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Prof.Dr.Dr.h.c.

Das größte zusammenhängende Waldgebiet der Erde befindet sich in Russland. Russland verfügt heute über 22 Prozent der mit Wald bewachsenen Fläche und über 21 Prozent des Holzvorrats weltweit. Es war und ist folgerichtig, für die Bewirtschaftung dieser Naturressource Fachleute auszubilden. Auf Erlass und in Gegenwart von Zar Alexander I. wurde bereits am 19. Mai 1803 das St. Petersburger Forstinstitut gegründet. Viele der Lehrkräfte waren in den Anfangsjahren Deutsche oder hatten einen engen Bezug zu Deutschland; Deutsch war über lange Zeit die wichtigste Fremdsprache im russischen Reich.


<h2>Chemiker an der Forsttechnischen Akademie</h2>
Die besondere Bedeutung der chemischen Ausbildung begann mit der Berufung des Chemikers Alexander Borodin (1833 — 1887) im Jahr 1862. Er gehörte zu den berühmten Petersburger Chemikern, Dimitri Mendelejew, Alexander Butlerov und Nikolai Zinin. Borodin war zudem Komponist; Weltruhm erlangte er unter anderem durch die Oper “Fürst Igor”. Borodin war gerade von einem dreijährigen Studienaufenthalt in Europa zurückgekehrt, unter anderem war er bei Bunsen und Erlenmeyer in Heidelberg gewesen.
Von wesentlicher Bedeutung für die Entwicklung der Chemie an der Forsttechnischen Akademie St. Petersburg war das Wirken von Vasiliy Krestinskij (1882 — 1939). Er war Mitglied der Deutschen Chemischen Gesellschaft und setzte von 1929 bis 1939 nach einem Studienaufenthalt an der Universität Göttingen bei Otto Wallach seine Arbeiten über Terpene an der Forsttechnischen Akademie fort.
Hervorzuheben ist auch das Wirken von Nikolai Nikitin, der unter anderem auch im Jahr 1923 zu einem Studienaufenthalt bei Gustav Tammann an der Universität Göttingen war und dessen Fachbuch “Chemie des Holzes” im Jahr 1955 im Akademie-Verlag Berlin in deutscher Sprache erschien.
Chemiker haben über viele Jahre die Forsttechnische Akademie als Rektoren geleitet: von 1952 bis 1963 Vladimir Nikitin, von 1964 bis 1973 Viktor Sharkow und von 1973 bis 1985 Alexei Kiprianov.
Wesentliche Grundlagen zur chemischen Nutzung der Waldprodukte wurden in St. Petersburg ausgearbeitet: Prozesse für die Zellstoff- und Papierindustrie, für die Holzhydrolyse und die mikrobiologische Weiterverarbeitung der erhaltenen Zuckerlösungen, für die thermochemische Holzveredlung, für die Nutzung der Grünmasse der Bäume sowie für die Span- und Faserplattenindustrie.


<h2>Michail Zarubin und die Kooperation mit Tharandt</h2>
Unter den Chemikern aus neuerer Zeit an der Forsttechnischen Akademie ragt Michail Zarubin heraus. Am 10. Dezember begeht er seinen 85. Geburtstag und nimmt immer noch aktiv am akademischen Leben teil. Zarubin war seit dem Jahr 1962 Dozent an der chemischen Fakultät der Forsttechnischen Akademie und leitete dort seit 1972 die Professur für organische Chemie. Neben seiner wissenschaftlichen Arbeit engagierte er sich für die internationale Zusammenarbeit. So war er unter anderem von 1967 bis 1971 am Institut für Erdöl und Erdgas in Algier tätig und hatte hier auch eine Gastprofessur. Von 1984 bis 1992 leitete er ein französisch-russisches Forschungsprojekt zu holzchemischen Verfahren; in Grenoble war er ebenfalls Gastprofessor. Seit dem Jahr 1990 ist er Vorsitzender der Expertenkommission zur Chemie der pflanzlichen Ressourcen bei der Unesco. Mehrfach besuchte er die TU Dresden und das Institut für Pflanzenchemie in Tharandt, etwa zu einem internationalen Symposium der Akademie der Wissenschaften der DDR und der TU Dresden im Jahr 1980, als er über Veränderungen am Lignin bei der oxidativen Delignifizierung des Holzes sprach.
Dass — besonders in den 1960er bis 1990er Jahren — ein intensiver Austausch zwischen der chemisch-technischen Fakultät der Staatlichen Forsttechnischen Akademie St. Petersburg und dem Institut für Pflanzenchemie der TU Dresden in Tharandt stattfand, war kein Zufall. In Tharandt, wo Julius Stöckhardt Mitte des 19. Jahrhunderts gelehrt hatte [Nachr. Chem. 2008, 56, 1253], besaß die Chemie im Vergleich zu anderen akademischen forstlichen Bildungsstätten in Deutschland einen hohen Stellenwert. Stöckhardts “Schule der Chemie” war das Standard-Lehrwerk für die chemische Ausbildung im 19. Jahrhundert; er war damals führend in der Agrikulturchemie und der Rauchschadens-(Immissions-)Forschung. In der Folge haben die Nachfolger bis heute wesentliche Beiträge zur Forst-, Holz- und Umweltchemie meist in Zusammenarbeit mit anderen Forschungseinrichtungen und der Industrie erarbeitet und in der Lehre viele Studenten aus verschiedenen Fachrichtungen in diese Spezialgebiete der angewandten Chemie eingeführt.


<h2>Die Chemie an der Forsttechnischen Akademie heute</h2>
Michail Zarubin war von 1980 bis 1985 Dekan der chemisch-technologischen Fakultät und von 1985 bis 1996 Prorektor für Lehre der St. Petersburger Staatlichen Forsttechnischen Akademie.
Von grundlegender Bedeutung waren unter anderem seine Arbeiten über die sauren (Elektronenakzeptor-) und basischen (Elektronendonator-) Zentren in den makromolekularen Strukturen des Lignins. Die daraus abgeleiteten Betrachtungen zu den Destruktions-, Kondensations- und Löseeigenschaften des Lignins in Säuren, Basen und Lösungsmitten sind für das Verständnis und die Beeinflussung der technischen Prozesse der Holzverwertung äußerst wichtig.
Weiterhin sind seine Arbeiten über die Grundlagen der Holz- und Ligninthermolyse sowie zu den Inhaltsstoffen der flüssigen Produkte aus der Holzpyrolyse und deren Auftrennung zur Gewinnung von Gerbstoffen, Zusatzstoffen zu Beton und Ton wissenschaftlich und technisch bedeutsam.
In der Professur für organische Chemie, die Zarubin bis ins Jahr 2011 leitete, erarbeite die Arbeitsgruppe von Andrey Rudenko wichtige Grundlagen zur Umwandlung von Phenolen durch Supersäuren (zum Beispiel Fluorsulfonsäure) als Basis für die Destruktion des Lignins bei niederen Temperaturen.
Seit dem Jahr 2011 leitet Alexander Vasiljev die Professur. Er war unter anderem zwei Jahre an der Universität Houston und als Gastprofessor an der Universität Straßburg tätig. Das Lehr- und Forschungsgebiet der Professur umfasst die Grundlagen der Chemie, organische Chemie, Chemie der Holzverarbeitung und der pflanzlichen Rohstoffe, Biochemie, Umweltchemie und Terpenchemie.


<h2>Zusammenarbeit wieder beleben</h2>
Die Forsttechnische Akademie in St. Petersburg ist immer noch international ausgerichtet. So organisierte die Akademie unter anderem im Jahr 2011 die Konferenz “Erneuerbare Holz- und Pflanzenressourcen — Chemie, Technologie, Pharmakologie, Medizin”. Diese Themen sind auch für die chemische Forschung in Deutschland relevant. Deshalb bietet es sich an, die Kooperation mit dieser akademischen Lehr- und Forschungsstätte neu anzubahnen oder wieder zu beleben — und so an eine gute und förderliche Tradition der wissenschaftlichen Zusammenarbeit anzuknüpfen.
Otto Wienhaus, Jahrgang 1937, war bis zum Jahr 2002 Professor für Pflanzenchemie und Ökotoxikologie an der TU Dresden. Er studierte Forstwirtschaft und Chemie an der TH/TU Dresden, promovierte im Jahr 1975 und habilitierte sich dort 1984/1990. Seine Forschungsgebiete waren Holz-, Lignin- und Polysaccharidchemie, Bindemittel für Holzwerkstoffe unter Verwendung natürlicher Phenole, thermische Veredlung von Holz und Vegetationsschäden durch Luftverunreinigungen. Seit 2006 ist er Ehrendoktor der St. Petersburger Staatlichen Forsttechnischen Akademie.



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1 

Autorenkollektiv, Sankt-Peterburgskaja Gosudarstvennaja Lesotechnitscheskaja Akademija, 200 let, Sankt-Peterburg 2003, ISBN 5—9239—0037—8.
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<li>
2 

M. Ja. Zarubin, A. V. Vasilijev, D. A. Ponemarev, 80 let Kafedra Organitscheskoj Chimii Lesotechnitscheskoj Akademii SPb: SPbGLTA, 2009, 94.
</li>
<li>
3 

C. Semisch, “Doppelbegabung, Alexandr Porfirevitsch Borodin”, Kultur und Technik 1/1988, 14—24.
</li>
<li>
4 


P. Auerhammer, 
“<article-title>Rußlands Forstwirtschaft</article-title>”, 
<source>Wald und Holz
(2003), 
84, 
44–<lpage>48.</lpage>
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Artikel

Chemie für den russischen Forst

Das größte zusammenhängende Waldgebiet der Erde befindet sich in Russland. Russland verfügt heute über 22 Prozent der mit Wald bewachsenen Fläche und über 21 Prozent des Holzvorrats weltweit. Es war und ist folgerichtig, für die Bewirtschaftung dieser Naturressource Fachleute auszubilden. Auf Erl...

Blickpunkt

Dass Krake Paul (2008 — 2010) im Oberhausener Sealife-Aquarium die übernatürliche Gabe besaß, den Ausgang von Fußballspielen vorherzusagen, lässt sich vermutlich nicht wissenschaftlich beweisen. Doch seine Artgenossen und entferntere Verwandte, zu denen außer den achtarmigen Kraken die zehnarmigen Sepien und Kalmare gehören, erbringen Leistungen, die kaum weniger erstaunlich sind.
Kraken können Marmeladengläser aufschrauben und sich aus geschlossenen Gefäßen befreien. Ihre Tarnung imitiert nicht nur Farbe, Muster und Textur des Untergrunds, sondern erzeugt sogar bewegliche Muster. Ihre acht Arme agieren weitgehend autonom und tragen chemische Sensoren, damit sie sich nicht gegenseitig in die Quere kommen. Die Augen der Tintenfische sind ebenso komplex wie unsere, haben aber nicht den Baufehler, der im Wirbeltierauge grundsätzlich zu einem blinden Fleck führt, denn bei ihnen liegen die Fotorezeptoren fürs Farbensehen vor dem Sehnerv. Und die Intelligenz der achtarmigen Weichtiere ist ähnlich den Geistesleistungen, die sonst nur Säuger und Vögel vollbringen.
All diese Besonderheiten entwickelten sich in der Unterklasse der Tintenfische völlig unabhängig von den Wirbeltieren. Der letzte gemeinsame Ahn von Tintenfischen und Wirbeltieren war ein mikroskopisch kleiner Wurm, der kein nennenswertes Hirn und keine Augen hatte. Somit sind Tintenfische der Beweis, dass die Evolution auf der Erde nicht ein-, sondern mindestens zweimal intelligentes Leben hervorgebracht hat.


<h2>Genom und Evolution</h2>
Tintenfische dienen als unabhängiges Vergleichssystem zur Evolution von Wirbeltieren und nehmen deshalb eine besondere Stellung ein. Deswegen ist es erstaunlich, dass ihr Genom nicht schon längst vorliegt. Die Kopffüßer gelten in der Biologie allerdings als schwierige Nebensächlichkeit. Deshalb musste ein hartnäckiger Verfechter ungewöhnlicher Modellsysteme sich für das Projekt Genomentschlüsselung einsetzen: Sydney Brenner, Nobelpreisträger und Gründungsdirektor des Okinawa Institute of Science and Technology (OIST). Brenner verdankt seinen Nobelpreis wesentlich einem Modellorganismus, der seinerzeit ebenfalls als exzentrisch galt, aber heute in keinem Genetiklehrbuch fehlen darf: dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans.
Um mit seinem neuen Institut auch neue Schwerpunkte zu setzen, trieb Brenner die Genomsequenzierung von weniger gut untersuchten Arten voran. Einer der ersten Erfolge dieser Strategie ist die Genomsequenz des Kraken Octopus bimaculoides.1_1
Die Genomdaten des Kraken bekräftigen die Position der Kopffüßer im Stammbaum des Lebens. Demnach gehören sie ebenso wie Muscheln und Schnecken zu den Mollusken, den Weichtieren. Ihre Abstammungslinie trennt sich von derjenigen der Muscheln vor ungefähr 530 Millionen Jahren. Die Tintenfische grenzten sich von den Perlbooten (Nautiliden) vor zirka 416 Millionen Jahren ab, also bevor unsere Vorfahren an Land gingen und von Fischen zu Vierbeinern wurden. Das war vor etwa 380 Millionen Jahren. Vor 270 Millionen Jahren teilten sich die Abstammungslinien der acht- und zehnarmigen Tintenfische.
Die Fortentwicklung der Tintenfische zu immer komplexeren Organismen führte zum graduellen Verlust ihrer Kalkschale. Bei den ausgestorbenen, nahe verwandten Ammoniten sehen wir noch die charakteristischen, spiralig gewundenen Schalen, ebenso wie bei Nautilus. Alle heute lebenden Tintenfischarten hingegen haben die Schale zumindest reduziert und verinnerlicht, in vielen Fällen sogar ganz verloren. Es ist ein bemerkenswerter Gegensatz: Die Wirbeltiere entwickelten komplexere Formen und Funktionen, indem sie ihr Skelett erweiterten, während die Tintenfische den Weg des Fortschritts fanden, indem sie sich von allen harten Teilen ihrer Anatomie befreiten.


<h2>Gehirn</h2>
Besonders interessant ist die Untersuchung des Krakengehirns und der genetischen Grundlagen der neuronalen Funktionen. Das Gehirn ist im Verhältnis zum Gesamtkörpergewicht etwa so schwer wie das von Vögeln und Säugetieren. Es ist ringförmig um die Speiseröhre herum angeordnet — was beim Verschlucken von zu großen und zu harten Beutetieren zu Problemen führen kann.
Die erste Auswertung der Genomdaten zeigte, dass ein Großteil der neuronalen Funktionen beim Kraken ähnlich organisiert ist wie bei primitiveren Mollusken. Nur einige mit der Hirnfunktion verbundene Genfamilien haben sich deutlich erweitert, darunter die Sialine (Sialinsäure-Transporter-Proteine), die Proto-Cadherine (Membranproteine, die der Zell-Adhäsion dienen) und die der C2H2-Zinkfinger-Proteine (dienen der Genregulation).
Die Proto-Cadherin-Gene scheinen sich sogar seit der Trennung der Kraken von deren zehnarmigen Verwandten noch ausgeweitet zu haben. Untersuchungen der Transkriptionsmuster dieser Gene zeigen, dass sie in beiden Tintenfischgruppen ebenso wie bei Wirbeltieren an der Strukturbildung im Gehirn beteiligt sind. Dies ist — neben der Entwicklung des Kameraauges und der Intelligenz — ein weiteres Beispiel für konvergente Evolution bei Kopffüßern und Wirbeltieren, also der unabhängigen Entwicklung analoger Merkmale aufgrund ähnlicher Anforderungen.
Unklar bleibt vorerst, was den bemerkenswerten Sprung zu höherer Komplexität ermöglichte. In der frühen Evolution der Wirbeltiere gab es Genomverdopplungen, die der Evolution genügend genetisches Material zur Verfügung stellten, um Neues auszuprobieren. Biologen vermuteten, dass es auch bei Kopffüßern eine solche Genomverdoppelung gegeben habe. Doch die Genomsequenz erbrachte keine Hinweise darauf.
Stattdessen fanden die Sequenzierer eine erstaunliche Zahl beweglicher genetischer Elemente, die Transposone, die nahezu die Hälfte des Oktopusgenoms ausmachen. Viele dieser Sequenzen sind in Hirn und Nerven aktiv, ihre genaue Funktion ist aber nicht bekannt.


<h2>Dezentrale Steuerung</h2>
Die Zentralnervensysteme von Kopffüßern und Wirbeltieren unterscheiden sich darin, dass Tintenfische ihre Informationsverarbeitung deutlich dezentraler organisieren. Die Arme der Kraken zum Beispiel haben so viele Bewegungsfreiheitsgrade, dass es für das Gehirn vermutlich unmöglich wäre, alle Bewegungsmöglichkeiten zu steuern und gleichzeitig zu registrieren, wo die Arme sich gerade befinden.
Die Arme der Tintenfische verfügen deshalb über ein gewisses Maß an Autonomie. Während das Gehirn die strategische Oberaufsicht ausübt, bewegen sich die Arme unabhängig und reagieren auf ihre Umgebung. Damit sie dabei nicht mit den anderen Armen kollidieren oder diese gar für ein Beutetier halten, sitzt in ihren Saugnäpfen ein chemischer Sensor, der Signalstoffe der eigenen Haut empfängt und so die Nähe der anderen Arme anzeigt.
Wie das im Detail bei den zahlreichen Bewegungsarten der Tintenfische funktioniert, ist noch weitgehend offen. Eine erste Untersuchung zur Steuerung der mehrarmigen Krabbelbewegung des gemeinen Kraken, Octopus vulgaris, brachte bereits einige Überraschungen:1_2 Trotz des Körperaufbaus, der wie der unsere weitgehend spiegelsymmetrisch ist, können die Kraken mit gleicher Fluidität in jedem beliebigen Winkel zu ihrer Symmetrieebene losmarschieren. Dabei steuert das Gehirn die Körperorientierung und die Marschrichtung unabhängig voneinander. Überrascht hat die Forscher zudem, dass die Bewegungen der Arme nicht rhythmisch koordiniert sind — anders als bei den genau definierten Gangarten der Vierbeiner wie Trab und Galopp bei Pferden.


<h2>Tarnen und Täuschen</h2>
Eine wichtige Verteidigung der Tintenfische ist ihre Fähigkeit zur Tarnung. Die Oktopoden verengen oder erweitern koordiniert ihre pigmentierten Hautbereiche, die in drei Schichten angeordnet sind. Dadurch produzieren sie nicht nur Farben und Muster, sondern imitieren auch Pflanzen. Dabei hilft, zusätzlich zu den hoch entwickelten Augen, dass das Tier mit seiner gesamten Oberfläche Licht wahrnehmen und sich somit auch dezentral an die optische Umgebung anpassen kann. Ein Kunststück ließe jedes Chamäleon vor Neid erblassen: die vorüberziehende Wolke — ein räumlich und zeitlich koordinierter Farbwechsel, der die Illusion von Bewegung erzeugt.1_3
Wenn die Tarnung dennoch auffliegt, macht sich der Tintenfisch schnellstens aus dem Staub, wobei er nach dem Rückstoßprinzip schwimmt — sozusagen mit Raketenantrieb. Dabei stößt er dann oft die Tintenwolke aus, die nicht nur für den Namen der Unterklasse verantwortlich ist, sondern den Verfolger blendet und auch täuscht. Manche Feinde greifen dann die Wolke an statt des fliehenden Tiers. Ob die Tinte darüber hinaus biochemische Effekte hat und etwa als Neurotoxin wirkt, muss noch genauer erforscht werden. Der Farbstoff in der Tinte der Tintenfische ist dagegen ein alter Bekannter — es handelt sich um Melanine, die Polymere, die Haut und Haare beim Menschen färben.
Dies sind nur die ersten Beispiele dafür, was die Biologie aus den Vergleichen völlig unabhängig evolvierter komplexer und intelligenter Lebewesen lernen kann. Weitere Überraschungen und Beispiele von konvergenter Evolution dürften folgen und bei der Beantwortung der Grundfrage der Biologie helfen: Was an der Ausstattung komplexer Tiere ist Zufall und was Notwendigkeit?
Michael Groß, <ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.michaelgross.co.uk" target="_blank">www.michaelgross.co.uk</a></ext-link>


<h2>Sekundäre Pflanzenstoffe aus Wein und Soja in Tomaten</h2>
Forscher schleusen Gene aus Weintrauben und Sojabohnen in Tomaten ein, um medizinisch relevante sekundäre Pflanzenstoffe wie Resveratrol und Genistein in großem Maßstab zu gewinnen. Dazu injizieren sie auch das Protein AtMYB12, das die Herstellung der gewünschten Pflanzenstoffe in der Tomate anschaltet. Aus den gepressten Früchten lassen sich die Pflanzenstoffe dann extrahieren; dieser Weg erscheint wegen der ertragreichen Tomatenpflanzen einfacher und schneller als die Herstellung im Labor.
Der sekundäre Pflanzenstoff Resveratrol wirkt in Tierstudien lebensverlängernd; die Substanz Genistein beugt verschiedenen Krebsarten vor, darunter Brustkrebs. Um allerdings eine wirksame Menge dieser Phenylpropanoide aufzunehmen, müsste der Mensch täglich 50 Flaschen Wein beziehungsweise 2,5 Kilogramm Sojabohnen konsumieren.
[Y. Zhang, E. Butelli, S. Alseekh et al., Nat. Commun. 2015, doi: 10.1038/ncomms9635]


<h2>Farbstoff als Energielieferant</h2>
Der gelbbraune Farbstoff des kahlen Kremplings, ein giftiger Pilz, greift in den Eisenstoffwechsel von verfaulendem Fichten-, Birken- oder Buchenlaub ein. Dadurch wird fortwährend Stickstoff frei, der lebensnotwendiger Nährstoff für den Pilz ist. Deshalb sichern gleich drei verschiedene Enzyme mit gleicher Funktion die Farbstoffsynthese ab.
[J. Braesel, S. Götze, F. Shah et al., Chem. Biol. 2015, doi: 10.1016/j.chembiol.2015.08.016]
Eliza Leusmann, Frankfurt am Main



<ul>
<li>
1_1 

 
C. B. Albertin, 
O. Simakov, 
T. Mitros et al., 
<source>Nature, 
2015, 
524, 
220–<lpage>224</lpage>.

</li>
<li>
1_2 

 
G. Levy, 
T. Flash, 
B. Hochner, 
<source>Curr. Biol., 
2015, 
25, 
1195–<lpage>1200</lpage>.

</li>
<li>
1_3 

 
J. A. Mather, 
D. L. Mather, 
<source>J. Zool., 
2004, 
263, 
89–<lpage>94</lpage>.

</li>
<li>
2_1 

 
Y. Zhang, 
E. Butelli, 
S. Alseekh et al., 
<source>Nat. Commun., 
2015, doi: 10.1038/ncomms9635.

</li>
<li>
2_2 

 
J. Braesel, 
S. Götze, 
F. Shah et al., 
<source>Chem. Biol., 
2015, doi: 10.1016/j.chembiol.2015.08.016.

</li>
</ul>

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Chemie für den russischen Forst

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