Das Mondlicht ist ein natürlicher Zeitgeber für viele im Meer lebende Organismen. Aber wie dieses Zusammenspiel genau funktioniert, ist noch weitgehend unerforscht. Wiener Wissenschaftler wollen nun klären, welche Rolle bestimmte Lichtsinneszellen für biologische Rhythmen spielen. Die Ergebnisse könnten unter anderem für den Umweltschutz relevant sein.
In einigen Kellern am Campus Vienna Biocenter scheint seit einigen Wochen der Mond – beziehungsweise eine Gartenlampe vom Baumarkt, die den Mond simuliert. Die Würmer, die sich in Boxen rundherum kringeln, stört der Unterschied nicht. Sie erholen sich vom Umzug aus Heidelberg. Von dort sind sie mit Kristin Tessmar und Florian Raible an die Max F. Perutz Laboratories gezogen.
Tessmar erforscht am Department für Mikrobiologie und Immunbiologie der Universität Wien das Paarungsverhalten der im Wasser lebenden Ringelwürmer Platynereis dumerili. Das Besondere an den kleinen Tierchen: Sie nutzen das Mondlicht, um ihre biologischen Rhythmen zu steuern.
Neue Forschungsgruppe
Das Team behandelt zwei große Forschungsthemen. Einerseits untersuchen die Forscher, wie wirbellose Meerestiere ihr Paarungsverhalten mit Hilfe des Mondlichts synchronisieren. Andererseits erforscht die Gruppe sensorische Gehirnzellen von Wirbeltieren, die Hormone ausschütten und auch lichtrezeptive Moleküle enthalten. Hier dient der Zebrafisch als Modellorganismus.
„Die Lichtsinneszellen, die in beiden Projekten – einmal im Wurm und einmal im Fisch – im Mittelpunkt stehen, sind evolutionär miteinander verwandt, das heißt sie sind schon vor mehr als 500 Millionen Jahren entstanden und gehören damit zum ältesten Repertoire des Gehirns“, erklärt Tessmar.
Bei Vollmond: Licht nonstop
Dem Vollmond hat man schon viele magische Auswirkungen zugeschrieben, sicher ist: Er steuert die Geschlechtsreife der Meeresringelwürmer. Ist es die Intensität des Mondlichts, die das Leben auf der Erde beeinflusst? Eher nicht, zeigen mehrere Studien. Auch die Wellenlänge des Lichtes ist nicht besonders andersartig, denn Mondlicht ist nur von der Sonne reflektiertes Licht. Tessmar sieht den großen Unterschied darin, dass es während des Vollmondes keine Pause zwischen Sonnenuntergang und Mondaufgang gibt. Eine wesentliche Komponente könnte also sein, dass es durchgehend Licht gibt – und weniger, dass das Licht vom Mond kommt.
Marine Mondsüchtige
In der Meereswelt gibt es viele Tiere, die ihr Paarungsverhalten nach dem Mond ausrichten. Vor allem wenn die Befruchtung außerhalb der Tiere stattfindet, ist es wichtig, dass Spermien und Eizellen zur gleichen Zeit im Wasser schwimmen, sonst kann die Fortpflanzung nicht funktionieren. Tessmars Modelltier, der Meeresringelwurm, hat einen klaren lunaren Rhythmus.
Neues Labor
Im Labor gibt es zwei Kulturräume, in denen die Forscher die Lichtzyklen des Mondes nachahmen. Die eingangs erwähnte Gartenlampe ist nur provisorisch, in Kürze wird ein computergesteuertes Licht den Mond ersetzen. Einige Ringelwürmer befinden sich in transparenten Boxen in Regalen, andere sind in blickdichten Kästen eingeschlossen, wo sie von speziellen Leuchten mit verschiedenen Lichtwellenlängen mit unterschiedlicher Dauer bestrahlt werden, um zu erforschen, ob sich dadurch etwas ändert.
Würde man herausfinden, dass nur bestimmte Lichtqualitäten Zellreaktionen auslösen, könnte man diese Erkenntnisse im Umweltschutz anwenden, indem in der Nähe von Küsten nur Beleuchtung ohne Einfluss auf die Meeresfauna montiert wird.
Lichtabhängiger 24-Stunden-Rhythmus?
In die Räume neben den Würmern ziehen demnächst die Zebrafische ein. Auch sie besitzen – wie alle anderen Wirbeltiere – lichtempfindliche Gehirnzellen wie die Würmer. Die Funktion dieser Zellen ist aber noch nicht erforscht. Für die Zebrafische ist zwar bisher kein Mondrhythmus beschrieben, aber wie fast alle Tiere besitzen sie einen inneren 24-Stunden-Rhythmus.
Bei der Steuerung dieses Rhythmus könnten die Lichtsinneszellen eine Rolle spielen. Dafür müssen die Forscher aber erst die lichtrezeptiven Moleküle genauer untersuchen und die Zellen visualisieren.
(idw – Universität Wien, 12.11.2008 – DLO)
