Schülerinnen und Schüler erforschen Gene, Verhalten und die Zukunft biologischer Roboter.

Warum folgt ein winziger Fadenwurm dem Duft von Butterpopcorn? Wie kann eine einzige Mutation sein Verhalten verändern? Und welche Rolle könnten solche Organismen eines Tages für Medizin, Landwirtschaft oder Umweltschutz spielen?

Mit diesen Fragen beschäftigten sich Schülerinnen und Schüler des CJD Königswinter während einer fünftägigen Projektwoche am Max-Planck-Institut für Neurobiologie des Verhaltens. Im Schülerlabor arbeiteten sie mit dem Modellorganismus Caenorhabditis elegans, führten eigene Experimente zur Mechano- und Chemosensation durch und erhielten Einblicke in den Forschungsalltag, von moderner Verhaltensanalyse über Hochleistungsrechnen bis hin zur Elektronenmikroskopie.

Ein besonderer Schwerpunkt war das Forschungsprojekt BABOTS, das untersucht, wie das Verhalten lebender Organismen künftig für biohybride Systeme genutzt werden könnte. Dabei diskutierten die Schülerinnen und Schüler nicht nur naturwissenschaftliche Fragestellungen, sondern auch die ethischen Chancen und Herausforderungen solcher Technologien.

Wir möchten an dieser Stelle gar nicht viele eigene Worte verlieren, sondern Anna G., einer Teilnehmerin der Projektwoche, das Wort überlassen. In ihrem Bericht beschreibt sie eines der Experimente, das sie während der Woche selbst durchgeführt hat:

Im Rahmen unserer Projektwoche am Max-Planck-Institut für Neurobiologie des Verhaltens erhielten wir spannende Einblicke in die neurowissenschaftliche Forschung. Wir arbeiteten mit dem Modellorganismus Caenorhabditis elegans (C.elegans), lernten verschiedene experimentelle Methoden kennen und untersuchten, wie Gene das Verhalten beeinflussen können. Zu den Versuchen gehörten unter anderem Experimente zur Berührungswahrnehmung (Mechanosensation) und zur Geruchswahrnehmung (Chemosensation). Besonders spannend fand ich dabei ein Experiment zur Chemotaxis, also der gezielten Orientierung von Organismen an chemischen Stoffen.

Für den Versuch bereiteten wir zunächst Petrischalen vor, indem wir jede Schale in vier Quadranten unterteilten und in der Mitte einen kleinen Startkreis einzeichneten. Die Einteilung erleichtert später die systematische Auswertung der Würmer. Anschließend pipettierten wir in zwei gegenüberliegende Quadranten Diacetyl und in die beiden anderen Quadranten Ethanol als Kontrollmedium. Diacetyl ist ein Duftstoff, der unter anderem beim Backen oder bei der Herstellung von Butter entsteht und für uns einen süßlich-buttrigen Geruch hat. Für mich wie frisches Butterpopcorn. Für C.elegans ist Diacetyl ein attraktiver Geruchsreiz, der häufig auf Nahrung hinweist.

Danach wurden die Würmer aus zwei verschiedenen Petrischalen (A und B) auf jeweils eine vorbereitete Versuchsplatte gespült, ohne die beiden Populationen miteinander zu vermischen. Nach einer Stunde konnten wir beobachten, dass sich die Würmer aus Schale B überwiegend in den Bereichen mit Diacetyl befanden. Sie bewegten sich also gezielt in Richtung des Duftstoffes. Die Würmer aus Schale A hingegen hatten den Startbereich größtenteils nicht verlassen beziehungsweise verteilten sich ohne erkennbare Richtung über die Petrischale.

Anschließend berechneten wir den Chemotaxis-Index, der angibt, wie stark Organismen von einer Substanz angezogen oder abgestoßen werden. Der Index der Würmer aus Schale B war deutlich höher als der der Würmer aus Schale A. Daraus konnten wir schließen, dass die Würmer aus Schale A eine Mutation besitzen, die ihre Wahrnehmung des Duftstoffs Diacetyl beeinträchtigt. Dadurch konnten sie sich nicht mehr gezielt in Richtung des Duftstoffes orientieren und verteilten sich stattdessen weitgehend zufällig auf der Petrischale.

Der Versuch zeigte anschaulich, wie bereits eine Veränderung in einem einzelnen Gen das Verhalten eines Organismus beeinflussen kann. Durch die Arbeit mit dem Modellorganismus C.elegans konnten wir selbst erleben, wie Forschende genetische Unterschiede untersuchen und wissenschaftliche Fragestellungen experimentell bearbeiten. Gleichzeitig sammelten wir wertvolle praktische Erfahrungen im Labor und bekamen einen authentischen Einblick in den Forschungsalltag am Max-Planck-Institut.

- Anna G.