50 Oberstufenschüler der AKS konnten mit ihren Leistungskurslehrern im XLab, einem der größten Schülerlabore Deutschlands, experimentieren.
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Kronberg (kb) – Endlich war es wieder so weit – nach zwei Jahren Corona haben sich 50 Oberstufenschülerinnen und -schüler der AKS mit ihren Leistungskurslehreninnen und -lehrern auf den Weg in die renommierte Universitätsstadt Göttingen gemacht. Ziel war das XLab, eines der größten Schülerlabore Deutschlands.
Bevor die Schülerinnen und Schüler drei Tage im Labor arbeiten durften, hatten sie die Möglichkeit, das deutsche Primatenzentrum (DPZ) in Göttingen zu besuchen. Der einführende Vortrag hat sie erst einmal über die ungeheure Vielfalt an Primaten informiert und ihnen unterschiedlichste Forschungsprojekte vorgestellt (Hauptbereiche sind die Infektionsforschung, die Primatengenetik, die Hirnforschung und bei den Freilanduntersuchungen auch die Verhaltensökologie und die Soziobiologie). Neben der Forschung sind Zucht, Haltung und Pflege von Primaten die Hauptaufgaben des DPZ.
Besonders anschaulich und eindrucksvoll war für die Lernenden die anschließende Führung durch die Tiergehege der Forschungseinrichtung. Zeitgleich informierten sich die Angehörigen des Leistungskurses Physik in der Erdbebenwarte über die Entstehung und die Auswirkungen von Erdbeben.
Der Chemie Leistungskurs von Petra Duwe beschäftigte sich indessen zwei Tage mit der Auflösung der chemischen Grundstruktur eines unbekannten weißen Pulvers. Zur Identifikation des Stoffes kommen dabei verschiedenste Methoden zum Einsatz. Neben den aus dem Unterricht bereits bekannten qualitativen Nachweismethoden der funktionellen Gruppen wendeten die Lernenden auch quantitative Methoden an – bis hin zur modernen Analyse der Massenspektrometrie und 13C-NMR-Spektroskopie; Analysegeräte, deren Anschaffungskosten sich im sechs bis siebenstelligen Bereich befinden. Durch die gewonnenen Informationen konnte nach zwei Tagen intensivster Laborarbeit Zitronensäure als unbekannte Substanz identifiziert werden. Besonders beeindruckend und motivierend war die Dokumentationsmöglichkeit mit Hilfe von iPads. Am dritten Tag ging es umgekehrt darum, aus einer chemischen Grundformel das Arzneimittel Aspirin herzustellen.
Der Physik LK von Dr. Dominik Mäder ging der Frage nach: Wie funktioniert ein Laser und weshalb hat Laserlicht besondere Eigenschaften? Die Schüler haben aus einzelnen optischen Elementen einen leistungsstarken Laser aufgebaut. Mit diesem konnten die Welleneigenschaften von Licht durch Interferenz am Gitter nachgewiesen werden. Darüber hinaus wurde mit dem Laserstrahl ein Interferometer aufgebaut, mit welchem die thermische Ausdehnung eines kleinen Werkstücks aus Aluminium auf 100 Nanometer genau gemessen wurde. Die Physiker waren so beeindruckt, dass auch nach täglich acht Stunden Laborarbeit fleißig weiterdiskutiert wurde. „Ein Gelehrter in seinem Laboratonurium, ist nicht nur ein Techniker; er steht auch vor den Naturgesetzen wie ein Kind vor der Märchenwelt“, formulierte Marie Curie.
Diese Naturgesetze konnten die Biologen und Biologinnen der Leistungskurse von Katharina Klotz und Daniel Koch außer Kraft setzen. Eine Gruppe beschäftigte sich mit CRISPR Cas 9, einer Genschere, die Gene ausschalten oder an der Schnittstelle neue Abschnitte einfügen kann. Auf diese Weise lässt sich das Erbgut verändern. Erst 2020 wurden die beiden Entdeckerinnen des CRISPR/Cas-Systems, Jennifer Doudna und Emmanuelle Charpentier, dafür mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet. Die Technik wird heute in allen molekularbiologischen Laboren eingesetzt, um Gene gezielt zu verändern. Die Leistungskurschüler konnten diese Methode auf Bakterienzellen anwenden, die ein fluoreszierendes Gen enthalten, das durch Crisp Cas 9 ausgeschaltet werden sollte. Die Betrachtung durch ein Fluoreszenzmikroskop lieferte den Beweis, dass alle Gruppen erfolgreich gearbeitet haben – die Bakterien leuchteten nicht mehr. Auch die zweite Gruppe wendete viele heute gängigen molekularwissenschaftliche Methoden an. Neben der durch Corona bekannten PCR-Methode (Polymerase-Chain-Reaction), zur Vervielfältigung von DNA Proben, zählen der Einsatz von Restriktionsenzymen zum spezifischen Zerschneiden des Erbmaterials, und dem Einsatz von Gelelektrophoresen zur Auftrennung von DNA-Schnittstücken. Dadurch konnten die Schüler Bakterien genetisch so verändern, dass diese zum Leuchten gebracht wurden, ein Beweis für eine erfolgreiche Transformation der Bakterien.
Dass Biologen auch im Freiland arbeiten, konnten die Schüler bei der Untersuchung der Leine, eines Flusses in Göttingen,- feststellen. Mit Fischerhosen bekleidet, wurde z. B. die Tiefe und die Strömungsgeschwindigkeit des Fließgewässers gemessen, eine feuchte Angelegenheit, da einige Hosen nicht wasserdicht waren. Die Probenentnahmen gaben im Anschluss unter dem Mikroskop Aufschluss über die Wasserqualität.
Die Fahrt der Oberstufe nach Göttingen steht insgesamt ganz im Zeichen der Berufsorientierung. Denn die täglich 8-stündigen Praktika im Labor zeigen realitätsnah, wie studentisches Arbeiten aussieht und welche Anforderungen dabei konkret gestellt werden. Nicht zuletzt wird durch die Nähe zum Campus auch ein erster Einblick in den wissenschaftlichen Alltag und das Studentenleben geboten. Wer im XLab sein theoretisches Wissen konkret praktisch anwendet und Erfahrungen beim Experimentieren sammelt, wird die Entscheidung für oder gegen ein naturwissenschaftliches Studium künftig sicher fundierter treffen können.