Bärtierchen haben genetische Ausstattung für das Weltall

21. April 2017, 18:00
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Sie sind weit verbreitet und verfügen über erstaunliche Fähigkeiten: Trockenheit, Hitze und Radioaktivität können Bärtierchen kaum etwas anhaben

Wien – Pompös ist das Denkmal nicht. Ein Sockel mit einer zerbrochenen Säule bildet den Mittelpunkt, daneben ein steinerner Engel. Man würde kaum vermuten, dass dies das Grab eines der größten Komponisten der Weltgeschichte sein soll, gebe es nicht den eingravierten Namen: W. A. Mozart. Seine letzte Ruhestätte liegt unter schattenspendenden Bäumen auf dem Wiener Friedhof Sankt Marx. Leider stört das Verkehrsrauschen der Südosttangente die Idylle. Ramazzottius varieornatus nimmt davon allerdings keine Notiz. Es wuselt wie eh und je im grünen Belag auf Mozarts Grabmal, unbemerkt von den meisten Besuchern – aber nicht von Alwin Köhler.

Die Winzlinge mit dem seltsamen Namen gehören zu den sogenannten Tardigraden oder Bärtierchen und sind nicht größer als 0,3 Millimeter. Ihre Stellung im Stammbaum der Evolution ist noch umstritten, erklärt Köhler. Viel interessanter seien jedoch die besonderen Fähigkeiten dieser Minikreaturen. Sie sind in der Lage, totaler Trockenheit, Erhitzung bis knapp 100 Grad Celsius, extremem Druck und radioaktiver Bestrahlung zu widerstehen. "Aber wozu?", fragt Köhler fasziniert. "Die Tierchen führen ein friedliches Leben im Moos und sind nie solchen Extrembedingungen ausgesetzt." Das ist ungefähr so, als würden Menschen im Raumanzug über die Kärntner Straße spazieren gehen.

Kapsel gegen Austrocknung

Ganz ohne Dramatik verläuft das Dasein der kleinen Krabbler gleichwohl nicht. Sie sind stets auf Wasser angewiesen. Solange die Moospolster feucht bleiben, können sich die Bärtierchen frei darin bewegen, doch bei Austrocknung müssen sie reagieren. Innerhalb von wenigen Minuten ziehen sie ihre Körper zusammen und bilden eine kompakte Kapsel. Fachleute bezeichnen dies als Tönnchenform. Die Tardigraden stellen derweil jede Stoffwechseltätigkeit ein. "In diesem Zustand sind sie weder tot noch lebendig", so Köhler. Währenddessen kann fast nichts den Bärtierchen etwas anhaben. Sogar einen ungeschützten Aufenthalt im All überstanden sie (Current Biology, Bd. 18, R729).

Köhler, ursprünglich ein ausgebildeter Arzt, begeistert sich sehr für die zähen Organismen. Der an der Medizinischen Uni Wien tätige Wissenschafter und seine Kollegen möchten nun den Geheimnissen ihrer Überlebensfähigkeit auf die Spur kommen. "Wir wollen die molekularen Mechanismen hinter dieser unglaublichen Resistenz verstehen." Wie zum Beispiel gehen die Bärtierchen mit der Protein-Denaturierung um. Hitze verändert die Struktur von Eiweißmolekülen – ein normalerweise irreversibler Vorgang, wie wir alle aus der Küche wissen. Spiegeleier bekommt man nicht mehr flüssig. In einer quasi gekochten Tardigrade müsste dasselbe passieren. Die lebenswichtigen Enzyme, auch sie sind Proteine, wären unbrauchbar, der Stoffwechsel somit blockiert. Die Bärtierchen indes zeigen das Gegenteil. Wie ihnen das gelingt, weiß bisher niemand.

Ähnlich verblüffend ist der Schutz des Tardigraden-Erbguts. Während der Austrocknung entstehen in den Zellen reichlich freie Radikale, etwa durch die Bildung von Wasserstoffperoxid. Die chemischen Randalierer greifen gerne DNA an und zerbrechen deren Ketten. Für die meisten Lebewesen sind solche Schäden brandgefährlich. Die betroffenen Zellen sterben, mitunter der ganze Organismus. Auch hier zeigen die Bärtierchen ein enormes Maß an Immunität. Ihre Chromosomen sind so stabil, dass sie auch starke Röntgenstrahlung aushalten.

Ein japanisches Forscherteam scheint der Lösung dieses Rätsels einen guten Schritt nähergekommen zu sein. Die Experten nahmen die DNA von Ramazzottius varieornatus, einem extrem robusten Bärtierchen, genauer unter die Lupe und stießen dabei auf mehrere bemerkenswerte Gene. Das interessanteste ist Dsup, welches den Code für ein gleichnamiges Protein mit spezieller Aktivität trägt. Die Eiweißpartikel binden gezielt an DNA und legen sich anscheinend wie eine Schutzhülle um die Erbgutsubstanz. Es gelang den Wissenschaftern zudem, das Dsup-Gen in kultivierte menschliche Zellen einzubauen. Letztere produzierten anschließend das entsprechende Protein. Setzte man diese Zellen starker Röntgenstrahlung aus, erlitten ihre DNA-Ketten rund 40 Prozent weniger Schäden als nicht mit Dsup ausgestattete Schwesterzellen. Ein Untersuchungsbericht wurde vergangenen Herbst im Fachmagazin Nature Communications (Bd. 7, 12808) veröffentlicht.

Extreme Habitate

Mehr als 1000 verschiedene Tardigraden-Spezies sind der Wissenschaft zurzeit bekannt. Nicht alle davon verfügen über höchste Widerstandsfähigkeit. Manche sind eher Warmduscher, meint Alwin Köhler scherzhaft. Andere wiederum tummeln sich in der eisigen Tiefsee, sogar im Marianen-Graben, oder an heißen Quellen. Vielleicht waren die Bärtierchen ursprünglich Bewohner solcher Extremhabitate, sagt Köhler, und erst im späteren Verlauf der Evolution besiedelten sie angenehmere Lebensräume – so wie verschiedene Spezies auf dem Friedhof St. Marx. Ihre schützende genetische Ausstattung behielten viele Arten offenbar bei.

Köhler wird sich die nächsten drei Jahre vollständig auf die Erforschung der winzigen Überlebenskünstler konzentrieren. Die Schweizer Nomis-Stiftung finanziert das Projekt. Im vergangenen Monat verbrachte Köhler zwei Wochen an der Universität Tokio, um dort das Züchten von Bärtierchen zu erlernen. Gar nicht so einfach, wie der Wissenschafter betont. Die sonst so zähen Tardigraden kommen mit Laborbedingungen nicht gut zurecht. Man müsse sie mit bestimmten Grünalgen füttern, "und Plastikoberflächen mögen sie gar nicht". (Kurt de Swaaf, 21.4.2017)

  • e nicht einmal 0,3 Millimeter großen Bärtierchen scheinen ihre außergewöhnlichen Überlebenskünste auch in gemäßigten Habitaten nicht zu verlieren.
    foto: frank fox

    e nicht einmal 0,3 Millimeter großen Bärtierchen scheinen ihre außergewöhnlichen Überlebenskünste auch in gemäßigten Habitaten nicht zu verlieren.

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