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Den Code einer Kiwi knacken

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Radioaktivität-Krankheiten-Gene-Information … Wörter, die in Verbindung stehen mit langen, dünnen Fäden, die in jeder Zelle eines Lebewesens enthalten sind und bis zu zwei Meter lang werden können. Generationen vor uns sind in ihnen  gespeichert. Durch radioaktive Strahlung können sie trotz ihrer geringen Größe verändert werden, was fatale Auswirkungen  haben kann. Gemeint ist unser Erbmaterial, die Desoxyribonukleinsäure (DNS).

Bei der DNS handelt es sich um das Erbmaterial eines Lebewesens, z.B. eines Tieres, einer Pflanze oder eines Menschen. In  der DNS sind unsere Erbanlagen gespeichert, die Grundlagen für viele unserer körperlichen und charakterlichen Merkmale.  Gespeichert in der DNS sind aber auch Erbkrankheiten, die durch Vererbung innerhalb einer Familie häufiger auftreten  können als in anderen. Krankheiten können aber auch entstehen, wenn das Genmaterial durch radioaktive Strahlung oder auch spontane Mutationen verändert wurde. Hast Du schon einmal die Fäden einer DNS in den Händen gehalten? Oder  versucht, ein Gen durchzuschneiden? Für die Schüler des Grazer Sacré Coeur Gymnasiums wurde das möglich gemacht bei einem unvergesslichen Lehrausgang zum Institut für Molekulare Biowissenschaften der Karl-Franzens-Universität Graz im Rahmen des Projekts „UBS 2.0“.

Christina und Sonja (die Autorin des Artikels)

Abb. 1: Bei der Arbeit im Labor (rechts: die Autorin).

Um die DNS sichtbar zu machen, untersuchten wir zunächst Kiwis. Dafür muss zuerst die Frucht klein geschnitten und dann vorsichtig püriert werden. Mit Salz und Spülmittel werden die Zellen aufgebrochen und die DNS freigesetzt, mit Alkohol wird  sie „ausgefällt“
. Danach wird die DNS aus dem Püree herausgefiltert. Erkennbar ist sie nun als Ansammlung dünner Fäden,  die durch die durchsichtige Flüssigkeit treiben. Durch Schütteln formen sich die Fäden zu einem gut sichtbaren Klümpchen.  Das funktioniert auch mit einer Mandarine oder einer Tomate oder – noch spannender – mit unserem Speichel, also unserer eigenen DNS.

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Abb. 2: Frucht der Arbeit: Kiwi-DNS!

Die DNS ist aus vielen Genen aufgebaut und kann mit Hilfe von Restriktionsenzymen („molekularen Scheren“)  zerschnitten werden. Die entstehenden DNS-Bruchstücke können unterschiedlich groß sein. Um diese verschiedenen Stücke sichtbar zu machen, müssen sie auf ein Agarosegel aufgetragen werden. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes wandert die  negativ geladene DNS in dem Gel vom Minuspol zum Pluspol. Das Gel wirkt wie ein Sieb, durch dessen Poren größere  DNS-Stücke schwerer hindurch kommen als kleinere und somit eher hängen bleiben. Eine Probe unterschiedlich großer  DNS-Bruchstücke spaltet sich daher in dem Gel in unterschiedliche Banden auf, die durch einen speziellen Farbstoff sichtbar gemacht werden können. An der Anzahl der Banden lässt sich erkennen, in wie viele Teile die DNS zerschnitten wurde.  Dadurch können verschiedene Proben miteinander verglichen werden.

AUCH DIE POLIZEI ARBEITET MIT DIESER METHODE

Diese Methode wendet zum Beispiel die Polizei bei der Aufklärung von Verbrechen an, wenn am Tatort der „genetische Fingerabdruck“ des Täters untersucht wird. Dabei wird DNS aus Haaren, Hautschuppen oder Blut gewonnen. Das Schneiden mit Restriktionsenzymen ergibt für jede DNS – und damit für jeden Menschen – ein individuelles Bandenmuster. Vergleicht man dieses mit der DNS von Verdächtigen, können die Täter überführt werden: Die Bandenmuster sind dann identisch. Im Rahmen des Projekts „UBS 2.0“ wurde uns jungen ForscherInnen ein kleiner Einblick in die Wissenschaft der Molekularbiologie gewährt, der sehr beeindruckend und lehrreich für uns war. Ich hätte nie gedacht, dass Zellen, Gene und unsere DNS so interessant sein können!

Warum Frauen anders sind

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Verhaltensforschung. Über die Hintergründe des versteckten Eisprungs.

Viele Tierweibchen zeigen während ihrer empfängnisbereiten Zeit auffällige Veränderungen. Beispielsweise sondern sie oft  deutliche Gerüche ab, die dem anderen Geschlecht ihre Paarungsbereitschaft signalisieren. Das hat bei verschiedenen  Tierarten unterschiedliche Bezeichnungen: eine Hündin ist läufig, eine Katze rollig, eine Stute rossig. Aus dem Blickwinkel  der Evolution erhöht dies die Chance, möglichst viele Nachkommen zu zeugen. Warum ist dies nicht bei allen Tierarten derart  ausgeprägt? Bei Menschenfrauen spricht man gar von einem „versteckten“ – also für den Mann nicht merkbaren –  Eisprung. Der Nachteil liegt auf der Hand: Die Wahrscheinlichkeit einer Befruchtung pro Geschlechtsakt sinkt. Es gibt mehrere Theorien, die zu erklären versuchen, welche Vorteile der versteckte Eisprung haben könnte:

Die Investitionshypothese geht davon aus, dass es auf Grund der Unkenntnis der fruchtbaren Phasen der Weibchen zu einer  Änderung in der Paarungsstrategie der Männchen kam. Weil das Männchen nicht weiß, wann ein Weibchen fruchtbar ist,  bleibt es über längere Zeit bei einer bestimmten Partnerin. Die beiden haben so immer wieder Geschlechtsverkehr, was zu  einem emotionalen Bund zwischen ihnen führt
. Für die Aufzucht des gemeinsamen Nachwuchses ist dies von Vorteil, da es  ein auf sich allein gestelltes Weibchen viel schwerer hat, ihr Kind ins fortpflanzungsfähige Alter zu bringen. Die Männchen  sind gezwungen, sich mehr in die Aufzucht des Nachwuchses einzubringen. Evolutionsbiologisch ausgedrückt heißt das: Sie müssen mehr in den Nachwuchs „investieren.“

Eine weitere Hypothese ist die des verringerten Kindsmordes. Das Prinzip dahinter ist das Verschleiern der Vaterschaft.  Verkehrt ein Weibchen mit mehreren Männern, ist es durchaus vorteilhaft, diese über ihre Vaterschaft im Unklaren zu lassen. Denn Männchen, die es nicht geschafft haben, das Weibchen zu befruchten und damit ihre Gene weiterzugeben, könnten die  Kinder ihrer Konkurrenten umbringen wollen, um das Weibchen wieder fortpflanzungswillig zu machen. Das ist  beispielsweise bei Gorillas keineswegs unüblich. Bei Tieren mit verstecktem Eisprung weiß aber niemand genau, wer der Vater ist. Das hat zur Folge, dass die Geschlechtspartner des Weibchens das Kind nicht umbringen, da es ihr eigenes sein könnte.

Celebes Crested Macaque

Abb. 1: Auch die Farbe kann Fortpflanzungsbereitschaft signalisieren.

Die Hypothese der sozialen Bunde besagt, dass sich der versteckte Eisprung bei Menschenfrauen entwickelt hat, um die Aggressionen zwischen konkurrierenden Männern während der Paarungszeit zu hemmen. Das fördert das Zusammenleben innerhalb einer Gruppe und bringt auch Vorteile für das Weibchen und ihren Nachwuchs mit sich.

Eine zunächst  überraschende Erklärung liefert die Hypothese des betrogenen Ehemanns. Die Idee dahinter ist, dass Weibchen mit verstecktem Eisprung im Laufe der Evolution folgenden Vorteil hatten: Sie konnten sich während ihrer fruchtbaren Zeit mit Partnern mit vorteilhaften Genen paaren und während ihrer viel längeren unfruchtbaren Phase mit  Partnern, die evolutiv nachteilige Gene trugen. Der Nachwuchs bekommt auf diese Weise die vorteilhafteren Gene vererbt, die aus dem Seitensprung resultieren. Trotzdem kümmert sich der betrogene Partner um ihn, da er davon ausgeht, selbst der  Vater zu sein. Schließlich war er es, der die meiste Zeit mit der Mutter verkehrt hat.

Manche glauben, der versteckte Eisprung  sei ein Nebeneffekt des aufrechten Ganges. Laut dieser Theorie rückten durch die Entwicklung des aufrechten Ganges die weiblichen Genitalien aus dem Blickfeld der Männchen. Das Anschwellen der  Genitalien während der fruchtbaren Phase verlor damit an Bedeutung und unterblieb letztlich ganz.

Eine plausibler  erscheinende Hypothese ist die der verbesserten weiblichen Partnerwahl. Ihr zufolge liegt der Vorteil des versteckten Eisprungs darin, dass es in der Regel erst nach wiederholtem Geschlechtsverkehr zur Befruchtung kommt.  Somit hat ein Weibchen mehr Möglichkeiten, ihren Partner zu wählen, da sie mit Männchen verkehren kann, ohne davon zwangsläufig schwanger zu werden. Welche dieser Mechanismen, ob einzeln oder in Kombination, letztlich zur Entwicklung des versteckten Eisprungs geführt haben, ist unbekannt. Zudem können manche Männer laut Ergebnissen einer finnischen Arbeitsgruppe am Körpergeruch einer Frau zumindest erahnen, ob sie sich in ihren fruchtbaren Tagen befindet. Dann riecht sie für männliche Nasen besonders attraktiv. Möglicherweise stellt dies die Theorie des versteckten Eisprungs in Frage. Hier  sind weitere Untersuchungen notwendig, da die Versuchsgruppe der finnischen Studie recht klein war.

Doch auch wenn die  Theorie bestätigt wird: Die ursprünglichen Effekte des versteckten Eisprungs wurden von der modernen  Medizin durch Maßnahmen wie Empfängnisverhütung, künstliche Befruchtung und Vaterschaftstests teilweise außer Kraft gesetzt.

Abbildung: D. Kandasamy

Barschzucht: Hobby? Sucht?

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Buntbarsche. Ein Schlagwort für jeden Amateuraquarianer. Viele Aquarianer träumen von einem eigenen, großen Buntbarschbecken in ihrem Wohnzimmer. Doch die Haltung und Zucht von diesen Fischen, die die Wissenschaft Cichliden  nennt, stellt eine Herausforderung dar.

Vor der Anschaffung dieser Fische ist zu klären, welchen materiellen und zeitlichen Aufwand man zu leisten bereit ist, und ob  diese anspruchsvollen Fische dem Niveau des Aquarianers entsprechen. Sollte man aber diese einzigartigen Lebewesen  kennengelernt haben, werden sie einen ein Leben lang nicht mehr loslassen.

WELCHE ARTEN GIBT ES?

Grundsätzlich unterscheidet der Aquarianer zwischen afrikanischen und südamerikanischen Barschen. Die Südamerikaner stammen aus dem Amazonas und benötigen daher weiches Wasser, während die afrikanischen Barsche sehr hartes Wasser brauchen. Denn der Untergrund ihres Lebensumfelds, die zentralafrikanischen Seen, besteht aus Kalkgestein. Bei den afrikanischen Cichliden unterscheidet man Barsche aus dem Tanganjika und aus dem Malawisee, wobei die meisten Arten  endemisch sind, also nur in einem eng umgrenzten Gebiet vorkommen.

WELCHES UMFELD WIRD VON IHNEN BENÖTIGT?

Südamerikanische Barsche brauchen eine gut strukturierte Umgebung mit Altholz und reichlich Pflanzenbewuchs. Afrikanische Barsche hingegen bevorzugen ein kahles und raues Umfeld, das kaum Pflanzen, sondern meistens nur  Kalkgesteine und Sand beinhaltet. Doch die Fische sind bestens daran angepasst. So herrscht im Malawisee ein bewundernswertes ökologisches Gleichgewicht: Die Barsche ernähren sich ausschließlich von Algen, die auf den Kalkgesteinen wachsen. Die Nährstoffe für diese Algen liefern Möwen. So skurril dies klingen mag: Der Möwenkot bietet für  die Algen die ideale Nährstoffgrundlage. Diese Pflanzen haben sich mit ihrer besonderen Wuchsform in diesen Gewässern  durchgesetzt, denn andere Wasserpflanzen fallen oft dem Grabtrieb der Barsche zum Opfer. Barsche sind unermüdliche  Bauarbeiter, was das Ausheben von Gruben betrifft. Der Untergrund wird in das Maul genommen und an einem anderen Ort wieder abgesetzt. Diese Verhaltensweise ist vor allem bei männlichen Tieren typisch, da sie sich eine Art „Residenz“ einrichten. Dies kann auch in den Aquarien leicht beobachtet werden. Daher müssen alle Einrichtungsgegenstände im Becken  direkt auf den Gefäßboden gestellt werden, um ein Umkippen zu vermeiden.

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Abb. 1: Leuchtend blau im Aquarium: ein Barsch des Autors

WIE ZÜCHTE ICH ERFOLGREICH BARSCHE?

Afrikanische und südamerikanische Barsche kann man nicht zusammen halten. Denn die afrikanischen Barsche zeigen ein  weitaus stärkeres Territorialverhalten als ihre amerikanischen Verwandten, was zu deren Verdrängung führt. Auch spielt die Wasserhärte eine große Rolle. Die Eier der Barsche besitzen eine semipermeable Membran, daher würden sie bei zu hartem  oder zu weichem Wasser entweder aufquellen und platzen oder schrumpfen und verpilzen. Die meisten südamerikanischen Cichliden betreiben paternale Brutfürsorge. Das heißt, dass vor allem das Männchen den Laich bewacht. Bei den  afrikanischen Barschen ist es genau umgekehrt. Anders als bei ihren südamerikanischen Verwandten werden die befruchteten Eier solange im Maul vor Fressfeinden geschützt, bis der Dottersack aufgebraucht ist und sie schlüpfen. Dann muss die Brut beginnen, selbst Nahrung zu suchen. Für eine erfolgreiche Zucht brauchen die Weibchen, nachdem sie die Eier in das Maul genommen haben, ein separates Becken, weil sie vom Männchen aus dem Territorium verwiesen werden. Denn nun sind sie für zirka drei Wochen nicht mehr fortpflanzungsbereit.

Die Männchen sind übrigens polygam, eine enge Bindung zwischen weiblichen und männlichen Tieren gibt es folglich nicht. Sobald die jungen Barsche aus dem Maul entlassen sind, muss man das Weibchen aus dem Becken fangen und die jungen Fischlein mit feinem Futter aufpeppeln. Je größer die Fische werden, desto mehr Wasservolumen ist gefragt. Wenn alles gut läuft, sind die Fische nach rund sechs Monaten ausgewachsen. Nun setzt der Züchter zwei oder drei Weibchen zu einem Männchen – und kann die anderen Fische verkaufen. Bei optimalen Bedingungen kann es durchaus sein, dass innerhalb von zwei Monaten bis zu sechzig Jungbarsche das Licht der Welt erblicken.

WARUM BIN ICH AQUARIANER UND GARTENTEICHBESITZER GEWORDEN?

Schon in frühen Jahren hat mich der Gartenteich meines Vaters magisch angezogen. Es dauerte daher nicht lange, bis der Bub auch  seinen eigenen Teich bekam. Die Sucht hatte begonnen, und so wurde jedes Jahr eine kleine Veränderung vorgenommen – bis heute. Nun kümmere ich mich um sieben Gartenteiche und drei Aquarien. In den Aquarien schwimmen vorwiegend Buntbarsche, in den Gartenteichen tummeln sich unzählige Koi zwischen Goldfischen, Karpfen, Amuren, Schleien und anderen Fischen
. Schon mein Großvater war ein begeisterter Fischer. Leider konnte ich ihn nie kennenlernen, aber seine Fischerausrüstung interessierte mich schon immer. Eines Tages fuhr ich mit meinem Onkel, einem leidenschaftlichen Angler, ans Wasser. Als der erste Fisch gefangen war, wollte ich  unbedingt einen eigenen Teich. Meine Fisch-Faszination hat mir im Freundeskreis allerdings eine Reihe einprägsamer Namen  eingebracht, darunter „Fischkopf“, „Fischi“ und „Poglfisch.“

Abbildungen: Autor

Yes, we can … move!

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Hast Du einmal einen Topf mit Tulpen verkehrt herum aufgehängt? Vermutlich nicht, deshalb wirst Du den unbändigen Willen der Pflanzen, nach oben zu wachsen, noch nicht mit eigenen Augen mitverfolgt haben.

Doch was veranlasst Pflanzen, eine Kurve in ihrem Wachstum einzuschlagen und sich nach oben zu krümmen? Wieso wachsen Wurzeln  immer nur in den Boden hinein und nicht hinaus? (Abgesehen von der Tatsache, dass sie hässlich sind und sie keiner sehen will!) Woher wissen Pflanzen überhaupt, wohin sie wachsen sollen? Die Antwort liefert der sogenannte Gravi- oder Geotropismus. Dabei handelt es sich um Bewegungen entweder zum Erdmittelpunkt (Gravitationszentrum) hin oder von ihm weg. Doch woher weiß die Pflanze, wo der Erdmittelpunkt liegt? Die Natur hat sich so genannte Statolithen einfallen lassen, die als Orientierungshilfe für die ‚blinden‘ Pflanzen dienen. Statolithen sind mikroskopisch kleine Stärkekörner, die durch ihr Gewicht der Pflanze die Gravitationsrichtung zeigen. Den Wurzeln zeigen sie den Weg hinunter ins Erdreich, ein positiver Gravitropismus liegt vor (zum Reiz hin).

BLÜTEN ZEIGEN NACH OBEN, WURZELN NACH UNTEN

Blüten wachsen meistens in die Höhe, weisen also einen negativen Gravitropismus auf (vom Erdmittelpunkt weg). Dreht man die Pflanzen um 90°, so dass die Wurzeln waagerecht weiterwachsen müssten, so wandern die Statolithen in den Wurzelzellen nach unten, was dazu führt, dass sich die Wurzel krümmt. Am besten kann man diesen Vorgang bei Armleuchteralgen (Chara) beobachten. Sie  haben Rhizoide, schnell wachsende Zellen mit Wurzelfunktion, in denen die Statolithen mikroskopisch gut sichtbar sind. Ein besonderes Exemplar, um den Gravitropismus zu verdeutlichen, ist der Mohn (Papaver) mit seinen leuchtend roten Blüten. Die Knospen des Mohnes sind vor der Öffnung positiv gravitrop, d.h. sie hängen nach unten. Sobald sie sich jedoch öffnen, ändern die Statolithen ihre „Botschaft“ (deren Übermittlung noch nicht ganz geklärt ist), und die aufgehende Knospe krümmt sich nach oben, wird also negativ gravitrop. Pflanzenbewegungen entstehen nicht willkürlich, sondern sind meistens an verschiedene Reize gebunden, wie  Temperaturveränderungen, Lichtverhältnisse, Windböen und Berührung. Bei Nastien, einem besonderen Bewegungstyp, spielt die  Richtung, aus der der Reiz kommt, keine Rolle, sondern die betreffende Organstruktur. Die meisten Nastien sind Folge von Turgorveränderungen. Turgor ist der botanische Fachausdruck für den Druck, den die Zellsäfte auf die Zellwand ausüben. Wird dieser Druck verändert, zum Beispiel durch eine Berührung, kann Erstaunliches passieren.

REKORD IM PFLANZENREICH

Die einen nutzen diese Druckänderung, um ihre Samen mit möglichst hoher Geschwindigkeit von sich zu schleudern. Ein Beispiel dafür ist der Kanadische Hartriegel (Cornus canadensis), der sein Pollenaufbewahrungslager aufplatzen lässt, sobald ein Lebewesen oder ein heftiger Windstoß eine empfindliche Borste berührt, die sich auf einem Blütenhüllblatt befindet. Durch diesen Vorgang werden die Pollen, die mit unglaublichen drei Metern pro Sekunde herausgeschleudert werden (Geschwindigkeitsweltrekord im Pflanzenreich!), entweder auf den Reizauslöser (das Insekt) gespuckt oder durch den Wind verteilt. So etwas nennt man Seismonastien. Ein anderer, berühmterer Vertreter der Seismonastien ist die Venus-Fliegenfalle (Dionaea muscipula). Jeder kennt das Schauspiel: Ein Insekt lässt  sich von den verführerischen Farben der Fangblätter anlocken, landet auf dem Blatt, macht ein oder zwei Schritte, und schon schlägt die Falle zu (in bis zu 100 Millisekunden) – ein Todesurteil für das Tier, welches nun die Bekanntschaft mit allerlei eiweißzersetzenden  Substanzen macht und schließlich als Nährstofflieferant dient. Die Reizrezeptoren sind hier abermals kleine; auf dem Blatt verteilte Auslöserborsten, die ein elektrisches Potenzial auslösen, das sich mit einer Geschwindigkeit von sechs bis 20 cm auf der Blattoberfläche ausbreitet und den Schließmechanismus auslöst.

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Abb. 1: Eine Mimose vor…

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Abb. 2: … und nach der Berührung

EMPFINDLICH WIE EINE MIMOSE

Eine letzte Pflanze soll hier noch genannt werden: die Mimose, ein Synonym für Empfindlichkeit. Sie klappt ihre Blätter bei der kleinsten Annäherung oder Erschütterung mit einer Reaktionsgeschwindigkeit von 0,08 Sekunden ein. Die Blätter bleiben für die  nächsten 20 bis 30 Minuten eingefaltet. Diese besondere Form der Seismonastie ist eine so genannte Alles-oder-Nichts-Reaktion. Das bedeutet, dass die Reaktion in voller Stärke einsetzt, sobald eine gewisse Reizschwelle überschritten wird
. Diesmal liegen die  Reizrezeptoren (Borsten) an der Unterseite der Blattgelenke. Pflanzen sind also nicht nur die starren, leblosen Erdbewohner, für die  viele von uns sie halten, sondern äußerst raffinierte und hoch entwickelte Lebewesen. Obwohl wir wohl niemals einem Ent wie in „Herr der Ringe“ begegnen werden, können wir dennoch sicher sein, dass die Welt der Pflanzen uns noch längst nicht all ihre Geheimnisse  offenbart hat!

Abbildungen: W. Heine

Literatur:

  • Volker Arzt (2009). Kluge Pflanzen: Wie sie locken und lügen, sich warnen und wehren und Hilfe holen bei Gefahr. Bertelsmann Verlag, München.
  • http://www.focus.de/finanzen/news/perspektiven-weltrekord-die-schnellstepflanzenbewegung_aid_212337.html [20.1.2012]
  • http://www.bioboard.de/topic,3106,-carnivore-pfl anzen!–undgt%3B-bewegung.html [20.1.2012]
  • http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/d32/32c.htm [20.1.2012]
  • http://www.wissenschaft-online.de/abo/lexikon/biok/11209 [20.1.2012]
  • http://de.wikipedia.org/wiki/Pflanzenbewegung [20.1.2012]
  • http://de.academic.ru/dic.nsf/meyers/106322/Pflanzenbewegungen [20.1.2012]
  • http://www.oxalis-acetosella.com/turgorbewegungen.html [20.1.2012]
  • http://www.spacebio.uni-bonn.de/ahp/Gravitropismus/Gravi3.htm [20.1.2012]
  • http://www.pfl anzenfundgrube.net [20.1.2012]

Bärtierchen

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Sie scheinen von einer anderen Welt zu stammen, denn sie können mit Umweltbedingungen zurechtkommen, die es auf der Erde gar nicht gibt. Hinter dem putzigen deutschen Trivialnamen „Bärtierchen“ verstecken sich wahre „Überdrüberlebenskünstler“!

Das Bärtierchen wird zunehmend prominenter. Seit einigen Jahren schreiben immer mehr Zeitungen über diese nur millimetergroßen Tiere. Vielleicht liegt das daran, dass es derzeit beständig heißer auf der Erde wird und Bärtierchen extrem hohe Temperaturen  aushalten können. Zudem kann man sie in jeder Wasserlache unserer Gärten antreffen. Dennoch waren diese bemerkenswerten Tiere  noch vor kurzer Zeit nur wenigen bekannt! Dabei scheinen diese kleinen Bären alle Superkräfte der Science-fiction-Helden zu haben,  die uns während unserer Kindheitstage faszinierten: Sie überleben bei tiefsten Minusgraden jahrelang und trotzen nicht nur  UV-Strahlen, sondern würden auch den atomaren Super-Gau überstehen. Da ist es nicht verwunderlich, dass Bärtierchen schon seit etwa einer halben Milliarde Jahren auf der Erde vorkommen, wie das Fossilfunde belegen. Tardigrada (also „Langsamschreiter“)  wurden jedoch erst im 18.Jahrhundert von einem Quedlinburger Pastor entdeckt.

Im Jahr 2007 wollte ein Stuttgarter  Wissenschaftlerteam die Belastbarkeit dieser kleinen Tiere genauer kennen lernen. Um die Mechanismen zu entschlüsseln, die hinter  den beachtlichen Fähigkeiten dieser kleinen Tiere stecken, schickten Wissenschaftler vier Bärtierchenarten mit einer Rakete in das  Weltall. Diese umkreiste mit ihren Insassen, die neben den tiefen Temperaturen hohe Strahlung und Vakuum aushalten mussten, 189  Mal die Erde und kehrte nach zwölf Tagen im All zur Erde zurück. Um die harschen Bedingungen zu überstehen, hatten sich die kleinen  Forschungssubjekte in einen tönnchenförmigen Ruhezustand begeben. Aber hatten sie überlebt? Die Forscher legten sie ins Wasser,  und siehe da: Die Bärtierchen wurden wieder quicklebendig und mobil.

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Abb. 1: Anatomische Zeichnung eines Bärtierchens.

MEINE EIGENEN ERFAHRUNGEN MIT BÄRTIERCHEN

Da ich in der 3. Klasse keinen Biologieunterricht hatte, mich für das Fach aber sehr interessierte, besuchte ich einen Projektunterricht.  Ich wählte das Thema „Die Mikrowelt im Süßwasser“. Mit einem Planktonnetz fischte ich Kleinstlebewesen aus Teichen und Bächen  und untersuchte sie mit meinem Mikroskop. Mit einem speziellen Fotoapparat-Aufsatz konnte ich das Leben im Wassertropfen  fotografieren. Das machte das Bestimmen leichter und die Präsentation der Arbeit spannender. Im darauffolgenden Jahr drehte ich einen kleinen Planktonfilm. Dadurch konnte ich nicht nur die verschiedenen Formen und Gestalten der Tierchen zeigen, sondern auch,  wie sie sich fortbewegen. In den Wintermonaten verlangsamte sich meine Arbeit natürlich, weil ich weniger oder gar kein Plankton  fand

EINFACH UNGLAUBLICH!

Da gab mir meine Biologielehrerin einen Artikel über Bärtierchen
. Und ich las begeistert: Bärtierchen sind achtbeinige, meist kleiner als ein Millimeter große Tiere, die man meistens zu den Gliederfüßern (Arthropoden) zählt. Sie haben zum Beispiel an jedem „Stummelfuß“  zwei Krallen, die zum Festhalten und Fortbewegen dienen. Sie sind fast auf der ganzen Welt zuhause und leben in den Porenhohlräumen der Sandstrände, aber auch in Moospölsterchen, Dachrinnen, Wasserlachen und Teichen. Unter dem Mikroskop sehen sie aus wie ein kleiner Bär (eigentlich eher wie ein Gummibärli!). Doch noch faszinierender als ihr Aussehen ist ihre  Kunstfertigkeit, sich ihrer Umwelt anzupassen. Wird es ihnen zu kalt, zu trocken oder zu heiß, lassen sie ihren Stoffwechsel eine Pause einlegen. Dann „kapseln“ sie sich in sogenannte Tönnchen ein. Dadurch können sie jahrelang ohne einen Tropfen Wasser ausharren. In diesem Zustand trotzen sie unvorstellbaren Temperaturen von 125 Grad Celsius und minus 272 Grad. Dabei sinkt der Wassergehalt im  Körper des Bärtierchens bis auf wenige Prozent. Der Stoffwechsel des Bären ist somit lahmgelegt.

Doch auch nach extremen Drucken von 6000 bar, Vakuum, Röntgen-, und UV-Strahlen brauchen die Bärtierchen-Tönnchen nicht mehr als einen Wassertropfen, um unter dem Mikroskop wieder tapsig nach Nahrungssuche zu gehen! All diese Eigenschaften haben mich zutiefst beeindruckt und mein Ehrgeiz wurde geweckt, einen solch kleinen Überlebenskünstler unter meinem Mikroskop zu filmen. Oft wird das Auffinden von Bärtierchen als sehr leicht dargestellt. Dem ist nicht so! Ich musste lange suchen, Moose ausquetschen, Dachrinnen durchstöbern. Doch erst kurz nach Weihnachten hatte ich Erfolg! Ich machte Fotos, Filme und Zeichnungen. Nach meinem ersten Bärtierchenfund folgten ständig weitere. Die meisten dieser Tiere fand ich in einem kleinen, am Waldrand gelegenen Teich. Ich  tellte immer mehr Kurzfilme her und schnitt sie dann zu einem eigenen Film zusammen, der nur den Bärtierchen gewidmet ist. Ja, es sind wirklich beeindruckende Tiere!

Abbildungen/Film: Autorin

Totgesagte leben länger

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Dr. Siegfried Hekimi und Dr. Wen Yang, Forscher des Department of Biology der McGill University in Montreal, stießen bei einem Experiment auf ein verblüffendes Ergebnis. Die Wissenschaftler behandelten Fadenwürmer mit Paraquat, einem Herbizid, das die Anzahl der freien Radikale im Organismus erhöht und dadurch ein Lebewesen tötet. Die Würmer überlebten die Behandlung aber nicht nur. Sie lebten sogar länger als gewöhnlich.

Bereits bei der Entstehung der ersten Zellen beginnt deren Alterung. Wie wir leben, was wir tun, alles beeinflusst das Fortschreiten des  Alterns. Zellen werden repariert, neue entstehen durch Teilung, aber sie sind nie so frisch wie die allerersten. Jede Zelle ist  vorprogrammiert, nach einer bestimmten Zeit zu sterben. Diesen vorprogrammierten Tod nennt man Apoptose.

 

BESCHÄDIGTE ZELLEN OPFERN SICH, UM DEM ORGANISMUS ZU HELFEN

Stellt eine Zelle ein Problem fest, das sie nicht beseitigen kann, startet sie einen streng kontrollierten Selbstmord, um größere Systemfehler zu vermeiden. Als Erstes werden alle Kontakte zu anderen Zellen abgeschnitten. Danach wird das Cytoskelett, das der Zelle Form und Stabilität verleiht, abgebaut, wodurch die Zelle zu schrumpfen beginnt. Die Zelle schnürt kleinere Vesikel aus ihrer Zellmembran ab, in denen sich zerlegte Zellorganellen befinden. Proteine an der Zelloberfläche signalisieren den Makrophagen, Zellen des Immunsystems, dass sie gefressen werden können. Die entstandene Gewebslücke wird durch die Teilung der Nachbarzellen aufgefüllt. Krebszellen begehen übrigens keinen Selbstmord, ihr Selbstzerstörungsmechanismus ist ausgeschaltet.

Dem kontrollierten Zelltod kommt auch Bedeutung im Immunsystem zu. Wenn ein Fremdkörperchen, etwa ein Virus, in den  Organismus gelangt und als solcher erkannt wird, wird es von einem Makrophagen gefressen. Einige Proteine des Fremdkörpers werden auf der Oberfläche des Makrophagen „ausgestellt“. Diese Proteine werden von T-Helferzellen registriert, welche Zytokine als Botenstoffe abgeben und das Immunsystem in höchste Alarmbereitschaft versetzen. Das Immunsystem beginnt dann mit dem Angriff auf infizierte  Zellen, was mit deren Apoptose endet. Der kontrollierte Zelltod spielt aber nicht nur bei der Krankheitsbekämpfung, sondern auch bei  unserer vorgeburtlichen Entwicklung eine wichtige Rolle. Ohne ihn hätten wir keine Finger oder Zehen. Der Embryo besitzt nämlich  flossenartige Hände und Füße. Erst durch den kontrollierten Zelltod des Gewebes zwischen den Knochen entstehen einzelne Finger und Zehen.

Abb. 1: Fadenwurmweibchen 

LÄNGER LEBEN OHNE ZELLTOD?

Ohne vorzeitige Apoptose könnten wir allerdings länger leben. Dazu gibt es bereits zahlreiche Versuche. So läuft das Altern bei  geringerer Produktion des Wachstumshormons (Somatotropin) und der Geschlechtshormone (Östrogen und Testosteron) schneller ab.  Es wurden Hormontherapien entwickelt, die möglicherweise das Altern hinauszögern können. Stephen R. Spindler und sein Team der University of California haben zudem bewiesen, dass Mäuse, die eine kalorienarme Diät bekommen, länger leben als gewöhnlich.  Andere Versuchsorganismen wurden mit Antioxidantien, wie Vitamin C, behandelt. Sie lebten ebenfalls länger als gewöhnlich. Bei den mit Paraquat behandelten Würmer wird angenommen, dass die durch Radikale angeregten Zellen eher als andere dazu neigen, die  Zellreparatur zu maximieren, wodurch das Altern verlangsamt wird.

Dieses scheinbar paradoxe Phänomen wird gerade mit Hilfe von Mutanten des Fadenwurms Caenorhabditis elegans genauer untersucht. Derartige Forschungen ermöglichen eine bessere Kenntnis über den Zelltod und eröffnen möglicherweise einen neuen Weg  für eine Methode, die das menschliche Leben verlängert.

 

Abbildung: Nadine Timmermeyer, Universität Tübingen