Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Mütter ihren Nachwuchs für die Zukunft wappnen

21.12.2001


Weibliche Wasserflöhe geben Informationen über Umweltbedingungen an ihre Nachkommen weiter


Wasserflöhe (Daphnien) beeinflussen die Bereitschaft ihrer eingeschlechtlich erzeugten Nachkommen, in die zweigeschlechtliche Reproduktion einzutreten und widerstandsfähige Dauereier zu bilden. Wie Victor Alekseev und Winfried Lampert vom Max-Planck-Institut für Limnologie in Plön in der Nature-Ausgabe vom 20. Dezember 2001 berichten, zeigen Laborexperimente, dass die weiblichen Wasserflöhe ihren Töchtern über das Ei Informationen über Nahrungsbedingungen und Tageslänge, unter denen sie leben, weitergeben. Damit ermöglichen sie ihrem Nachwuchs, sich mit ihrer Fortpflanzungsstrategie optimal an die vorherrschende Jahreszeit anzupassen.

In den Lebensgemeinschaften von Seen spielen Wasserflöhe (Daphnien) eine bedeutende Rolle. Ihr Erfolg, sich in diesem Ökosystem zu behaupten, beruht dabei vor allem auf ihrer Fortpflanzungsweise: Daphnien pflanzen sich eingeschlechtlich, also über Parthenogenese (Jungfernzeugung) fort. Aufgrund dieser Fortpflanzungsweise können sie leicht als Klone kultiviert werden. Und das hat sie zu einem überaus interessanten Modellorganismus in der aquatischen Ökologie gemacht. Im Zentrum wissenschaftlicher Untersuchungen stehen die Strategien, mit denen diese sehr kurzlebigen Organismen (Daphnien leben nur wenige Wochen) ihren Lebenszyklus an sich wandelnde Umweltbedingungen anpassen.


Eine weibliche Daphnia stößt ein sattelförmiges Gebilde (Ephippium) ab, das sich über dem Brutraum auf ihren Rücken gebildet hat. Dieses enthält zwei Dauereier, die durch zweigeschlechtliche Reproduktion entstanden sind, eine Fortpflanzungsart, die bei Daphnien nur selten vorkommt. Das Ephippium kann Jahrzehnte unter ungünstigen Umweltbedingungen überleben, bevor aus den Dauereiern neue Daphnien schlüpfen.

Zu bestimmten Zeiten gehen die weiblichen Wasserflöhe zu bisexueller, also zweigeschlechtlicher Fortpflanzung über. Über dem Brutraum eines weiblichen Wasserflohs entsteht dann ein sattelförmiges Gebilde (Ephippium), das zwei Dauereier enthält. Diese können, wenn für die Daphnien ungünstige Umweltbedingungen vorherrschen, viele Jahre beispielsweise in Seesedimenten überleben. So werden Dauereier vor allem im Spätherbst gebildet, weil sich zu diesem Zeitpunkt die Futterbedingungen für die Daphnien deutlich verschlechtern. Die Umstimmung der parthenogenetischen Weibchen zu bisexueller Fortpflanzung erfordert verschiedene Signale aus der Umwelt. Für die Forscher stellt sich die Frage, welche Umweltstimuli für das exakte "Timing" ausschlaggebend sind. Denn einerseits muss die Umstimmung im Reproduktionszyklus erfolgen, bevor es für die Wasserflohpopulation zu spät ist und sie Gefahr läuft, an Futtermangel einzugehen, andererseits wäre es ausgesprochen ineffektiv, wenn die Weibchen auf kurze Perioden von Futtermangel oder Kälteeinbrüche im Sommer bereits mit der Umschaltung auf Dauereierproduktion reagierten.

Viktor Alekseev, Gastforscher aus St. Petersburg, und Winfried Lampert vom Max-Planck-Institut für Limnologie in Plön haben jetzt einen Mechanismus gefunden, mit dem sich erklären lässt, weshalb es sowohl im späten Frühjahr als auch im Herbst zur schubweisen Produktion von Dauereiern kommen kann. In kontrollierten Laborexperimenten wurden die meisten Dauereier produziert, wenn die Mutter reichlich Futter hatte, die Nachkommen aber wenig, und wenn gleichzeitig beide unter Kurztagbedingungen (d.h. 10 Stunden Licht/14 Stunden Dunkel) lebten. Diese Situation ist im Freiland nur im Herbst gegeben, wenn tatsächlich massive Dauereiproduktion gefunden wird. Die Laborergebnisse erklären aber auch das gelegentliche Auftreten eines zweiten Schubs von Dauereierproduktion im Frühsommer: Hier kann es durch die Filtriertätigkeit der Daphnien im See zu einem "Klarwasserstadium" und damit ebenfalls zu Futtermangel kommen. Unter keinen Umständen wurden Dauereier gebildet, wenn die zweite Generation unter guten Futterbedingungen lebte.

Für die Bereitschaft der Nachkommen, Dauereier zu bilden, waren also nicht nur Informationen über die Umweltbedingungen ausschlaggebend, denen sie selbst ausgesetzt waren, sondern auch die Futter- und Lichtbedingungen (Tageslänge), unter denen ihre Mütter gelebt hatten. Offensichtlich haben weibliche Wasserflöhe einen Weg gefunden, ihrem Nachwuchs diese Informationen über die Eier mitzugeben. Die Weitergabe von Umweltinformationen an die nächste Generation ist eine interessante Möglichkeit für kurzlebige Organismen ihren Lebenszyklus an die Umweltbedingungen optimal anzupassen. In der evolutionären Ökologie spielen solche "maternalen Effekte" zunehmend eine Rolle.

| Max-Planck-Gesellschaft

Weitere Berichte zu: Daphnien Dauereier Nachkommen Umweltbedingung Wasserflöhe

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung
26.04.2017 | Universität Ulm

nachricht Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt
26.04.2017 | Universität Basel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
>>> zur Jobsuche
Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
find and help
zur Aktionsseite >>>
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden

26.04.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie