Eine ganz besondere Eigenschaft der Biologie ist… Leben

Professorin Dr. Gela Preisfeld und der Lehrstuhl für Biologie und Didaktik, Zoologie an der Bergischen Universität

Albert Einstein hat einmal gesagt: „Es gibt nur zwei Arten zu leben. Entweder so, als wäre nichts ein Wunder, oder so, als wäre alles ein Wunder.“ Eine eindeutige, allgemein akzeptierte Definition des Lebens gibt es im wissenschaftlichen Bereich allerdings nicht. Doch die Arbeit der Wuppertaler Biologin Gela Preisfeld an ihrem Lehrstuhl für Biologie und Didaktik, Zoologie, kommt dem Einsteinschen Wunder schon sehr nahe.
Ein faszinierender Forschungsbereich beschäftigt die Wissenschaftlerin und ihr Team besonders, die Arbeit mit den sogenannten Augentierchen (Euglenida). Für Laien eigentlich unspektakulär, verfügen diese Einzeller jedoch über außergewöhnliche Eigenschaften. „Die Euglenida gehören tatsächlich mit zu den ersten Organismen, die einen echten Zellkern entwickelt haben“, erklärt Preisfeld, „sie werden zum einen bei den Tieren eingeordnet zum anderen aber auch bei den Pflanzen.“ Spannend daran ist die Tatsache, dass die phagotrophen Vertreter sich ernähren, indem sie durch ihren Zellmund feste Nahrung, d.h. andere Einzeller oder Bakterien, aufnehmen können. So weit, so gut. Dazu die Forscherin: „Man muss ja dabei im Kopf haben, dass diese Organismen mit der einen Zelle alles können, was wir mit mehreren Organen machen. Sich fortpflanzen, sich ernähren, die Verdauung regeln, all das läuft in einer Zelle ab. Das ist schon faszinierend an sich. Und irgendwann in der Evolution vor Jahrmillionen ist es eben dann passiert, dass ein solcher Organismus eine Grünalge fressen wollte, sie aber dann nicht komplett verdaute, sondern die Chloroplasten über einen komplexen Prozess von gegenseitigem Genaustausch in sich versklavt hat. Der nicht verdaute Teil der Alge, also die Chloroplasten, wurden dann etabliert als semiautonome Organellen, die sich bei der Zellteilung ebenfalls teilen, so dass beide Tochterzellen wieder ihre Chloroplasten besitzen. Somit war dieser vorherige phagotrophe Vertreter plötzlich phototroph und konnte Photosynthese betreiben. Das bezeichnet man als eine sekundäre Endosymbiose.“ Symbiosen sind dafür bekannt, dass sie die Evolution vorantreiben. Preisfeld untersucht mit ihrem Team daher das Erbgut dieser Chloroplasten, um herauszufinden, was in der Zelle passiert und welche Spuren dieser Endosymbioseprozesse in diesem tierisch-pflanzlichen Wesen noch zu finden sind.

Wie kommt die Meeresnacktschnecke nach Wuppertal?

Ähnlich verhalten sich die Forschungen, die die Lehrstuhlinhaberin an Meeresnacktschnecken, die sich von Korallen ernähren, durchführt. Meeresnacktschnecken werden auch Schmetterlinge des Meeres genannt, weil sie so filigran und oftmals wunderschön pigmentiert sind. Auch hier spielen Symbiosen in der Evolution eine wichtige Rolle. „Zwei Meeresnacktschnecken der Art Phyllodesmium briareum sind in der Abb. 1 zu sehen, wo sie gerade Korallen fressen.
 

Die Korallen leben in einer Symbiose mit einzelligen Algen, von denen sie Photosyntheseprodukte erhält. Und wie bei einer Symbiose üblich, hat auch die Alge etwas davon: Eine geschützte Umgebung und Mineralien, die sie für die Photosynthese benötigt. Die Schnecke verdaut alles von der Koralle, bis auf die Algen-Zellen“, erklärt sie. „Diese Zellen werden in das Gewebe und sogar in die Zellen der Schnecke eingebaut, so dass die Schnecke auch Hungerperioden überleben kann, da sie von den Photosyntheseprodukten der Algen „ernährt wird“. Die Algenzellen sind ja nun aber fremd für die Schnecke. Normalerweise würden die Immunkomponenten darauf reagieren. Das tun sie aber nicht und lassen es zu.“ In verschiedensten Untersuchungen versucht Preisfeld mit ihrem Team, die Ursachen dazu herauszufinden. Die Probanden aus dem Meer beschafft sie sich mit ihrem Team über verschiedene Wege. „Zum einen haben wir Forschungskooperationen, von denen manche diese Tiere hältern (züchten)“, erklärt sie, die an ihrem Lehrstuhl auch selber züchtet, „zum anderen unternehmen wir auch selbst Sammelreisen.“ Dabei besuchen die Wissenschaftler*innen umliegende Aquaristikläden, die diese Schnecken oft unfreiwillig mitgeliefert bekommen oder tauchen im Urlaub auch mal gezielt nach den sogenannten Verschiedenkiemern.

Der bilinguale Biolehrer im Zeitalter der Digitalisierung

Neben ihrer Forschungstätigkeit ist Preisfeld auch maßgeblich an der Ausbildung der Lehramtsanwärter beteiligt. Dabei geht es ihr vor allem um die Konzepte der Biologie, die sich z.B. an Energetik oder Information orientieren. Im ersten Schritt schärft sie dazu bei den Studierenden ein Bewusstsein, dass dann im nächsten Schritt über den Transfer auch in die Schulen Eingang findet. „Sie sollen erfahren und erspüren, dass Leben eine ganz besondere Eigenschaft ist, die sich nicht durch Stoff (das wäre die Chemie) und Kraft (das wäre die Physik) erklären lässt. Es ist eine eigene Eigenschaft, die nicht ohne alle anderen Komponenten existieren würde. Es gibt nicht ein Viel oder ein Mehr von Leben. Es gibt Leben oder eben kein Leben. Das ist schon eine ganz besondere Eigenschaft der Biologie.“ In forschungsorientierten, experimentellen und praxisnahen Angeboten bietet sie in ihrem Fach den geeigneten Zugang und sagt, „denn durch die Auseinandersetzung mit Materie durch Arbeiten im Labor, durch das Bestimmen von Pflanzen und Tieren, die man wirklich sehen, anfassen und riechen kann, also durch sinnliche Erfahrungen, lernt man viel leichter, motiviert die Studierenden und die Schulkinder viel besser.“
In der Digitalisierung sieht sie zwar einen Mehrwert für die Lehre, den es aber sinnvoll einzusetzen gelte, denn oft brauchten vor allem junge Kinder eher die originäre Begegnung mit dem Objekt, wenn es um Sinneserfahrungen gehe. „Mir geht es um fachspezifische digitale Kenntnisse, Fähigkeiten und Fertigkeiten“, erläutert sie und stellt Fragen. „Wie werte ich Messergebnisse aus? Wie kommt aus einer Maschine eine Grafik heraus und welche Geräte muss ich einsetzen, damit ich fachbezogen forschen kann? Was passiert, wenn ich einen Organismus sequnziere und 200 Mio. Basenpaare habe? Wie gehe ich mit so einer Datenbank um oder welche Rechte ethischer und juristischer Art muss ich beachten?“
In diesem Zusammenhang kommt der Sprache eine ganz besondere Bedeutung zu, denn Fachtermini gehören in der Biologie selbstredend dazu. Preisfeld ist eine Befürworterin des bilingualen Unterrichtes, den sie jedoch behutsam umsetzen will. „Man tut sicherlich gut daran, Fachsprache langsam aber stetig wachsend in Lehre einzubauen“, sagt sie. „Das trifft auf die Uni und auf die Schule zu. Im bilingualen Unterricht beforschen wir den Einsatz der Sprache. Wir sind eine Forschergruppe an unserer Universität und unser Gedanke ist, dass durch den wechselweisen Einsatz beider Sprachen tatsächlich eine bilinguale Fachliteralität erreicht werden kann. Bilingualer Unterricht wird an Schulen häufig monolingual in der Fremdsprache durchgeführt und das ist nicht das Ziel.“ In ihren Schülerlaboren werden bestimmte Aufgaben in Englisch, andere wiederum in Deutsch durchgeführt. „Die Durchmischung der beiden Sprachkonzepte geschieht im Kopf. Und das verknüpfen wir auch noch mit einem experimentellen Ansatz, weil wir denken, dass durch die Beteiligung verschiedener Hirnbereiche der Behaltenseffekt am größten ist. Das können wir auch empirisch belegen.“ Zwar merke man den Erfolg nicht sofort, langfristig jedoch hätten Schüler, die bilingual unterrichtet worden seien, noch mehr Erinnerung als monolingual unterrichtete Schüler*innen. Preisfeld möchte den bilingualen Unterricht, der meist nur für Leistungsstarke angeboten wird, für alle Kinder anbieten, und sagt: „Wir haben gemerkt, dass z.B. Kinder, die sprachlich gar nicht interessiert sind, die Englisch `doof´ finden, über das Experimentieren zum Thema kommen. Die machen dann trotzdem gerne mit und reden auch Englisch.“

Transferaktivitäten für Bürgerinnen und Bürger

Die engagierte Wissenschaftlerin ist auch außerhalb der Universität gut vernetzt. Als stellvertretende Vorsitzende der Junior Uni fördert sie aktiv die Kleinsten, denen sie eine intrinsische Motivation in Bezug auf biologische Wissensgebiete bescheinigt. Und auch der interessierten Bürgerschaft hat sie schon mehrere spektakuläre Ausstellungen präsentiert. In Zusammenarbeit mit dem Botanischen Garten Wuppertal, in dessen Förderverein sie den Vorsitz hat, zeigt sie regelmäßig wiederkehrend seit 2010 eine bezaubernde Schmetterlingsschau. Enge universitäre Kontakte zu Zentralamerika machten dies u.a. möglich. „Diese tollen Exemplare bekommen wir von zertifizierten Züchtungsfirmen, hauptsächlich aus Costa Rica. Es ist ein sehr schönes Beispiel für die Verzahnung von Ökologie, Umweltschutz und Wirtschaftlichkeit, denn das Fangen von freilebenden Exemplaren ist durch das Artenschutzabkommen strikt verboten.“
Als Fachfrau ist die versierte Wissenschaftlerin auch im Bergischen Land unterwegs. Einer ihrer Vorträge beschäftigte sich mit den Plagegeistern vieler Hundebesitzer, die dem Menschen ähnlich gefährlich werden können: den Zecken. Wenn die Temperatur mehr als sieben Tage lang höher als sieben Grad liege, werden die blutsaugenden Ektoparasiten aktiv. So kann es durch die milden Winter schon im Februar zum Befall kommen. „Schützen ist schwierig“, gibt sie offen zu, „absuchen ist das allerbeste. Schwarzkümmelöl für den Hund wirkt gut, es gibt auch Lotionen, die Schwarzkümmelöl für Menschen enthalten.“ Die Borreliose sei die größte Gefahr, die in Nordrhein-Westfalen zu beobachten sei. „In Bayern gibt es schon eine Meldepflicht für Borreliose. Meistens merkt man sie an der Wanderröte, die zwar typisch für die Borreliose ist, aber nicht immer vorkommt. Mit der Krankheit ist nicht zu spaßen. Für Biologen ist das schon fast eine Berufskrankheit, und wir kämpfen auch darum, dass es als solche anerkannt wird. Ich habe ganz viele Kollegen, die an Borreliose leiden. Es geht auf die Gelenke, die Knie oder Fußgelenke werden dick oder es geht ins Gehirn und kann dort zu neurologischen Störungen führen.“ Wer sich also in einem Zeckengebiet aufhalte, sollte dort nicht barfuß oder mit kurzen Hosen laufen oder sich gründlich absuchen.

Arbeiten mit der Pandemie

Kein Beitrag scheint möglich, ohne die Auswirkungen der Corona Pandemie zu nennen. Auch der Lehrstuhl der Biologie hat krasse Einschränkungen hinnehmen müssen. Der Präsenzbetrieb wurde weitestgehend gestoppt, praktische Veranstaltungen umgeplant. Besonders stolz ist die Forscherin auf ihren 18-köpfigen Mitarbeiterstab, der die Krise zu meistern wusste. Ein Beispiel: In der Formkenntnis der Tiere müssen Studierende von Insekten angefangen bis hin zu Vögeln oder auch Schädeln, Exponate mit einem Buch bestimmen. Dazu brauche man in der Regel aber das Tier, welches man von allen Seiten betrachten müsse. An dieser Stelle hatte eine ihrer Mitarbeiterinnen die Idee, sich mit anderen Universitäten zusammenzuschließen und den Studierenden eine Digitale Bibliothek mit dreidimensionalen Fotos der Tiere zur Verfügung zu stellen. Kleingruppen á vier Personen wurden in Zoom-Meetings in Breakout Rooms eingeteilt, die von den Lehrenden zur weiteren individuellen Betreuung besucht wurden. Das Feedback der Studierenden war sehr positiv. „Aber dennoch“, sagt Preisfeld, „mir fehlt das Gegenüber und ich glaube, den Studierenden fehlt das auch! Ich wünsche mir schon den normalen Betrieb zurück. Die Digitalisierung hat unsere Lehre erweitert und wir haben Möglichkeiten neu erschlossen, die wir auch sicherlich beibehalten werden. Aber wir werden auf jeden Fall, sobald das möglich ist, zur Präsenzlehre zurückkehren.“
Wunder brauchen eben doch Nähe.

Uwe Blass (Gespräch vom 17.07.2020)

Professorin Dr. Gela Preisfeld studierte, promovierte und habilitierte an der Universität in Bielefeld. Nach kurzen Forschungsaufenthalten in Australien und einer Vertretung an der Goethe-Universität Frankfurt/Main nahm sie 2006 den Ruf auf den Lehrstuhl Biologie und ihre Didaktik, Zoologie an der Bergischen Universität an.