Überleben in der Trockenheit: Der Notfallplan der Fadenwürmer

Pflanzen und Tiere, die extreme Trockenheit überstehen können, haben einen Satz an Reaktionsmechanismen, die vorher eingeleitet werden und ihnen so das Überleben sichern.

Forscher am Dresdner Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) haben diese Mechanismen jetzt identifiziert. Bereits 2011 konnten sie zeigen, dass Dauerlarven des Fadenwurms Caenorhabditis elegans einen Wasserverlust von bis zu 98 Prozent überstehen und nach fast totaler Austrocknung wiederauferstehen können.

In einer aufwändigen Versuchsanordnung mit einem breiten Mix aus Methoden haben sie nun nach den Genen, Proteinen und biochemischen Stoffwechselwegen gesucht, die den Wurm auf die Stresssituation vorbereiten und schließlich dessen Überleben sicher stellen.

Die Fadenwürmer können eine Schwankung des Feuchtigkeitslevels ihrer Umgebung über Nervenzellen im Kopf erspüren. Bei zunehmender Trockenheit werden sofort einige Prozesse eingeleitet, die das Tier auf eine drohende Austrocknung vorbereiten: Beispielsweise werden bestimmte Verbindungen abgebaut, die durch Sauerstoff oxidiert werden können. Des Weiteren werden Proteine hergestellt, die auch bei einem Hitzeschock produziert werden.

Um den molekularen Mechanismen auf die Spur zu kommen, die den Wurm in dieses Stadium führen, nutzte das Forschungsteam einen breiten methodischen Ansatz, etwa Microarrays, Methoden der Proteomik und der Bioinformatik. Erstaunlich vor allem: Die einsetzende Reaktion der Würmer auf zunehmende Trockenheit ist eigentlich nur ein Set aus wenigen Stoffwechselwegen:

“Was wir gefunden haben, ist der allgemeine Notfallplan für Anhydrobiose – also ein Werkzeugkasten von zahlreichen Pflanzen und Tieren, extreme Trockenheit zu überstehen”, sagt Teymuras Kurzchalia, Gruppenleiter am MPI-CBG und Leiter der Studien.

Originalveröffentlichung:
Cihan Erkut, Andrej Vasilj, Sebastian Boland, Bianca Habermann, Andrej Shevchenko, and Teymuras V. Kurzchalia:
Molecular Strategies of the Caenorhabditis elegans Dauer Larva to Survive Extreme Desiccation
PLOS ONE, 4. Dezember 2013
http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0082473
Weitere Informationen:
Teymuras V. Kurzchalia
Max-Planck-Institut für
Molekulare Zellbiologie und Genetik
Pfotenhauerstr. 108
D – 01307-Dresden
Tel. +49 (351) 210 2567
eMail: kurzchalia@mpi-cbg.de
Cihan Erkut
Max-Planck-Institut für
Molekulare Zellbiologie und Genetik
Pfotenhauerstr. 108
D – 01307-Dresden
Tel. +49 (351) 210 2421
eMail: erkut@mpi-cbg.de