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 Zebras: Immer der Erinnerung nach
24.05.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

nachricht Wichtiges Regulator-Gen für die Bildung der Herzklappen entdeckt
24.05.2017 | 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: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Im Focus: Turmoil in sluggish electrons’ existence

An international team of physicists has monitored the scattering behaviour of electrons in a non-conducting material in real-time. Their insights could be beneficial for radiotherapy.

We can refer to electrons in non-conducting materials as ‘sluggish’. Typically, they remain fixed in a location, deep inside an atomic composite. It is hence...

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochspannung für den Teilchenbeschleuniger der Zukunft

24.05.2017 | Physik Astronomie

3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind

24.05.2017 | Physik Astronomie

Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"

24.05.2017 | Messenachrichten