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Verbindung zwischen Nesseltier und Alge

Durchs Essen vereint – wie Symbiose entsteht

| Redakteur: Christian Lüttmann

Miteinander erfolgreich – dies ist nicht nur in der Arbeitswelt ein bewährtes Motto, sondern auch im Tierreich. Doch manche Zusammenarbeit geht über diese Form der Kooperation hinaus. So lautet der Slogan des Süßwasserpolypen Hydra und der Chlorella-Alge eher „Ineinander erfolgreich“, denn die Algen leben im Inneren des Polypen. Wie solch eine extreme wechselseitige Abhängigkeit zustande kommt, untersuchen Forscher der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel mit Kollegen aus Japan.

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Mikroskopische Abbildung von Hydra-Epithelzellen (Zellkerne in grün), die jeweils etwa 20-30 symbiotische Chlorella-Algen enthalten (in orange).
Mikroskopische Abbildung von Hydra-Epithelzellen (Zellkerne in grün), die jeweils etwa 20-30 symbiotische Chlorella-Algen enthalten (in orange).
(Bild: Jay Bathia)

München – Bei der Entwicklung des Lebens auf der Erde hat sich bereits vor Millionen von Jahren das Konzept der Symbiose als erfolgreiche Strategie entwickelt, mit der sich Lebewesen unterschiedlicher Arten als eng verbundene Gemeinschaften im Kampf ums Dasein erfolgreich behaupten können. Warum sie diese Partnerschaften eingehen, was ihr eigentlicher Vorteil ist und welche molekularen Mechanismen dafür wichtig sind, ist allerdings noch weitgehend unerforscht.

Wissenschaftler der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) haben nun erstmals eine umfassende Charakterisierung symbiotischer Interaktionen vorgelegt, und zwar am Beispiel der Kooperation des Süßwasserpolypen Hydra mit in seinem Zellinneren lebenden Chlorella-Algen. Die CAU-Forscher arbeiteten dazu eng mit japanischen Wissenschaftlern vom Okinawa Institute of Science and Technology und der Universität Okayama zusammen.

Wenn keine Seite mehr alleine überleben kann

Um die grundlegenden Mechanismen dieser Symbiose zu untersuchen, konzentrierte sich das Forschungsteam auf die Stoffwechselbeziehungen zwischen Hydra und den sie besiedelnden Algen. Die Organismen leben in einer so genannten photosynthetischen Symbiose: Die Algen stellen also ihrem Wirt bestimmte Stoffwechselprodukte zur Verfügung, die sie aus der Umwandlung von Sonnenenergie gewinnen. Im Gegenzug beziehen sie vom Süßwasserpolypen Nährstoffe, die sie selber nicht erschließen können.

„Diese Form des Zusammenlebens von Nesseltieren und Algen bildet eine extreme Form der Symbiose, in der die Algen ohne ihren Wirt nicht mehr lebensfähig sind. Die symbiotischen Algen geben dabei sogar Teile der Erbinformation auf und nutzen stattdessen die entsprechenden Strukturen des Süßwasserpolypen“, beschreibt Prof. Thomas Bosch, Zell- und Entwicklungsbiologe an der CAU, die Tragweite der zwischenartlichen Abhängigkeit. Auch Hydra selbst ist stark abhängig von den Symbionten, da die Chlorella-Besiedlung ihren Reproduktionserfolg fördert und den Tieren daher ohne die Algen deutliche Fitness-Nachteile entstehen würden.

Einfluss der Gene bei der Symbiose

In ihrer Studie legten die Forscher ihr Augenmerk auch auf die Frage, wie so komplexe symbiotische Beziehungen wie die von Hydra und Chlorella-Alge entstehen können. „Unsere Ergebnisse zeigen, welche konkreten Werkzeuge auf genetischer und molekularer Ebene notwendig sind, damit sich eine dauerhafte und stabile Symbiose im Laufe der Evolution herausbilden kann“, so Bosch.

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