Biochemische Verfahren selbst durchführen und neue Bereiche der Biologie kennenlernen

Das Wichtigste zuerst: Es ist keine Voraussetzung, im Bio-LK zu sein – hier geht es um persönliches Interesse und außerschulisches Engagement! Die Internationale Biologie-Olympiade (IBO) ist ein jährlich ausgetragener Schülerwettbewerb, der aus insgesamt vier Runden besteht. Die vier besten deutschen Schüler dürfen nach erfolgreich gemeisterten schriftlichen Wissenstests und praktischer Laborarbeit zur letzten Runde in das Austragungsland der jeweiligen Olympiade. Dieses Jahr ist dies Japan (Nagasaki).

Ich habe es in meiner ersten Teilnahme dieses Jahr bis in die zweite Runde geschafft und durfte als eine der zehn besten Schülerinnen und Schüler aus Hessen für vier Tage an der TU Darmstadt ein Landesseminar besuchen. Betreut wurde ich die gesamte Zeit über von Dr. Dietmar von der Ahe, der an der Steinmühle Ansprechpartner für Schülerwettbewerbe im Bereich der Biologie ist.

Anforderungen über Schulniveau

In der ersten Runde werden vier offene Aufgaben aus allen Bereichen der Biologie gestellt. Die Anforderungen liegen über dem Schulniveau, doch zur Bearbeitung darf jegliche Fachliteratur verwendet werden. Die abgegebenen Lösungen in Form einer Hausarbeit werden vom betreuenden Lehrer kontrolliert. Für mich war die Entscheidung, an der Biologie-Olympiade teilzunehmen, nicht an die Erwartung gebunden, unbedingt in die dritte und vierte Runde zu kommen. Primär wollte ich die Möglichkeit nutzen, anspruchsvollere Aufgaben im Bereich der Biologie zu testen, da ich ein Medizinstudium nach meinem Abitur anstrebe und mich gerne neu herausfordere.

Für die erste Runde muss ein größerer Zeitaufwand eingeplant werden, doch für mich hat es sich gelohnt, sowohl neues Wissen in den Bereichen Botanik, Genetik, Zoologie, Physiologie, Systematik und Biochemie zu erlangen, als auch zu üben, eine wissenschaftliche Arbeit zu verfassen.

Etwa die Hälfte aller Teilnehmer schafften es dieses Jahr in die zweite Runde. In etwa zwei Stunden sollten hier 30 Multiple-Choice und acht komplexere Aufgaben gelöst werden. Eine sinnvolle Vorbereitung für diesen sehr anspruchsvollen Test bieten hier die zugänglichen Quellen auf der Website der IBO oder auch Klausuren der letzten Jahre, um sich mit dem Format vertraut zu machen. Insgesamt kann ich sagen, dass es für diese Runde keine ganz sichere Vorbereitung gibt, da die Fragen teilweise Anforderungen stellen, die selbst Biologielehrer*innen mit Biologiestudium herausfordern.

Präsentation als Abschluss

Die besten 10 hessischen Teilnehmer der zweiten Runde werden dann als „Belohnung für ihre erbrachte Leistung“ nach Darmstadt eingeladen. In Zweierteams durften wir unter Anleitung und Betreuung eines Dozenten Bakterienkulturen anlegen, deren Wachstum messen und aufzeichnen und biochemische Verfahren wie Plasmidisolierung, Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und Gelelektrophorese selbst durchführen. An einem der vier Tage wurde uns ermöglicht, in Kleingruppen andere Bereiche der Biologie kennenzulernen und aktiv komplexere Arbeitsweisen der Biologie auszuprobieren. Neben den Themen Neurophysiologie (Aktionspotenziale an Neuronen messen), Fluoreszenz- und Elektronenmikroskopie (Funktionsweise kennenlernen und testen) und RNA-Methoden (Western Blotting) gab es auch Life Cell Imaging. Meine Erfahrungen in dem Bereich der Lebendzellmikroskopie waren sehr positiv, da wir sehr gut angeleitet wurden und der zuständige Professor sich sogar persönlich Zeit genommen hatte, unsere Fragen zu beantworten. Den gemeinsamen Abschluss bildeten kurze Präsentationen der jeweiligen Kleingruppen über ihre Erkenntnisse der Einzelversuche.

Die Arbeit im Labor der TU Darmstadt hat mich sehr positiv überrascht und da das Praktikum ohne Leistungsbewertung stattfindet, kann ich es wirklich nur empfehlen!

Ermutigung zur Teilnahme

An alle interessierten Schüler*innen der Oberstufe: Wenn Du Dir dieses Jahr also auch die Chance geben möchtest, Dich herauszufordern und mit der Teilnahme nicht nur Nachweise für Deine Qualifizierung im Fach Biologie zu sammeln, sondern auch praktisch im Labor einer Universität mit Anweisung eines professionellen Dozenten zu arbeiten, sprich deine*n Biologielehrer*in an und beginne schon im April mit den Aufgaben der ersten Runde für die diesjährige Biologie-Olympiade! Viel Spaß und Erfolg! (Meine Ergebnisse: 1. Runde: Platz 13 in Hessen, Platz 182 von 1165 in Deutschland; 2. Runde: Platz 6 in Hessen, Platz 54 von 518 in Deutschland)

(Carolin Mauersberger)

Mit insgesamt sechs Projekten ging die Steinmühle in diesem Jahr auf dem Regionalwettbewerben in Lollar und Kassel an den Start. Gleich drei Teams erreichten erste Plätze und haben sich damit für die Landeswettbewerbe in Darmstadt und Kassel in der Kategorie “Schüler experimentieren” qualifiziert. Drei Teams erarbeiteten sich einen Sonderpreis.

Bemerkenswert ist die Beteiligung von Teams aus verschiedenen Jahrgangsstufen – von der Unterstufe bis zur Oberstufe. Zwei Mal war die Klasse 6 vertreten, je ein Mal die Klassen 8, 9,11 und 13. Bunt gemischt auch die Fachbereiche: Geforscht und experimentiert wurde drei Mal in Biologie und je ein Mal in Chemie, Physik und Geo- und Raumwissenschaften.

Leonard Berger, Mats Egbring und Leontin Schmidt waren die Sechstklässler, die im Wettbewerb “Schüler experimentieren” unter Betreuung der Lehrkräfte Dr. Jutta Töhl-Borsdorf und Dr. Dietmar von der Ahe Platz 1 in den Geo- und Raumwissenschaften belegten und zusätzlich den Sonderpreis Umwelttechnik mit nach Hause nahmen. Sie verglichen Öko-Äcker mit normalen Äckern. Dabei hatten sie insgesamt fast 20 Bodenproben untersucht und festgestellt, dass Öko-Äcker sowohl durch niedrige Nitratgehalte als auch durch die Fähigkeit, Nährstoffe zu binden und wieder freizusetzen, punkten können. Konventionelle Äcker und besonders mit Gülle gedüngte Äcker wiesen fast durchgehend bedenkliche Nitrat- und auch Nitritgehalte auf. Das Thema, die Arbeit und ihre Ergebnisse fand die Jury die höchstmögliche Platzierung wert. Nun geht es als nächstes zum Landeswettbewerb nach Kassel.

Zu wenig Sauerstoff im Schuh

Morten Köhler, Benjamin Schul, Joshua Wieder aus Klasse 9 gingen der Frage nach, warum Wärmepads in Skischuhen nicht funktionieren. Die drei Schüler hatten auf der Skifreizeit der Steinmühle kalte Füße bekommen und bemerkt, dass Wärmepads für Füße, die Abhilfe schaffen sollen, nur ganz schlecht funktionieren. Sie gingen der chemischen Reaktion auf den Grund und fanden unter anderem durch Messung von Temperatur- und Sauerstoffkurven, dass in Skischuhen einfach zu wenig Sauerstoff enthalten ist. Dadurch kommt die gewünschte Reaktion schnell zum Erliegen.

Unter Betreuung von Lehrerin Dr. Jutta Töhl-Borsdorf nutzten sie mit Smartphone gesteuerte Temperatursensoren und eine mit einem Arduino gesteuerte Sauerstoffsonde. Arduinos-Microcontroler-Boards wurden an der Steinmühle von Malte Klimczak im Wahlunterricht Technik erstmals eingeführt und konnten hier auch für chemische Problemstellungen eingesetzt werden. Auch diese drei Schüler erreichten einen 1. Platz in Chemie für das beste interdisziplinäre Projekt und dürfen sich auf den Landeswettbewerb in Darmstadt freuen.

Wie Mehlkäfer Styropor “abbauen”

Clara Müller, Marie Englert und Jennifer Weber aus der Jahrgangsstufe 11 gingen unter Betreuung von Dr. Dietmar von der Ahe der Frage nach, ob Bakterien der Darmflora von Mehlkäferlarven am Abbau von Styropor beteiligt sind. Die Schülerinnen haben das Fressverhalten der Mehlkäferlarven (Tenebrio molitor) unter verschiedenen Bedingungen beobachtet. Mit molekularbiologischen Methoden (PCR, genomische und PCR DNA-Isolierung, Quantifizierung der DNA mit Fotometer, Gelelektrophorese, 16S RNA-Gensequenzierung durch die Firma eurofins genomics, Ebersberg) haben sie 230 verschiedene Bakterienklone aus der Darmflora der Larven auf ihre Verwandtschaftsverhältnisse und auf Styrol-Abbau untersucht. Dabei fanden sie mehrere Bakterienklone aus der Familie der Enterobacteriaceae, die den Kunststoff in einer Nährlösung abbauen können. Das Genom einer dieser Klone (Klon Nr. 43) wurde im Auftrag von der Firma eurofins genomics vollständig sequenziert (ca. 6 Millionen Basenpaare) um dann im Genom nach kodierenden Regionen für Enzyme zu fahnden, die am Styrol-Abbau beteiligt sein könnten. Die Schülerinnen haben auch einen möglichen Mechanismus für den chemischen Ablauf des Styrol-Abbaus vorgestellt. Als Sonderpreis erhielt das Trio ein Jahresabo der Fachzeitschrift “Bild der Wissenschaft”.

Durch Wettbewerb Kontakt zur Uni

Ronja Rosenkranz aus der 13. Klasse konnte die Jury im Bereich Physik überzeugen. Sie erforschte, wie es zu Stimmveränderungen beim Einatmen von Helium kommt. Schüler*innen stellten sich diese Frage im NaUnt-Kurs der Klasse 5 von Lehrerin Dr. Jutta Töhl-Borsdorf. Ronja merkte schnell, dass die fast überall zu lesende Erklärung nur zum Teil richtig ist und das Phänomen viel komplexer ist als gedacht. Sie entwickelte verschiedene Versuchsapparaturen, um der Sache auf den Grund zu gehen. Die Jury betonte besonders die sehr wissenschaftliche Herangehensweise an diese Fragestellung. Durch den Wettbewerb ergaben sich schnell Kontakte zur Universität Marburg, so dass inzwischen Messungen in der Phoniatrie möglich wurden. Der 1. Platz in Physik für dieses Projekt und der Sonderpreis für Akustik bedeuten für Ronja Rosenkranz ebenfalls eine Qualifizierung für den Landeswettbewerb in Darmstadt.

Was dem Regenwurm gefällt

Mögliche Auswirkungen des Regenwurms auf Boden und Klima untersuchten beim Wettbewerb “Schüler experimentieren” unter Leitung von Dr. Dietmar von der Ahe die jungen Forscherinnen Teresa Dinges (Klasse 6b) und Sophia Rogosch (6c). Die Schülerinnen haben in diesem Projekt das Verhalten des heimischen Regenwurms Lumbricus terrestris und die Wechselwirkung mit den Bodenbakterien unter die Lupe genommen. Dabei haben sie herausgefunden:

• die Bodenart, die der Regenwurm bevorzugt
• welche Bodeneigenschaften er meidet (pH-Wert, Kalk-, Sandboden etc.)
• dass der Regenwurm deutliche Mengen des Klimagases CO2 im Boden erzeugt, in Wechselwirkung mit den Bodenbakterien.
• dass die im Boden vorhandenen Bakterienfamilien sich von jenen im Kot der Regenwürmer vorzufindenden Bakterien unterscheiden.

Das Milieu der Pferdehaut

Das “Leben auf der Pferdehaut” wollten Silas Krüger und Jan Vollmer (beide Klasse 8c) genauer kennenlernen. Die Schüler haben mit Betreuung durch Dr. Dietmar von der Ahe verschiedene Hautgebiete von zwei Pferden (Haut, Ohrmuschel, Nase, Maul) auf Besiedlung mit Bakterien untersucht, das sogenannte Mikrobiom. Dabei haben sie herausgefunden, dass das Sommermikrobiom sich vom Wintermikrobiom deutlich unterscheidet, d. h. im Sommer sind andere Bakterienfamilien auf den verschiedenen Hautgebieten zu finden als im Winter. Das entspricht den unterschiedlichen Hautfunktionen unter verschiedenen klimatischen Bedingungen.

Den fehlenden Schulbetrieb an einem Wochenende nutzte die deutsche Musikband “JUNO17” dafür, im Forum der Steinmühle Teile ihres neuen Albums aufzunehmen.

Diese außergewöhnliche Saal-Belegung hat Geschichte. Die Band, präsent mit vielen Fans in allen sozialen Netzwerken, existiert seit 2015. Ihre Mitglieder sind Philipp Hofmann (Gesang), Philipp Stauzebach (Gitarre), Joscha Mengel (Bass) und Sebastian Schmitt (Schlagzeug). Gitarrist Philipp Stauzebach aus Marburg war selbst Schüler der Steinmühle. Vor 13 Jahren machte er hier sein Abitur.

2016 feierte die Gruppe in Deutschland ihren TV-Erfolg, als sie bei der Promi Big Brother Staffel mit ihrer Nummer “Rebellen” den Titelsong stellte. Seit dieser Zeit sind die Musiker vor allem in Russland aktiv. Dort haben sie sich eine große Fanbase erspielt und sind mittlerweile aus einschlägig bekannten Musiksendungen sowie den Lineups großer Festivals nicht mehr wegzudenken. Mit ihrer Coverversion des alten russischen Anti-Kriegsliedes „Beri Shinel, poschli damoj“, im Original von Bulat Okudzhava, haben sie sich im Mai 2019 am Tag des Sieges (09. Mai) einem russischen Millionenpublikum im Fernsehen präsentiert und reisen seitdem 5-6 mal im Jahr nach Russland. “Wir lernen alle fleißig russisch,” sagte Sänger Philipp Hofmann auf die Frage, wie es für ihn und seine Kollegen mit der Verständigung laufe. “Aber von Können kann noch keine Rede sein.”

Gitarrist Philipp Stauzebach aus Marburg schwärmt noch immer von der musikalischen Förderung, die er zu jeder Zeit in der Steinmühle erfahren habe. Der Kontakt zu seiner früheren Schule, insbesondere zu Schulleiter Björn Gemmer, ist bis heute nicht abgerissen und der Sound des Forums war für Stauzebach ein Grund, Teile des neuen Albums genau an diesem Ort aufzunehmen, wo musikalisch quasi alles für ihn begann.

(Angela Heinemann)

Zwischen Anfang Dezember und Mitte Januar fand die erste Runde der 17. Internationalen Junior Science Olympiade statt. Hier hatten Kinder und Jugendliche bis 15 Jahre die Gelegenheit, Experimente zu einem bestimmten Themenbereich – dieses Jahr zum Thema „Tinte“ – zu bearbeiten, zu dokumentieren und zu analysieren. Dieser Wettbewerb bietet den Schülerinnen und Schülern einen Einstieg in den MINT-Bereich (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik) ohne große Hürden und soll besonders im fächerübergreifenden Zusammenhang das Interesse am forschenden Lernen, weit über den normalen Schulstoff hinaus, wecken.

Der Aufgabe stellten sich an der Steinmühle unter Leitung ihrer NaUnt-Lehrerin Julia Riemenschneider insgesamt 10 Schüler*innen, nämlich Liliane Albrecht, Mats Egbring, Maximilian Glock, Lilian Gräser, Max Krug, Antonia Kurlinsky, Stella Preiß, Konrad Rothmann, Jonathan Wolff und Philipp Zielen. Parallel zum Unterricht arbeiteten sie sehr motiviert an den Experimenten, die sie nur mit Alltagsmaterialien durchführten und dokumentierten. Die Aufgaben stellten besonders für die beinahe Jüngsten des Wettbewerbs eine sehr hohe Herausforderung dar. Trotz allem konnten sie die Experimente erfolgreich selbstständig bewältigen und zeigten so auch schon große Begeisterung für den MINT- Bereich.
Julia Riemenschneider