschen sind gleichzeitig steif und zäh

Geweihe von Rothirschen halten Brunftkämpfen stand, weil sie ungewöhnlich steif und zäh sind. Das haben spanische und britische Wissenschaftler herausgefunden, als sie die mechanischen Eigenschaften der Geweihe untersuchten und mit den Werten von Oberschenkelknochen der Tiere verglichen. Die Geweihe können bei einem Zusammenstoß siebenmal so viel Energie aufnehmen wie die Knochen. Die zu Beginn der Brunftzeit ausgetrockneten Geweihe waren zudem besser gegen Brüche und Risse gerüstet als die noch feuchten Geweihe, die im Frühjahr beginnen, heranzuwachsen.

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Forschung // 2. December 2009

Hammerhaie haben ein außergewöhnliches Sehvermögen

Hammerhaie haben dank ihrer Kopfform ein außergewöhnliches Sehvermögen

Hammerhaie haben dank ihrer besonderen Kopfform und Stellung der Augen ein Blickfeld von bis zu 360 Grad. Das haben US-Forscher bei Analysen der Sehfähigkeit der Meeresbewohner mit den hammerförmigen Köpfen herausgefunden. Lange Zeit hatten Meeresbiologen gerätselt, ob sich die Blickfelder der beiden extrem weit auseinanderliegenden Augen überhaupt überlappen. Die Messungen der Forscher um Michelle McComb von der Florida Atlantic University in Boca Raton ergaben nun eine deutliche Überlappung der beiden Blickfelder. Werden noch die möglichen Augenbewegungen einbezogen, können die Haie ihre Umgebung mit einem 360-Grad-Rundumblick überwachen.

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Forschung // 2. December 2009

Gehirn verdrahtet sich blitzschnell

Beim Lernen motorischer Fähigkeiten vernetzen sich die Nervenzellen so schnell, dass man dabei zusehen kann

Beim Erlernen einer muskelgesteuerten Fähigkeit beginnen die Nervenzellen im Gehirn fast augenblicklich damit, sich neu zu verbinden. Das haben US-Wissenschaftler herausgefunden als sie das Bewegungslernen von Mäusen untersuchten. Indem sie ihnen Futter als Belohnung anboten, brachten sie den Tieren bei, sich durch einen engen Spalt zu quetschen. Als sie vor, während und nach dem Training die Auswirkungen der Übung auf das Mäusegehirn untersuchten, stellten die Molekularbiologen Überraschendes fest: Innerhalb von einer Stunde bildeten sich Synapsen zwischen Nervenzellen in eben dem Gehirnbereich aus, der Muskelbewegungen kontrolliert. Die neuen Nervenverbindungen erwiesen sich als sehr robust: Auch im Test nach vier Monaten beherrschten die Mäuse ihren Trick noch – selbst das Lernen ähnlicher motorischer Fähigkeiten störte die aufgebaute Hirnverdrahtung nicht. Langfristig sollen die Erkenntnisse Neurologen dabei helfen, das Langzeitgedächtnis von Schlaganfall-Patienten schneller wieder herzustellen.

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