Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wimperntierchen und ihre bakteriellen Lebenspartner - Eine weltweite Partnerschaft

13.07.2017

Wimperntierchen sind wie Menschen von einer Vielfalt an Bakterien besiedelt. Bei ihren symbiontischen Lebenspartnern haben manche der Wimperntierchen (Ciliaten) schon vor sehr langer Zeit ihre Wahl getroffen. Und die scheint sich bewährt zu haben. Das zeigen Untersuchungen von Bremer Max-Planck-Forschern und ihren Kollegen, die eine Gruppe dieser Einzeller und deren bakterielle Partner im Mittelmeer und in der Karibik erforscht haben und jetzt darüber in den Proceedings of the Royal Society B berichten. Die Bakterien liefern dabei die Energie für den Wirt, das Wimperntierchen, in dem sie Schwefel oxidieren.

Überraschend dabei ist es, dass es, obwohl ein ganzer Ozean das Mittelmeer von der Karibik trennt, es immer fast dasselbe Gespann von Bakterien und Wimperntierchen ist, denn beide Partner stammen jeweils von einem Urahn ab.


Der Transversalschnitt durch das Wimperntierchen.

MPIMM Bremen


Mehrere Wimperntierchen aus Mittelmeer unter dem Mikroskop. Der Schwefel in den symbiontischen Bakterien reflektiert das Licht und sorgt für die helle Farbe.

Oliver Jäckle, MPI Bremen

Elegante Schwimmer

Wimperntierchen sind eigentlich keine Tiere. Es sind Einzeller mit mehreren Zellkernen und kommen im Süßwasser, Meer und im Boden vor. Der Name rührt von den Wimpern auf der Zelloberfläche her, mit der diese Einzeller sich fortbewegen und Nahrung zu einer mundähnlichen Öffnung heranführen können. Bekanntestes Beispiel ist das Pantoffeltierchen. Erst unter dem Mikroskop sieht man die Eleganz, mit der diese sich bewegen.

Manche dieser Lebewesen werden so groß, dass sie mit dem bloßen Auge als Pünktchen im Wassertropfen sichtbar werden. In der jetzt vorgestellten Studie von Brandon Seah aus der Abteilung Symbiose am Bremer Max-Planck-Institut geht es um die Gattung Kentrophoros, die keinen Mund zur Aufnahme von Nahrung besitzt, dafür aber auf symbiontische Bakterien, so genannte Schwefeloxidierer, angewiesen ist. Man spricht hier von Mutualismus, d.h. beide Partner sind aufeinander angewiesen.

Chemosynthese und Symbiose als Strategie

Inzwischen kennt man eine Reihe von Lebewesen, die diese schwefeloxidierenden Bakterien als Energielieferanten nutzt. Die ersten entdeckte man zufällig in den 1970er Jahren an den Hydrothermalquellen der Tiefsee. Die Tiefseemuscheln Bathymodiolus und der Röhrenwurm Riftia sind zwei Beispiele. Doch bislang war nicht bekannt, wie die Symbiose bei den Wimperntierchen der Gattung Kentrophoros strukturiert ist. Sind die Bakterien mit anderen verwandt oder ist es eine bislang unbekannte Art?

In der jetzigen Studie verglichen die Forscher Kentrophoros aus dem Mittelmeer und der Karibik. Obwohl das äußere Erscheinungsbild, und die Morphologie sehr verschieden war, zeigten die Ergebnisse der Erbsubstanzanalyse, dass alle Zellen einen gemeinsamen stammesgeschichtlichen Ursprung haben. Und das trifft jeweils auf die Bakterien und die Wimperntierchen zu.

Die Bakterien gehören stammesgeschichtlich alle zu einer einzigen neu entdeckten Klade, das heißt, alle in dieser Studie gefundenen Symbionten haben einen gemeinsamen Vorfahren. Das bedeutet, dass vor ein paar Millionen Jahren der erste Kentrophoros und der Urahne dieser Bakterien eine gemeinsame Partnerschaft wählten, die die Zeiten überdauerte. Ihre Nachkommen haben sich über den Planeten Erde ausgebreitet.

„Die bakteriellen Symbionten wachsen nur auf einer Körperseite. Manche Wimperntierchen haben große Ausbuchtungen ausgebildet, um die Siedlungsfläche zu vergrößern. Diese Wimperntierchen tragen sozusagen ihr eigenes Gemüsebeet mit sich herum, denn die Bakterien werden vom Wirt per Phagozytose aufgenommen,“ beschreibt Brandon Seah, Doktorand am Bremer Max-Planck-Institut die Symbiose.

Prof. Dr. Nicole Dubilier, Direktorin des Max-Planck-Instituts sagt:„Unsere Ergebnisse zeigen, dass diese Symbiose zwischen Wimperntierchen und schwefeloxidierenden Bakteriensich über sehr lange evolutionäre Zeiträume, vielleicht zehn bis hunderte Millionen Jahre, erhalten hat. Ursprünglich dachten wir, dass diese Symbiose niemals so spezifisch sein kann wie bei Endosymbionten, die in ihrem Wirt leben. Bei Kentrophoros vermuteten wir, dass sie die Symbionten leicht verlieren, wenn sie sich durch Sand oder Wasser bewegen. Aber es stellte sich heraus, dass dies kein Hinderungsgrund für die intensive stabile Beziehung zwischen Wirt und Symbiont darstellt.“

Geht man nur vom äußeren Erscheinungsbild aus, haben die Forscher dieser Studie 17 verschiedene Typen Kentrophoros gefunden, die genetisch sehr ähnlich sind. Es scheint einen generellen Masterplan zu geben, dessen Ausführungen unterscheiden.

Ausblick

Als nächstes steht unter anderem die Sequenzierung der Genome an. Ein weiteres Ziel ist es, diese Lebewesen im Labor zu züchten, denn dann sind weitere interessante Untersuchungen zur Beziehung zwischen Genotyp und Phänotyp möglich. Was bringt jeder Partner in die Beziehung ein?

Originalveröffentlichung
Seah BKB, Schwaha T, Volland J-M, Huettel B, Dubilier N, Gruber-Vodicka HR. 2017 Specificity in diversity: single origin of a widespread ciliate-bacteria symbiosis. Proc. R. Soc. B 20170764.
http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2017.0764

Beteiligte Institute
- Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, Bremen
- Department of Integrative Zoology, and Department of Limnology and Bio-Oceanography, Vienna, Austria
- Max Planck Genome Centre Cologne, Max Planck Institute for Plant Breeding Research, Cologne, Germany
- MARUM, Center for Marine Environmental Sciences, Bremen, Germany

Rückfragen an

Brandon Kwee Boon Seah, (Link zur Webseite)
Abt. Symbiose, Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie
0421 2028904, kbseah@mpi-bremen.de

Prof. Dr. Nicole Dubilier
Abt. Symbiose, Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie
0421 2028932, ndubilie@mpi-bremen.de

Oder an die Pressestelle (Link zur Webseite)
Dr. Manfred Schlösser mschloes@mpi-bremen.de 0421 2028704
Dr. Fanni Aspetsberger faspetsb@mpi-bremen.de 0421 2028 947

Kasten Wimperntierchen

Wimperntierchen sind keine Tiere, sondern einzellige Lebewesen. Sie werden bis zu paar Millimeter groß. Der Name Kentrophoros steht für Stachelträger, denn die kleinen symbiotischen Bakterien deuteten die Forscher vor hundert Jahren fälschlich als Stachel. Kentrophoros wurden im Mittelmeer und der Karibik, aber auch im Pazifik gefunden. Sie können sich asexuell vermehren.
Als Besonderheit der Wimperntierchen gibt es mehrere Zellkerne von zwei verschiedenen Sorten. Einer davon ist zwar klein, aber er ist für die sexuelle Generation der Tochterzellen maßgeblich und trägt die gesamten genetischen Informationen. Die anderen regeln die Körperfunktion über spezifische Genexpression. Damit wird das Erscheinungsbild festgelegt.

Weitere Informationen:

Film von Brandon Seah

https://vimeo.com/89605962

http://www.mpi-bremen.de

Dr. Manfred Schloesser | Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Live-Verfolgung in der Zelle: Biologische Fussfessel für Proteine
19.06.2018 | Universität Basel

nachricht Tag it EASI - neue Methode zur genauen Proteinbestimmung
19.06.2018 | Max-Planck-Institut für Biochemie

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: Überdosis Calcium

Nanokristalle beeinflussen die Differenzierung von Stammzellen während der Knochenbildung

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel haben einen Hauptschalter für die Regeneration von Knochengewebe identifiziert....

Im Focus: Overdosing on Calcium

Nano crystals impact stem cell fate during bone formation

Scientists from the University of Freiburg and the University of Basel identified a master regulator for bone regeneration. Prasad Shastri, Professor of...

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hengstberger-Symposium zur Sternentstehung

19.06.2018 | Veranstaltungen

LymphomKompetenz KOMPAKT: Neues vom EHA2018

19.06.2018 | Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

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

Rätselhaftes IceCube-Ereignis könnte von Tau-Neutrino stammen

19.06.2018 | Physik Astronomie

Automatisierung und Produktionstechnik – Wandlungsfähig – Präzise – Digital

19.06.2018 | Messenachrichten

Überdosis Calcium

19.06.2018 | Medizin Gesundheit

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