Grünliches Lichtspiel: Zur Paarungszeit leuchten Bermuda-Feuerwürmer an der Meeresoberfläche um die Wette. Das Geheimnis hinter ihrer Biolumineszenz haben Forscher nun entschlüsselt. Demnach sind für das Leuchten der Würmer bestimmte Enzyme verantwortlich. Ein ähnliches Prinzip ist unter anderem von Glühwürmchen bekannt – die nun entdeckten Enzyme unterscheiden sich jedoch deutlich von den bereits bei anderen Tieren gefundenen Stoffen. Damit könnten sie für die biomedizinische Forschung nützlich sein.
Worüber sich Erfinder wie Thomas Edison noch im 19. Jahrhundert den Kopf zerbrachen, hat die Natur bereits seit mehreren Millionen Jahren für sich patentiert: die Erzeugung von Licht. Das Phänomen der Biolumineszenz ist im Tierreich weit verbreitet – Forscher haben das Leuchten bereits bei Insekten, Spinnen, Pilzen und auch bei Meereswürmern beobachtet.
Ein faszinierendes Beispiel eines solchen leuchtenden Lebewesens ist der in weiten Teilen der Karibik verbreitete Bermuda-Feuerwurm (Odontosyllis enopla). Wenn die Tiere zu bestimmten Mondphasen an die Wasseroberfläche kommen, um sich zu paaren, scheint manchmal der gesamte Ozean für kurze Zeit in einem grünlichen Schimmer zu erstrahlen. Christopher Columbus beschrieb dieses Schauspiel in seinen Tagebüchern als „wie das Licht kleiner Kerzen, die sich auf und ab bewegen“.
Enzyme mit Leuchtkraft
Die Feuerwürmer nutzen ihre Biolumineszenz, um attraktive Partner anzulocken. Doch wie kommt sie überhaupt zustande? Wissenschaftler um Mercer Brugler vom American Museum of Natural History in New York haben dieses Phänomen nun genauer untersucht. Dafür analysierten sie das Transkriptom von rund einem Dutzend weiblicher Feuerwürmer – die Gesamtheit aller in einer Zelle hergestellten RNA-Moleküle.
Die Auswertung zeigte, was hinter dem Leuchten der Würmer steckt: Sie produzieren Luciferasen. Diese Enzyme katalysieren in Gegenwart von molekularem Sauerstoff bestimmte Reaktionen, bei denen optisch angeregte Produkte entstehen. Vergleichbare Enzyme sind von vielen biolumineszierenden Tierarten bekannt. Die Luciferasen der Feuerwürmer unterscheiden sich jedoch von den bereits bekannten Stoffen, wie die Forscher betonen.
Nutzen für die Biomedizin?
Demnach sind die Feuerwurm-Luciferasen ganz anders als beispielsweise die von Glühwürmchen oder Leuchtquallen. „Es ist interessant, eine neue Luciferase zu entdecken“, sagt Bruglers Kollege Michael Tessler. „Denn wenn man Substanzen unter bestimmten Bedingungen zum Leuchten bringen kann, lässt sich dies in der biomedizinischen Forschung nutzen – zum Beispiel, um bestimmte Moleküle zu markieren.“ (PLOS ONE, 2018; doi: 10.1371/journal.pone.0200944)
(American Museum of Natural History, 09.08.2018 – DAL)
