„Unsere Natur ist voller Superhelden. Finde sie.“

Gut, dass der Gecko kein Elefant ist

Wie kann es sein, dass der Gecko die Decke entlangläuft und nicht runterfällt? Und warum kann das ein Elefant nicht? Besondere Fähigkeiten von Tieren faszinieren Biolog*innen wie Dennis aus Kiel. Mit seinem Team hat er sich die Füße von Geckos ganz genau angeschaut und ist zu überraschenden Ergebnissen gekommen.

„Biologie macht nicht Feierabend.“

Ausbildung – Ab hier beginnt der Abschnitt Ausbildung

Fakten, Fakten, Fakten – die Lehre vom Leben

Biologie ist die „Lehre vom Leben“ oder alternativ die „Lehre von der belebten Natur“. Der Begriff setzt sich aus den griechischen Worten bios (=Leben) und logos (=Wissenschaft) zusammen. Im Mittelpunkt stehen dabei die Untersuchungen von Tieren, Pflanzen und Organismen. Die Fachbereiche sind dabei höchst unterschiedlich. Sie reichen von der Anthropologie (Lehre vom Menschen) über die Genetik (Lehre vom Erbgut) bis zur Zoologie.

Hang loose

Mit dem Laser-Mikroskop hat Dennis die Möglichkeit, unterschiedliche Materialstrukturen bei Organismen sichtbar zu machen. Je nach Beschaffenheit reflektieren sie das einfallende Laserlicht in unterschiedlichen Farben.
Laserstrahlen sind hochkonzentriertes Licht. Das Mikroskop lässt damit richtig tief blicken. Im Labor muss es dafür allerdings dunkel sein, damit kein Lichteinfall das Bild von den Proben stört.
Die Biolog*innen vermessen ihre Forschungsobjekte nach allen Regeln der Kunst. Kunstvoll sind dann auch die Ergebnisse aus dem 3-D-Drucker. Dennis gefällt der originalgetreue Frosch aus dem Drucker besonders gut.
Die Bionik-Studierenden üben mit dem Gecko-Tape. Besonders beliebt ist dabei das „Handy-Hanteln“. Dabei finden sie im praktischen Versuch heraus, wie viel Gecko-Tape notwendig ist, um damit ein Smartphone hochzuheben.
Ein winziges Stück Gecko-Tape reicht schon aus, um eine Glasplatte fest mit dem Smartphone-Display zu verbinden und so das Gerät zuverlässig hochhalten zu können.
Science-Fiction im Bionik-Labor: Mit dem 3D-Measure-Mikroskop untersucht Dennis ein Muschel-Seepocken-Gebilde. Er kann auf diese Weise viele räumliche Details der Bewuchsstruktur erfassen und vermessen. Die Bilder sehen dabei abgefahren spacig aus.

Biolog*in

Berufsprofil

Die Biologie befasst sich als Naturwissenschaft mit den Lebewesen und Pflanzen der Erde. Die biologische Forschung liefert Erkenntnisse über den Aufbau der Natur und hilft den Menschen, die Natur und das Leben besser zu verstehen. Das Fach wird an deutschen Universitäten als Bachelor– und Masterstudiengang angeboten. Biologie lässt sich aber auch auf Lehramt studieren. Durch die Verknüpfung von theoretischen Studieninhalten und praktischen Laborarbeiten sowie Experimenten ist ein Biologiestudium sehr abwechslungsreich und bietet gute Zukunftschancen.

Voraussetzungen

Biologie wird an deutschen Universitäten als Bachelor- und Masterstudiengang angeboten. Biologie lässt sich aber auch auf Lehramt studieren. Voraussetzung ist das (Fach-)Abitur. Im Studium ist eine breite Interessenslage gefragt: dazu gehören neben Biologie und Chemie auch Physik und Mathematik. Wichtig sind auch Englisch-Sprachkenntnisse. Zum einen wegen der englischsprachigen Fachliteratur, zum anderen weil die meisten IT-Systeme in den Forschungseinrichtungen darauf basieren. Bei den meisten Biologie-Studiengängen gehören Tierversuche ebenso zum Lehrplan wie Sezierkurse. Dies sollte mit den eigenen ethischen Vorstellungen vereinbar sein.

Verdienstmöglichkeiten

Das Einstiegsgehalt für Biolog*innen liegt im Schnitt bei zirka 3.100 Euro (brutto) monatlich.
Das individuelle Gehalt hängt dabei stark davon ab, wie die Naturwissenschaftler*innen ins Arbeitsleben einsteigen. Im Öffentlichen Dienst liegt das Einstiegsgehalt meist im Bereich von 2.600 bis 3.300 Euro (brutto) pro Monat. In der freien Wirtschaft sind zum Teil deutlich höhere Einstiegsgehälter möglich. Dabei gilt die Faustregel: Je höher die Anzahl der Mitarbeiter*innen, desto höher die Löhne.

Das Durchschnittsgehalt von Biolog*innen aus verschiedenen Branchen mit unterschiedlich langer Berufserfahrung liegt nach „Gehaltscheck“ bei knapp über 40.000 Euro Jahresgehalt und circa 3.800 Euro zusätzlicher Extras pro Jahr.

Greening-Potenziale

Biolog*innen sind vielseitig einsetzbar. Einstiegsmöglichkeiten ergeben sich unter anderem in den Agrarwissenschaften, in der Lebensmittelwirtschaft, in der Umweltberatung und im Umweltmanagement, in den Biowissenschaften oder der Mikrobiologie. Die Natur strebt in der Evolution immer nach Energie- und Ressourcenoptimierung. Dieses Prinzip immer wieder zu verstehen und in neue Anwendungszusammenhänge zu übertragen, bietet hohes Greening-Potenzial für biologische Arbeiten.

Mehr Azubis mit grünen Jobs

Greening – Ab hier beginnt der Abschnitt Greening

Licht aus – Spot an: In dem Raum, in dem das Lasermikroskop steht, muss es dunkel sein. Denn hier haben Laserstrahlen Vorrang. Mit diesem gebündelten Licht „beschießen“ die Wissenschaftler*innen eine Probe, zum Beispiel einen Insektenflügel. Anhand der Reflexion können sie die Beschaffenheit und die unterschiedlichen Materialien sichtbar machen und vermessen. So lassen sich wertvolle Erkenntnisse über die speziellen nachhaltigen Funktionsweisen des Insektenflügels gewinnen und möglicherweise „nachbauen“.

Froschperspektive

Wie schafft es ein Frosch, eine Fliege zu fangen? Wie ist dafür seine Zunge aufgebaut, welche Sekrete und welche Mechanik nutzt er dabei? Es sind Fragen wie diese, die für Dennis die Faszination der Biologie ausmachen: „Wir wollen verstehen, was den Frosch so effizient macht, und diese Prinzipien, wenn möglich, in nachhaltige technische Lösungen übertragen.“

Vermessung der Welt

„Wir haben nur eine Welt. Auch spätere Generationen sollen darin noch angenehm und akzeptabel leben können.“

Greening-Effekte

Die Natur ist für Biolog*innen eine endlose Quelle der Inspiration für nachhaltige Innovationen. Auch wenn sich die Wissenschaft dank neuer Methoden und technologischen Fortschritts immer weiterentwickelt hat, bleibt vieles ungeklärt. Für Dennis heißt dies: Die Spielwiese für seine Forschungen ist riesengroß. „Und es gibt auch für kommende Generationen viel zu tun. Vieles, was wir heute als Problem beschreiben, kann vielleicht erst übermorgen gelöst werden. Es kommt wie immer darauf an, den ersten Schritt zu tun.“

#ImGrünenBereich

Bionik – Ab hier beginnt der Abschnitt Bionik

Vor etwa 20 Jahren haben Professor Stanislav Gorb und seine jungen, internationalen Wissenschaftler*innen von der Uni Kiel angefangen, dem Gecko ganz genau auf die Füße zu schauen. Wie bei Fliegen und anderen Insekten sind sie bei den Echsen auf ganz spezielle Haftungsstrukturen an den „Fußsohlen“ gestoßen. Diese ermöglichen es den Tieren, Erstaunliches zu tun: Wände hochkrabbeln, an der Decke „kleben“, übers Wasser laufen. Mit Partnern aus der Industrie haben sie daraus unterschiedliche praktische Anwendungen, wie das „Gecko-Tape“, gemacht.

Füßeln für den Fortschritt

„Bionik ist ein dünnes Sandwich mit ganz viel Biologie davor und ganz viel Ingenieurwissenschaft dahinter.“

Das Gecko® Tape im Detail

Das Vorbild

Die Füße eines Gecko von unten durch eine Glasscheibe betrachtet

Geckos gehören zur Familie der Schuppenkriechtiere. Sie bevölkern wegen ihrer hervorragenden Anpassungsfähigkeit seit etwa 50 Millionen Jahren die Erde und haben verschiedenste Lebensräume erobert. Trotz eines Gewichts von 50 bis 100 Gramm können sie problemlos glatte Wände hochlaufen und sogar an der Decke „kleben“. Damit haben sie klare Vorteile gegenüber Nahrungskonkurrenten – sowohl was die Nahrungssuche als auch was die Fluchtmöglichkeiten betrifft.

So funktioniert’s

Milliarden von Nanohärchen am Gecko-Fuß sind das Geheimnis seiner außergewöhnlichen Haftkraft. Physikalisch beruht die Haftwirkung auf der zwischenmolekularen Van-der-Waals-Kraft – die elektrostatische Interaktion bewirkt eine intermolekulare Anziehung ähnlich der eines Magneten. Dazu kommt noch die Kapillarkraft. Eine mit den Nanohärchen bestückte Briefmarke könnte einen Ziegelstein halten.

Das Ergebnis

Das Kieler Forschungsteam kam der Funktionsweise des Gecko-Fußes durch mikroskopische Untersuchungen und weitere Versuche auf die Spur und entwickelte nach dem Gecko-Vorbild eine Silikon-Folie, die in der Wissenschaft genauso wie in der Industrie für Aufsehen sorgt. Gecko®-Tape haftet auf glatten, unebenen, rutschigen, feuchten Oberflächen und sogar auf Menschenhaut. Dafür sorgen 29.000 mikroskopisch kleine Elemente pro Quadratzentimeter. Die Dicke der Gecko®-Tape-Silikonfolie beträgt 0,34 Millimeter.

Kleben neu erfunden

Geckos verblüffen durch die hohe Haftkraft ihrer Füße: sowohl auf allen glatten wie auch auf feuchten und rutschigen Oberflächen. Und das alles ganz ohne Kleber. Die rückstandslose Haftung funktioniert immer. Sie ist reine Physik. Forscher haben dies zum Vorbild für das Gecko®-Tape genommen. Das hält bombig, ist abwaschbar und beliebig oft wiederverwendbar.