Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Grünalgen wackeln sich in den Takt

23.10.2013
Max-Planck-Forscher in Dresden erklären, wie Algen ihre Schwimmarme synchronisieren

Der Schlag von Geißeln ist ein Grundprinzip für Bewegungen im Zellkosmos. Wie aber mehrere der kleinen Zellschwänze synchronisiert werden, war bisher ungewiss.


Die Grünalge ist ein Mikro-Brustschwimmer. Mechanische Kräfte halten ihre beiden Schwimmarme im Takt: Deren Schwimmzüge verlangsamen oder beschleunigen sich, je nachdem wie die Zelle beim Schwimmen wackelt.

© MPI f. molekulare Zellbiologie und Genetik, Dresden

Dresdner Max-Planck-Forscher vom Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik und vom Institut für Physik komplexer Systeme haben nun zeigen können, wie die Grünalge Chlamydomonas ihre beiden Schwimmarme durch eine raffinierte Wackelbewegung im Gleichtakt hält.

Dazu erarbeiteten die Wissenschaftler erst ein theoretisches Modell, dass sie dann in Experimenten mit dem Mikro-Brustschwimmer belegen konnten: Geraten die beiden Schwimmarme einmal außer Takt, beginnt die Zelle zu wackeln. Dadurch verlangsamen oder beschleunigen sich wiederum deren Schwimmzüge.

Der daraus resultierende Synchronisations-Mechanismus beruht allein auf der Kopplung zwischen den beiden Bewegungen, der des Körpers und der der Geißeln; spezielle Sensoren oder chemische Signale sind nicht nötig.

„Eine Alge ist ein wunderbares Modell für unsere Fragestellung, denn sie zeigt uns mit ihren zwei Schwimmarmen recht übersichtlich, wie mehrere Geißeln allein durch mechanische Kräfte synchronisiert werden“, sagt Benjamin Friedrich vom Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme, der die Arbeiten geleitet hat. Wie also Zehntausende von molekularen Motoren zusammenarbeiten, um Geißeln in Bewegung und in den richtigen Takt zu bringen, ist höchst interessant, da dies etlichen Vorgängen zu Grunde liegt: „Die kleinen Zellfortsätze sind ein Bestseller der Natur, sie treiben Spermien an, bilden große Transportteppiche im Eileiter oder den Atemwegen“, erklärt Friedrich.

Die gerade mal zehn Mikrometer großen Zellfortsätze schlagen ungefähr 30-mal pro Sekunde. In einer flachen Beobachtungskammer ließen die Forscher die einzellige Grünalge Chlamydomonas vor ihren Mikroskoplinsen herumschwimmen – und werteten dann die Schwimm- und Biegebewegungen in den Mikroskopiefilmen aus:

„Aus diesen Filmen können wir alle mechanischen Kräfte präzise rekonstruieren“, so Friedrich. Gezeigt hat sich: Wird die Last größer, schlägt die Geißel langsamer, genau wie der Motor eines Autos, welches einen Anstieg bewältigen muß. Die Kraft und Schnelligkeit des Schlages sind also an die Bewegung des Körpers gekoppelt. Diese Last-Abängigkeit synchronisiert die Schläge der beiden Geißeln, ohne dass es spezieller Sensoren oder chemischer Signale bedarf.

Ansprechpartner

Dr. Veikko Geyer
Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik, Dresden
Telefon: +49 351 210-2891
E-Mail: geyer@­mpi-cbg.de
Dr. Benjamin Friedrich
Telefon: +49 351 871-2413
E-Mail: ben@­pks.mpg.de
Originalpublikation
Veikko F. Geyer, Frank Jülicher, Jonathon Howard, Benjamin M. Friedrich
Cell-body rocking is a dominant mechanism for flagellar synchronization in a swimming alga

PNAS, 21. Oktober 2013

Dr. Veikko Geyer | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/7579240/gruenalgen_geisseln

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut
20.10.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Aus der Moosfabrik
20.10.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

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: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise