Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Seeigel sehen besser als gedacht: Kalkskelett mit Lichtsinneszellen funktioniert als „Komplexauge“

06.05.2011
Seeigel sind doch nicht so „blind“, wie die Wissenschaft immer gedacht hat: Ein Team von Wissenschaftlern der Universität Bonn und Forschungseinrichtungen in Italien, Norwegen und Schweden hat jetzt erstmals spezialisierte Lichtsinneszellen in vermeintlich augenlosen Seeigeln entdeckt, die den Tieren ein Richtungssehen ermöglichen.

Ihren Fund, den sie als „laufendes Komplexauge“ bezeichnen, haben sie jetzt in der Fachzeitschrift PNAS (Proceedings of the National Academy of Science) beschrieben.


Purpurner Seeigel (Strongylocentrotus purpuratus) mit ausgestreckten Füßchen. Foto: E. Arboleda

„Die Photorezeptoren des purpurnen Seeigels (Strongylocentrotus purpuratus) sind nicht diffus über den ganzen Körper der Tiere verteilt, wie bislang vermutet, sondern in kleinen Einbuchtungen des runden Kalkskeletts konzentriert“, erklärt Esther Ullrich-Lüter von der Universität Bonn die Forschungsergebnisse der europäischen Wissenschaftler. Sie fanden heraus, dass Seeigel das eigene Skelett zur gezielten Lichtabschirmung ihrer Photorezeptoren nutzen und dadurch als eine Art „laufendes Komplexauge“ funktionieren.

Obwohl Lichtreaktionen bei den ausschließlich im Meer vorkommenden, wirbellosen Seeigeln seit langem bekannt sind, konnten die verantwortlichen Rezeptoren und Mechanismen erst durch eine Kombination aus Genexpressions-Studien und morphologischen Untersuchungen aufgeklärt werden. Die Wissenschaftler legten ihren Fokus zunächst auf die Expression eines so genannten rhabdomerischen Opsins, eines funktionell essentiellen Moleküls von Lichtrezeptoren wie sie in vielen wirbellosen Tieren vorkommen. „Durch den spezifischen Nachweis dieses Opsins in den Füßchen der Seeigel konnten wir erstmals Lichtsinneszellen bei Seeigeln lokalisieren, die keine „Augen“ im klassischen Sinne besitzen“, sagt Maria Ina Arnone, von der Stazione Zoologica in Neapel.

Die Genexpressionsdaten belegen in Kombination mit elektronenmikroskopischen Untersuchungen und Immunfärbungen, dass Seeigel ähnlich wie Insekten und Krebstiere einen für Facettenaugen typischen Lichtrezeptor zum Richtungssehen benutzen, im Unterschied zu ihren nahen Verwandten, den Wirbeltieren. Bei diesem Photorezeptortyp erfolgt die Einlagerung des Sehpigmentes in Ausstülpungen der nach außen gerichteten Zelloberfläche. Die Wirbeltiere sehen dagegen mit Photorezeptoren, bei denen das Sehpigment in die Oberfläche eines Wimperhärchens eingelagert ist. „Diese Art des Sehens scheint demnach evolutiv neuer zu sein, als bislang angenommen“, resümiert Harald Hausen vom SARS International Centre of Marine Molecular Biology.

Internetartiges Nervensystem

Zusätzliche Röntgen-microtomographische Untersuchungen (μCT) gaben Aufschluss über die spezielle Skelettmorphologie der untersuchten Seeigel, mit deren Hilfe eine Lichtabschirmung der einzelnen Lichtrezeptorgruppen von bis zu 272 Grad erfolgt. Die Verteilung der Lichtsinneszellen über den runden Körper der Tiere in Kombination mit einem im Tierreich einmaligen, internetartig dezentral Daten verarbeitenden Nervensystem, erlaubt den Tieren Informationen aus über 1.500 solcher Lichtrezeptorgruppen zu verarbeiten und sich gerichtet von einer wahrgenommenen Lichtquelle weg zu bewegen.

Neben der Universität Bonn waren Forscher des SARS International Centre of Marine Molecular Biology der Universität Bergen, Norwegen, zusammen mit Kollegen der Stazione Zoologica Anton Dohrn in Neapel, Italien und des Sven Lovén Centre for Marine Science der Universität Göteborg in Schweden an der Studie beteiligt.

A Unique System of Photoreceptors in Sea Urchin Tube Feet
Proceedings of the National Academy of Sciences
Onlineveröffentlichung: http://www.pnas.org/content/early/recent
doi:10.1073/pnas.1018495108
Kontakt:
Esther Ullrich-Lüter
Institut für Evolutionsbiologie und Ökologie der Universität Bonn
Tel.: 0177-7952512
E-Mail: eullrich@evolution.uni-bonn.de

Dr. Andreas Archut | idw
Weitere Informationen:
http://www.pnas.org/content/early/recent
http://www.uni-bonn.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers
28.04.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Forschungsteam entdeckt Mechanismus zur Aktivierung der Reproduktion bei Pflanzen
28.04.2017 | Universität Hamburg

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: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

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,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie