Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zeit für den Aufstieg

14.07.2017

Genetische Uhren in Zooplanktonarten regulieren die vermutlich größte tägliche Bewegung von Biomasse

Der Ruderfußkrebs Calanus finmarchicus richtet seinen Tag nach einer genetischen Uhr aus, die unabhängig von äußeren Reizen funktioniert. Diese Uhr beeinflusst Rhythmen des Stoffwechsels sowie die tägliche Vertikalwanderung der Krebse.


Ruderfußkrebs

Foto: David Pond / Scottish Associatio

Das hat einen enormen Einfluss auf das gesamte Nahrungsnetz im Nordatlantik, denn Calanus finmarchicus ist dort eine zentrale Planktonart. Je nachdem, wo sich der energiereiche Krebs gerade befindet, müssen sich auch seine Fressfeinde aufhalten. Die Ergebnisse der Studie erscheinen nun im Fachjournal Current Biology.

Tag für Tag findet in den Meeren der Welt eine gigantische Vertikalwanderung statt: Bei Sonnenuntergang schwimmen unzählige Planktonorganismen wie Ruderfußkrebse oder Krill in Richtung Oberfläche, um sich an einzelligen Algen satt zu fressen, die nur dort gedeihen können, wo ausreichend Licht zur Verfügung steht. Die Nacht bietet den Tieren Schutz vor Räubern wie Fischen, die Licht zum Jagen brauchen.

Am Morgen wandern die Tiere dann in die dunkle Tiefe zurück, wo sie sich tagsüber vor ihren Fressfeinden verstecken. Das ist die vermutlich größte tägliche Bewegung von Biomasse auf dem ganzen Planeten. Obwohl dieses Phänomen seit mehr als 100 Jahren bekannt ist, haben Wissenschaftler erst in Ansätzen verstanden, welche Signale Meereslebewesen nutzen, um zu entscheiden, wann sie nach oben und wann sie nach unten wandern.

Licht scheint dabei eine große Rolle zu spielen – doch auch in der Polarnacht und im Dunkel der Tiefsee, wo nur sehr wenig Licht zur Verfügung steht, finden solche Wanderungen statt. Wissenschaftler des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) konnten nun nachweisen, dass der Ruderfußkrebs Calanus finmarchicus eine innere genetische Uhr besitzt, die unabhängig von äußeren Reizen einen 24-Stunden Rhythmus erzeugt. Licht wird dabei nur benötigt, um die Uhr hin und wieder richtig zu „stellen“. „Diese Uhr beeinflusst neben den Rhythmen der Stoffwechselaktivität der Tiere auch deren tägliche Vertikalwanderung“, sagt Erstautor Sören Häfker.

Zusammen mit Kollegen der Universität Oldenburg und der Scottish Association for Marine Science hat er eine detaillierte Untersuchung des gesamten Uhr-Mechanismus für diese wichtige Krebsart durchgeführt und die tägliche Wanderung mit der Rhythmik der genetischen Uhr verglichen. „Für uns war es erstaunlich, wie präzise die genetische Uhr den 24-Stunden-Rhythmus ohne äußere Reize beibehält und dass wir diesen Rhythmus sowohl unter kontrollierten Laborbedingungen als auch im natürlichen Lebensraum im schottischen Loch Etive fanden“, sagt Sören Häfker.

In der freien Natur können die Tiere bei ihren täglichen Wanderungen mehrere hundert Meter zurücklegen. Doch auch in Laborexperimenten wiesen die Wissenschaftler dasselbe Bewegungsmuster nach. Hier haben sie für die Tiere zuerst einen natürlichen Tag-Nacht-Rhythmus simuliert und sie danach mehrere Tage in konstanter Dunkelheit gehalten. Unter diesen Bedingungen haben sie dann den Sauerstoffverbrauch der Tiere als Hinweis für den Stoffwechsel, die Vertikalwanderung sowie die Aktivität verschiedener Uhr-Gene gemessen.

In den knapp einen Meter hohen Säulen der Versuchsanordnung findet selbst bei konstanter Dunkelheit eine rhythmische Vertikalwanderung statt. Dieses Verhalten zeigt, dass die Wanderung von der genetischen Uhr reguliert wird. Die Krebse können so den Tageszyklus vorausahnen und sich zum Beispiel in tiefere Wasserschichten zurückziehen, noch bevor es für Räuber hell genug wird, um sie zu jagen.

Der Ruderfußkrebs Calanus finmarchicus sammelt im Körper große Fettreserven an und ist daher für viele größere Tiere eine attraktive Nahrungsquelle. Die tägliche Wanderung hat somit eine herausragende Bedeutung für das Ökosystem. Das ist besonders relevant, weil durch die Klimaerwärmung viele marine Arten ihre Verbreitung in Richtung der Pole verschieben.

Dort schwankt die Tageslänge über das Jahr jedoch deutlich stärker und es stellt sich die Frage, ob die inneren Uhren dieser Tiere mit den extremeren Bedingungen klarkommen. „Nur wenn wir verstehen, wie genetische Uhren funktionieren und wie sie das Leben im Meer beeinflussen, können wir in Zukunft besser vorhersagen, wie marine Arten auf Veränderungen der Umwelt – etwa durch den Klimawandel – reagieren und welche Konsequenzen das für marine Ökosysteme hat“, betont Sören Häfker.

Hinweise für Redaktionen:

Die Studie erscheint unter folgendem Titel im Fachmagazin Current Biology:
N. Sören Häfker, Bettina Meyer, Kim S. Last, David W. Pond, Lukas Hüppe, Mathias Teschke: „Circadian Clock Involvement in Zooplankton Diel Vertical Migration“. DOI: 10.1016/j.cub.2017.06.025

Ihr Ansprechpartner in der Abteilung Kommunikation und Medien ist Sebastian Grote,
(Tel.: + 49 (0) 471 4831-2006; E-Mail: sebastian.grote(at)awi.de). Ihr wissenschaftlicher Ansprechpartner am Alfred-Wegener-Institut ist Sören Häfker (Tel.: +49 471 4831-2360; E-Mail: soeren.haefker(at)awi.de).

Nach Ablauf der Sperrfrist finden Sie Fotos unter: https://www.awi.de/nc/ueber-uns/service/presse.html

Das Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) forscht in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der gemäßigten sowie hohen Breiten. Es koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher Polarstern und Stationen in der Arktis und Antarktis für die internationale Wissenschaft zur Verfügung. Das Alfred-Wegener-Institut ist eines der 18 Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.

Ralf Röchert | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.awi.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren
16.11.2018 | Universität Bayreuth

nachricht Günstiger Katalysator für das CO2-Recycling
16.11.2018 | Ruhr-Universität Bochum

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: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Im Focus: UNH scientists help provide first-ever views of elusive energy explosion

Researchers at the University of New Hampshire have captured a difficult-to-view singular event involving "magnetic reconnection"--the process by which sparse particles and energy around Earth collide producing a quick but mighty explosion--in the Earth's magnetotail, the magnetic environment that trails behind the planet.

Magnetic reconnection has remained a bit of a mystery to scientists. They know it exists and have documented the effects that the energy explosions can...

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

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

Mikroplastik in Kosmetik

16.11.2018 | Studien Analysen

Neue Materialien – Wie Polymerpelze selbstorganisiert wachsen

16.11.2018 | Materialwissenschaften

Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren

16.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

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