Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Orakel aus dem Ozean

09.05.2016

Ein internationales Forscherteam um André Scheffel vom Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie und Damien Faivre vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam-Golm hat den Mechanismus der Kalkproduktion bei einer Gruppe von Meeresalgen untersucht. Die Algen beeinflussen unser Klima stark und deren fossile Überreste geben uns Aufschluss über die Umweltbedingungen der Vergangenheit. In der Studie entdeckten die Wissenschaftler eine bisher unbekannte zelluläre Komponente, welche die Speicherung von Umweltinformationen in den „Biokalk“ entscheidend beeinflussen könnte. Ihre Erkenntnisse veröffentlichten sie in der Fachzeitschrift Nature Communications.

Algen sind wahre Multitalente. Gehören sie in vielen ostasiatischen Ländern schon lange zu den Grundnahrungsmitteln, haben sie darüber hinaus noch viel mehr zu bieten. Algen sind eine faszinierende, sehr anpassungsfähige Lebensform, die nahezu überall vorkommt, wo es feucht ist – im Meer, in Seen, sogar in Pfützen oder auch im Schnee. Die ca. 40.000 bekannten Arten übernehmen eine tragende Rolle im natürlichen biologischen Gleichgewicht und sind sowohl für die Umwelt, aber eben auch für den Menschen unentbehrlich.


Emiliana huxleyi – Das Meeresalgen-Orakel mit einem Panzer aus Kalkplättchen, Schalen oder Stäbchen, sogenannte Coccolithen. Dieser gibt Aufschluss über vergangene und zukünftige Umweltbedingungen.

André Scheffel, MPI-MP

Die zum Phytoplankton zählende einzellige Meeresalge Emiliania huxleyi umhüllt sich mit einem Panzer aus Kalkplättchen, Schalen oder Stäbchen, auch Coccolithen genannt. Nach ihrem Ableben sinkt der Kalkpanzer auf den Meeresgrund und bildeten über Millionen von Jahren dicke Sedimentschichten. Diese können dann zum Teil an der Erdoberfläche als Kreidefelsen wahrgenommen werden.

Die chemische Zusammensetzung dieser Kalksedimente gibt Auskunft über Klima und Umwelt der Vergangenheit, da auch Spurenelemente aus der Umgebung in die Kalkpartikel eingebaut werden. Kalkalgen gehören somit ebenso zu den sogenannten Zeigerorganismen, wie Plankton und andere Algen oder Muscheln, die man zur Analyse von Wasserqualitäten und Umweltbedingungen heranziehen kann.

Bisher weitgehend unverstanden ist jedoch der Mineralbildungsprozess in Kalkalgen. Ein internationales Wissenschaftlerteam um André Scheffel vom MPIMP und Damien Faivre vom MPIKG hat jetzt, die Kalkbildungsprozesse in der dominanten Meeresalge Emiliana huxleyi untersucht. Diese einzellige Alge bildet im Inneren der Zelle Kalkschuppen, die nach ihrer Fertigstellung nach außen geschleust werden und einen Panzer um die Zelle bilden. Die Bildung jeder einzelnen Schuppe erfolgt in einem spezialisierten Membrankompartiment, dem sogenannten Coccolithvesikel.

Mit Hilfe mikroskopischer und spektroskopischer Verfahren gelang es den Forschern nun eine weitere, bisher unbekannte Struktur innerhalb der Algenzelle zu identifizieren. Sie entdeckten ein Calcium-Reservoir, welches die Bildung der Coccolithen speist. In diesem Speicherkompartiment finden sich außerdem weitere Elemente, die die Speicherkapazität des Reservoirs erhöhen und verhindern, dass sich bereits dort Kalk bildet.

„Die Entdeckung dieser neuen Komponente im Calcium-Stoffwechsel der Alge Emiliania huxleyi eröffnet neue Möglichkeiten die Coccolith-Bildung zu analysieren und den Einbau von Spurenelementen zu verstehen“, erklärt Sanja Sviben, Erst-Autorin der Studie. Auf diesem Weg könnte es möglich werden, den Coccolith-Aufbau mit der Chemie des Seewassers in Zusammenhang zu bringen und somit die Wirkungsweise von Umwelteinflüsse auf den Kalkbildungsprozess zu verstehen.

Dadurch wird es nicht mehr nur möglich vergangene Umweltbedingungen zu rekonstruieren, sondern auch Modelle zu entwickeln, die den Einfluss von Klimaveränderungen vorhersagen. „Unsere Ergebnisse könnten aufklären, wie die Kalkbildung zum Beispiel durch Ozeanversauerung beeinflusst wird und wie sich dieser Prozess an zukünftige Bedingungen anpassen kann“, beschreibt André Scheffel.

Dies ist besonders entscheidend, da Meeresalgen einen wichtigen Einfluss auf den Kohlendioxid-Kreislauf der Erde haben. Sie binden jährlich mehrere Milliarden Tonnen Kohlenstoff und entfernen diesen somit auf Dauer aus der Atmosphäre, da er mit ihnen im Meeressediment festgesetzt wird. Klimaveränderungen könnten diesen Prozess zukünftig stören.

Kontakt:
Dr. André Scheffel
Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie
Tel. 0331/567 8358
scheffel@mpimp-golm.mpg.de

Dr. Ulrike Glaubitz
Referentin für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie
Tel. 0331/567 8275
glaubitz@mpimp-golm.mpg.de
http://www.mpimp-golm.mpg.de

Katja Schulze
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung
Tel. 0331/567 9203
katja.schulze@mpikg.mpg.de
http://www.mpikg.mpg.de

Originalveröffentlichung:
Sviben, S., Gal., A., Hood., M., A., Bertinetti, L., Politi, Y., Bennet, M., Krishnamoorthy, P., Schertel, A., Wirth, R., Sorrentino, A., Pereiso, E., Faivre, D., Scheffel, A.
A vacuole-like compartment concentrates a disordered calcium phase in a key coccolithophorid alga.
Nature Communications, 14. April 2016, doi: 10.1038/ncomms11228

Weitere Informationen:

http://www.mpimp-golm.mpg.de/2061285/pm-kalkalgen

Dipl. Ing. agr. Ursula Ross-Stitt | Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mit grüner Chemie gegen Malaria
21.02.2018 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

nachricht Vom künstlichen Hüftgelenk bis zum Fahrradsattel
21.02.2018 | Frankfurt University of Applied Sciences

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: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Kameratechnologie in Fahrzeugen: Bilddaten latenzarm komprimiert

21.02.2018 | Messenachrichten

Mit grüner Chemie gegen Malaria

21.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Periimplantitis: BMBF fördert zahnärztliches Verbund-Projekt mit 1,1 Millionen Euro

21.02.2018 | Förderungen Preise

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics