Ein Forschungsteam des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung
(Leibniz-IZW) und der Universität Leipzig verglich die Lipid-Profile von
Sper-mien im Sinne ihrer Schutzwirkung, also der Reduktion von
Oxidationsemp-findlichkeit, sowie das antioxidative Potenzial beim Sperma
verschiedener Arten. Das Forschungsteam fand heraus, dass es in der
Zusammensetzung der Lipide in Spermien und der Samenflüssigkeit große
Unterschiede gibt, wobei näher verwandte Arten wie Hausrind, Hausschwein
und Pferd Ähnlichkeiten im Lipid-Profil aufweisen.

Damit unterscheiden sich Samenflüssigkeit und Spermien erheblich von
Blutplasma und roten Blutkörperchen, bei denen die Lipidzusammensetzung
verschiedener Arten relativ einheitlich ist. Die Ergeb-nisse helfen, die
Auswirkungen von oxidativem Stress auf Reproduktionsvor-gänge besser zu
verstehen und Maßnahmen der assistierten Reproduktion zu verbessern. Sie
wurden in der Fachzeitschrift „PLOS ONE“ veröffentlicht.

Auf ihrem Weg zur Eizelle sind Spermien oxidativem Stress ausgesetzt, der
unter anderem die Oxidation von Membranlipiden auslösen und so die Zel-len
in ihrer Struktur oder Funktionsweise schädigen kann. Anhand von Sperma
und Blut von Tierarten, die sich in ihrem Fortpflanzungssystem und in der
Art ihrer Ernährung unterscheiden (Hausrind, Hausschwein, Pferd,
Afrikanischer Löwe, Mensch) analysierte ein Team aus Spezialist:innen der
Reproduktionsbiologie und der Lipidbiochemie die Empfindlichkeit von
Spermien und roten Blutkörperchen gegenüber Oxidation sowie die Anhäu-fung
von schädlichen Produkten der Lipidoxidation. Darüber hinaus unter-suchte
das Team auch die Schutzkapazität der Samenflüssigkeit.

„Wenn die Lipideigenschaften von der Zellfunktion abhängig sind, würde man
Unterschiede im Lipid-Profil zwischen Spermien und roten Blutkörper-chen
erwarten. Bestimmt zuallererst die Ernährung die vorherrschenden Lipide in
den Membranen, wäre das Lipid-Profil in beiden Zelltypen einer Art eher
ähnlich“, sagt Karin Müller, Wissenschaftlerin am Leibniz-IZW. „Die
Ergebnisse sind wichtig, um Spermieneigenschaften bei noch nicht unter-
suchten Arten abschätzen und präventive Maßnahmen anpassen zu können, wenn
zur Arterhaltung Spermakonservierung und künstliche Besamung zum Einsatz
kommen sollen, bei denen der oxidative Stress für die Keimzellen durch den
Einfrierprozess nochmal erhöht ist.“

Das Forschungsteam fand heraus, dass die Lipidzusammensetzung von roten
Blutkörperchen verschiedener Arten relativ einheitlich ist. In der Zusam-
mensetzung der Lipide in Spermien und Samenflüssigkeit gibt es jedoch gro-
ße Unterschiede, wobei näher verwandte Arten wie Hausrind, Hausschwein und
Pferd Ähnlichkeiten im Lipidprofil aufweisen. „Diese Ergebnisse legen den
Schluss nahe, dass die Lipidzusammensetzung nicht durch die Art der
Ernährung, sondern durch die Verwandtschaft der Arten und durch funktio-
nelle Anforderungen an die Zellmembranen bestimmt wird“, sagt Ulrike
Jakop, ehemals Wissenschaftlerin am Leibniz-IZW. Einerseits muss die Zell-
membran von Spermien eine hohe Flexibilität aufweisen, um zunächst die
Bewegung der Keimzellen und später deren Verschmelzung mit der Eizelle zu
ermöglichen. Deshalb enthalten Spermienlipide zum Beispiel einen ho-hen
Anteil an mehrfach ungesättigten Fettsäuren, die allerdings besonders
anfällig gegenüber oxidativem Stress sind.  Andererseits muss die
Stabilität der Spermien bis zur Verschmelzung mit der Eizelle gewahrt
bleiben. Lö-wenspermien, die vom männlichen Partner weit vorne im
weiblichen Geni-taltrakt abgesetzt werden, haben beispielsweise einen
weiten Weg durch verschiedene Abschnitte des Genitaltraktes bis zur
Eizelle. Ihre Membranen bestehen aus weniger oxidationsempfindlichen
Esterlipiden und Sphingo-myelinen mit primär gesättigten Fettsäuren. Für
Bullenspermien, deren Membranen extrem oxidationsempfindliche,
ungesättigte Etherlipide (Plas-malogene) enthalten, haben sich offenbar
hocheffiziente Schutzmechanis-men im Sperma entwickelt. Wenn Lipide der
Spermienmembran oxidiert werden, entstehen unter anderem sogenannte
Lysolipide, deren Anhäufung die Integrität der Membran zerstören würde.
„Im Sperma aller untersuch-ten Arten wird die Ansammlung der schädlichen
Lysolipide weitgehend vermieden, indem von vorherein weniger empfindliche
Lipide vorkommen, Radikale rechtzeitig eliminiert und oxidierte Lipide
schnell abgebaut wer-den. Interessanterweise wurden insbesondere beim
Menschen Proben mit hohen Lysolipid-Konzentrationen im Sperma gefunden,
obwohl das Lipid-Profil weniger oxidationsempfindliche Lipide aufweist und
die Schutzme-chanismen sehr effektiv entwickelt sind“, erklärt Kathrin M.
Engel, Wissen-schaftlerin an der Universität Leipzig. „Vermutlich
verursachen Lifestyle-Faktoren einen hohen oxidativen Stress, der das
natürliche Portfolio an Schutzmechanismen überfordert.“

Weitere Untersuchungen werden helfen, individuelle Verschiebungen zwi-
schen oxidativem Stress und schützenden Faktoren bei Mensch und Tier zu
verstehen, sowie Maßnahmen der assistierten Reproduktion anzupassen.

Eine neue weltweit verbreitete Art von Archaea setzt Tonnen von Ammonium
in einem der größten Seen Europas um. Damit tragen die Mikroorganismen zur
Sicherheit der Trinkwasserversorgung von über fünf Millionen Menschen bei.
Das konnten Wissenschaftler*innen aus Braunschweig, Bremen und Konstanz
nachweisen. Ihre Ergebnisse haben sie jetzt in der Fachzeitschrift „The
ISME Journal“ der Nature Publishing Group veröffentlicht.

Pressemitteilung der Technischen Universität Braunschweig und des Leibniz-
Instituts DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH

Seen sind wichtig für die Trinkwasserversorgung, Binnenfischerei und als
Naherholungsgebiete. Eine Anreicherung von Ammonium würde diese
Ökosystemdienstleistungen gefährden. Gleichzeitig ist Ammonium ein
wichtiger Bestandteil landwirtschaftlicher Düngemittel, weshalb seine
Konzentrationen in der Umwelt dramatisch zugenommen hat und der globale
Stickstoffkreislauf als Ganzes aus dem Gleichgewicht geraten ist. Die
Überversorgung mit Nährstoffen (zum Beispiel Stickstoff) in Gewässern
führt beispielsweise zu einer Steigerung des Algenwachstums, somit auch zu
Sauerstoffmangel und in der Folge zu lebensfeindlichen Bedingungen für die
Pflanzen- und Tierwelt.

Nährstoffarme Seen mit großen Wasserkörpern – wie der Bodensee und viele
andere voralpine Seen – beherbergen in ihrer Tiefe große Populationen von
Archaea, einer speziellen Gruppe von Mikroorganismen. Man nahm bisher nur
an, dass diese Archaea an der Umwandlung von Ammonium zu Nitrat beteiligt
sind, das in Sedimenten und anderen sauerstoffarmen Habitaten weiter in
harmlosen Stickstoff (N2) – ein Hauptbestandteil der Luft – umgewandelt
wird.

Ein Team von Umweltmikrobiologen der Technischen Universität Braunschweig,
des Leibniz-Instituts DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und
Zellkulturen GmbH, des Max-Planck-Instituts für marine Mikrobiologie und
der Universität Konstanz konnte erstmalig nachweisen, dass diese Archaea
tatsächlich an der Ammoniumoxidation beteiligt sind. Sie konnten diese
Aktivität in einem der größten Seen Europas, dem Bodensee, quantifizieren.

Wie Mikroben den Stickstoffgehalt in Süßwasserökosystemen regulieren
Unser Planet ist zu einem Großteil mit Wasser bedeckt, jedoch sind davon
nur 2,5 Prozent Süßwasser. Rund 80 Prozent dieses Süßwassers stehen dem
Menschen nicht zur Verfügung, da es in Gletschern und den Polkappen
gespeichert ist. In der Europäischen Union stammen etwa 36 Prozent des
Trinkwassers aus Oberflächengewässern. Daher ist es wichtig zu verstehen,
wie diese Ökosystemleistung durch Umweltprozesse wie die sogenannte
mikrobielle Nitrifikation aufrechterhalten wird. Die Nitrifikation
verhindert eine Anreicherung von Ammonium und wandelt es über Nitrit zu
Nitrat um. Obwohl die Nitrifikation die Menge an anorganischem Stickstoff
(N) in Süßwasserökosystemen nicht direkt verändert, stellt sie eine
entscheidende Verbindung zwischen der Mineralisierung von organischem
Stickstoff oder der Ammoniumverschmutzung und seiner letztendlichen
Umwandlung zu harmlosem Stickstoff (N2) durch anaerobe Prozesse dar.

Die nun publizierten Ergebnisse zeigen, dass im Bodensee eine einzelne Art
von Archaea bis zu 1760 Tonnen N-Ammonium pro Jahr umsetzt. Das entspricht
elf Prozent der jährlichen von Algen produzierten Stickstoff-Biomasse.
Dabei bauen die neu entdeckten Archaea eine enorme Biomasse in der Tiefe
auf, die zwölf Prozent des jährlich vom pflanzlichen Plankton produzierten
organischen Kohlenstoffs entspricht.

Neuartige Archaea-Art für Ammoniumumwandlung verantwortlich
Mit Hilfe modernster Methoden aus der Umweltmikrobiologie und Biogeochemie
identifizierten die Wissenschaftler*innen eine neuartige Archaea-Art,
Candidatus Nitrosopumilus limneticus, die für die Ökosystemdienstleistung
der Ammoniumoxidation im Bodensee verantwortlich ist. Diese Art bildet mit
bis zu 39 Prozent aller Mikroorganismen riesige Populationen im
Tiefenwasser dieses großen Sees mit einer Fläche von 536 Quadratkilometern
aus.

Mittels Metagenomik und Metatranskriptomik konnte das Genom dieses
neuartigen Mikroorganismus aus der Umwelt gewonnen und seine Aktivität
über die Jahreszeiten verfolgt werden. Auf stabilen Isotopen basierende
Aktivitätsmessungen ergaben, dass diese einzelne Art für die Umwandlung
von Ammonium im Bereich von über 1000 Tonnen verantwortlich ist. Derzeit
bleibt noch ungeklärt, wie dieser neu entdeckte und in großen
Binnengewässern weitverbreitete Mikroorganismus auf Veränderungen durch
die Klimaerwärmung reagieren wird.

Dieses Jahr findet zusätzlich zum regulären Studieninformationstag noch
ein Informationsgespräch zum Schwerpunkt Bağlama an der Popakademie Baden-
Württemberg statt. Am Dienstag, 29. März 2022 von 18 bis 20 Uhr erhalten
Interessierte hier online einen genauen Einblick in den Schwerpunkt
Bağlama des Studiengangs Weltmusik B.A., der bei dieser Veranstaltung im
Fokus liegt.

Eröffnet wird die Veranstaltung von Prof. Udo Dahmen, Geschäftsführer und
Künstlerischer Direktor der Popakademie Baden-Württemberg. Anschließend
stellt Prof. Dr. David-Emil Wickström, Studiengangsleiter Weltmusik B.A.
und Popmusikdesign B.A., den Studiengang vor.

Danach informiert Kemal Dinç, Leiter Department Bağlama, über den
Schwerpunkt und gibt einen Einblick in die Inhalte und Anforderungen.
Umrahmt wird das rund zweistündige Informationsgespräch von musikalischen
Beiträgen, wodurch das Thema auch noch von der praktischen Seite
beleuchtet wird. Zudem sind auch die Bağlama-Dozierenden Erdem Şimşek und
Kenan Tülek anwesend. Zum Schluss gibt es die Möglichkeit für alle
Teilnehmenden, Fragen zu stellen.

Der Bachelor-Studiengang Weltmusik umfasst die Schwerpunktbereiche der
türkischen, arabischen und westafrikanischen Musik sowie deren Verbindung
zur Populären Musik sowohl in den Herkunftsländern, als auch in ihrer
kulturellen Weiterentwicklung in der hiesigen populären Kultur. Die
Bewerbungsfrist geht bis zum 30. April 2022.

Die Popakademie Baden-Württemberg ist Hochschuleinrichtung und
Kompetenz¬zentrum für die Musik- und Kreativwirtschaft und ihre
popkulturellen Szenen. Mit der Fokussierung ihres Studienangebots auf den
Bereich der Populären Musik - in wirtschaftlicher als auch künstlerischer
Hinsicht - offeriert sie eine akademische Ausbildung, die in Deutschlands
öffentlicher Hochschullandschaft einzigartig ist. Zahlreiche erfolgreiche
Karrieren von Musik- und Kreativschaffenden wurden hier begründet.
Parallel zu ihrer Funktion als Lehrinstitution realisiert die Popakademie
Baden-Württemberg als Kompetenzzentrum zahlreiche Projekte im regionalen,
nationalen und internationalen Zusammenhang.

Das Gespräch findet online per Zoom statt. Der Link ist hier zu finden:
https://www.popakademie.de

Mehr Infos zum Studiengang Weltmusik B.A.:
https://www.popakademie.de/de/studium/weltmusik-ba/inhalte/

Rock Tech Lithium hat eine Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer UMSICHT und
dem Anbieter für die Nachverfolgung von Lieferketten Circulor vereinbart.
Die deutsch-kanadische Firma, die ab 2024 Lithiumhydroxid an Hersteller
von Batterien für Elektroautos liefern will, veröffentlichte zuletzt
Baupläne für die erste europäische Lithiumfabrik (Konverter) in
Brandenburg. Diese soll nun auch die erste Fabrik der Branche werden, die
CO2-Neutralität und einen geschlossenen Materialkreislauf sowohl für
Lithium als auch wertvolle Nebenprodukte anstrebt.

Sowohl das Fraunhofer UMSICHT als auch Circulor setzen einen klaren Fokus
auf Nachhaltigkeit und verantwortungsvolle Beschaffung. Ziel der
Zusammenarbeit ist es, eine umfassende Transparenz der Wertschöpfungskette
des Lithiums zu erhalten – vom Rohmaterial, dem Spodumen, bis zum
Endprodukt, dem Lithiumhydroxid. Perspektivisch soll auch eine
Weiterverfolgung über die Batterie, ihren Lebenszyklus im Auto und die
Wiederverwertung möglich sein.

Damit trägt Rock Tech einen wesentlichen Teil zu einer ganzheitlichen
Betrachtung des ökologischen Fußabdrucks von Elektroautos bei.
Perspektivisch zielt das Unternehmen auch darauf ab, das produzierte
Lithium am Lebensende der Batterie wiederaufzubereiten. So will Rock Tech
den Kreislauf schließen und sich wiederum einen nachhaltigen Zugang zu dem
Rohstoff sichern.

Markus Brügmann, CEO von Rock Tech Lithium meinte dazu: »Mit der
ganzheitlichen Dokumentation unserer Wertschöpfungskette schaffen wir für
unsere Kunden einen entscheidenden Mehrwert. Sie haben jederzeit
Informationen über Herkunft und Umweltbilanz unseres Lithiumhydroxids.«
Auf Basis der Arbeit von Fraunhofer UMSICHT und Circulor wird Rock Tech
einen Materialpass für sein Produkt erstellen. Mit diesem nimmt das
Unternehmen die kommende EU-Batterieverordnung vorweg, die dafür sorgen
soll, dass Batterien über ihren gesamten Lebenszyklus nachhaltig sind.

Ökobilanzierung

Das Fraunhofer UMSICHT unterstützt Rock Tech bei der Erfassung aller
Material- und Energieströme sowie Berechnung der Ökobilanz der Prozesse
entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Dies beginnt bei dem Rohstoff
selbst und endet mit der Auslieferung des hochwertigen Lithiumhydroxids an
die Kunden. Auf Basis der gewonnenen Daten will Rock Tech den
Produktionsprozess bereits in der Planungsphase weiter optimieren – mit
dem Ziel, den Energiebedarf so weit wie möglich zu reduzieren.

Dazu meint Dr. Ilka Gehrke, Leiterin der Abteilung Umwelt und
Ressourcennutzung am Fraunhofer UMSICHT: »Eine umfangreiche Erfassung und
Analyse ihrer Daten erlaubt Rock Tech nicht nur die Produktion von
Lithiumhydroxid nachhaltiger zu gestalten, sondern unterstützt auch dabei,
spätere Prozessoptimierungen so energie- und umweltschonend wie möglich
umzusetzen.« Das Fraunhofer UMSICHT ist auf die Bereiche klimaneutrale
Energiesysteme, ressourceneffiziente Prozesse und zirkuläre Produkte
spezialisiert und leistet so konkrete Beiträge zum Erreichen der 17
nachhaltigen Entwicklungsziele (SDGs) der Vereinten Nationen. An dem
Oberhausener Forschungsinstitut werden innovative, industriell umsetzbare
Technologien, Produkte und Services für die zirkuläre Wirtschaft
entwickelt. Die Fraunhofer-Gesellschaft ist mit insgesamt über 30 000
Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern die größte Organisation für angewandte
Forschungs- und Entwicklungsdienstleistungen in Europa.

Umfassende Transparenz

Circulor bietet Rock Tech die Rückverfolgbarkeit des Lithiums von der Mine
in Kanada bis hin zur Lithiumhydroxid-Anlage in Deutschland an. Das
britische Green-Tech-Unternehmen verfolgt Rohstoffe mittels einer
Software-Lösung in Echtzeit, selbst dann, wenn sie – wie bei Lithium –
ihren physikalischen Zustand ändern. Weiterhin bietet Circulor auch die
Rückverfolgbarkeit von in der Lieferkette entstehenden CO₂-Emissionen an,
was es Rock Tech ermöglicht, diese in jeder Phase des Lieferprozesses zu
analysieren und zu verwalten.

»Wir bei Circulor sind stolz auf diese Zusammenarbeit. Rock Tech ist
dadurch in der Lage, Lithium mit einer eindeutig nachweisbaren Herkunft
und klaren Informationen über verursachte CO₂- Emissionen auf den Markt zu
bringen«, erklärt Douglas Johnson-Poensgen, CEO und Gründer von Circulor.
»Da sich die Automobilindustrie schon jetzt auf die EU-Batterierichtlinie
und die Bestimmungen des Batteriepasses vorbereitet, sind diejenigen, die
solch nachhaltige Praktiken nachweisen können, klar im Vorteil.« Circulor
ist der führende Anbieter für nachhaltige Rückverfolgbarkeit von
Lieferketten. Zu den Kunden des britisch-deutschen Unternehmens gehören
unter anderem Volvo Cars, Polestar, Jaguar Land Rover, BHP und Boeing.

Gleichzeitig ist die digitalisierte Bereitstellung der Material- und
Energieströme Voraussetzung für eine wirtschaftliche Wiederaufbereitung
von Batterien. Ziel von Rock Tech Lithium ist es, der erste Anbieter von
Lithiumhydroxid in einem geschlossenen Kreislauf zu werden. Momentan wird
weltweit lediglich ein Prozent des Lithiums aus Batterien recycelt. Das
deutsch-kanadische Unternehmen will spätestens im Jahr 2030 bei der
Herstellung von Lithiumhydroxid in Batteriequalität 50 Prozent
wiederaufbereitete Materialien aus Altbatterien verwenden.