Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sex oder Tod – wie sich eine Kieselalge vor dem Kollaps rettet

19.12.2012
Forscher aus Jena und Gent isolieren und charakterisieren Sexualpheromon von Kieselalgen
Kieselalgen (Diatomeen) vermehren sich meistens durch asexuelle Zellteilung. Ab und an wird dies durch kurze Episoden sexueller Reproduktion unterbrochen. Dabei spielen Pheromone eine wichtige Rolle, wie ein deutsch-belgisches Team jetzt nachweisen konnte. Wie die Forscher in der Zeitschrift „Angewandte Chemie“ berichten, gelang es ihnen, einen dieser Lockstoffe zu isolieren und die Struktur zu charakterisieren.

Kieselalgen haben harte mineralische Schalen, die wie bei einer Schachtel mit Deckel aus zwei überlappenden Hälften gebildet werden. Während der asexuellen Zellteilung erhalten die neuen Zellen jeweils eine Hälfte der Schachtel und bilden den fehlenden Deckel neu. Da der nachgebaute Teil in der Schale der Mutterzelle gebildet wird, nimmt die Zellgröße einer Population stetig ab. Ist eine kritische Zellgröße erreicht, müssen die Kieselalgen sich sexuell vermehren, sonst sterben sie. „Sex oder Tod“, bringt es Prof. Dr. Georg Pohnert von der Universität Jena auf den Punkt.

Bislang gab es nur indirekte Hinweise, dass bei bestimmten Kieselalgen-Arten Pheromone als Regulatoren bei der Paarung beteiligt sind. Die chemische Struktur dieser Signalmoleküle war nicht bekannt. Das Team von den Universitäten Gent (Belgien) und Jena hat nun die Rolle solcher Botenstoffe bei der Alge „Seminavis robusta“ erforscht.

Wenn die kritische Zellgröße bei S. robusta erreicht ist, differenzieren sich zwei sexuelle Zelltypen, als + und - bezeichnet. Anschließend sammeln sich Zellen des beweglichen +Typs um eine anlockende -Zelle. Das Team um Georg Pohnert, Marnik Vuylsteke und Wim Vyverman konnte belegen, dass beide Paarungstypen tatsächlich chemische Signale produzieren, die das Paarungsverhalten des jeweiligen Partners aktivieren. Dazu extrahierten die Forscher das Kulturmedium der sexuell aktiven Algen und nutzten das Extraktionsmaterial als Pheromonquelle.

Es zeigte sich, dass die Algen eigentlich träge sind. Erst wenn chemische Botenstoffe anwesend sind, beginnt die sexuelle Bereitschaft beider Zelltypen überhaupt. So setzen -Zellen Stoffe frei, die die Beweglichkeit der +Zellen stark erhöhen. Und +Zellen setzen Stoffe frei, die -Zellen paarungsbereit machen und dazu anregen, das eigentliche Lockpheromon abzusondern. Beide Paarungstypen nutzen also Signalstoffe, um sich der Anwesenheit eines reifen Sexualpartners zu versichern, bevor sie selbst in die sexuelle Antwortreaktion investieren. „Dies erhöht die Chancen einer erfolgreichen sexuellen Vermehrung“, verweist der Jenaer Chemiker Pohnert auf die Effizienz des Prozesses.

Anhand eines Vergleichs der in verschiedenen Phasen des Vermehrungszyklus ausgeschiedenen Stoffwechselprodukte fanden die Forscher den Lockstoff der -Zellen. Sie isolierten und identifizierten ihn als „Diprolin“. Ausgehend von der Aminosäure Prolin synthetisierten sie den Stoff und bestimmten dessen absolute Konfiguration.

Diprolin ist bisher noch nicht als Pheromon beschrieben, wurde aber in höheren Pflanzen und Pilzen bereits nachgewiesen, wo ihm antibakterielle Aktivität zugeschrieben wird. „Es bleibt nun zu erforschen“, sagt Prof. Pohnert, „inwieweit diese neue ,Lockchemie‘ dazu genutzt werden kann, das Wachstum von Algen in Aquakulturen zu unterstützen oder auch lästige Biofilme der Algen zu kontrollieren.“

Original-Publikation:
Jeroen Gillard, Johannes Frenkel, Valerie Devos, Koen Sabbe, Carsten Paul, Martin Rempt, Dirk Inzé, Georg Pohnert, Marnik Vuylsteke, Wim Vyverman: Metabolomik unterstützt die Strukturaufklärung eines Sexualpheromons von Kieselalgen, Angewandte Chemie, DOI: 10.1002/ange.201208175

Kontakt:
Prof. Dr. Georg Pohnert
Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Lessingstr. 8, 07743 Jena
E-Mail: Georg.Pohnert[at]uni-jena.de

Axel Burchardt | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de/
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201208175/abstract

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften