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Bild von Konstantin Kolosov auf Pixabay

Mono Lake: Würmer mit drei Geschlechtern im Natronsee entdeckt

2. Oktober 2019 | Gesundheit | Ernährung | Natur | Umwelt | Wissenschaft | Forschung | connectiv.events

Caltech-Wissenschaftler haben eine neue Wurmart entdeckt, die in der extremen Umgebung des Mono Lake gedeiht. Diese neue Art, vorübergehend Auanema sp. genannt, hat drei verschiedene Geschlechter, kann die 500-fache tödliche menschliche Dosis Arsen überstehen und trägt ihre Jungen wie ein Känguru in ihren Körper.

Der Mono Lake in den östlichen Sierras von Kalifornien ist dreimal so salzig wie der Ozean und hat einen alkalischen pH-Wert von 10. Vor dieser Studie waren nur zwei weitere Arten (außer Bakterien und Algen) bekannt, die in den Seesalinen-Garnelen und Tauchfliegen leben. In dieser neuen Arbeit entdeckte das Team acht weitere Arten, die alle zu einer Klasse mikroskopisch kleiner Würmer namens Nematoden gehören, die in und um den Mono Lake gedeihen.

Die Arbeit wurde hauptsächlich im Labor von Paul Sternberg, Bren Professor für Biologie, durchgeführt. Ein Papier, das die Forschung beschreibt, erscheint am 26. September online in der Zeitschrift Current Biology.

Das Sternberger Labor hat ein langes Interesse an Nematoden, insbesondere an Caenorhabditis elegans, das mit nur 300 Neuronen komplexe Verhaltensweisen wie Schlafen, Lernen, Riechen und Bewegen zeigt. Diese Einfachheit macht es zu einem nützlichen Modellorganismus, mit dem grundlegende neurowissenschaftliche Fragestellungen untersucht werden können. Wichtig ist, dass C. elegans im Labor bei normalen Raumtemperaturen und -drücken leicht gedeihen kann.

Da Nematoden als die häufigste Tierart auf dem Planeten gelten, dachten die ehemaligen Sternberger Laborabsolventen Pei-Yin Shih (PhD ’19) und James Siho Lee (PhD ’19), sie könnten sie in der rauen Umgebung des Mono Lake finden. Die acht Arten, die sie fanden, sind vielfältig und reichen von gutartigen Mikrobengrasern bis hin zu Parasiten und Raubtieren. Alle sind resistent gegen die arsenhaltigen Bedingungen im See und gelten daher als extremophile Organismen, die unter Bedingungen gedeihen, die für die meisten Lebensformen ungeeignet sind.

 

https://www.youtube.com/channel/UCkNppIeHOWm6MLgA8NzqpFg/featured

 

Der neue Wurm existiert in drei verschiedenen Geschlechtern: Hermaphroditen, Weibchen und Männchen. Die Zwitter können selbst Nachwuchs produzieren, aber die Weibchen und Männchen müssen sich paaren, um ihre Jungen zu bekommen. Die Weibchen und Männchen werden oft früh im Fortpflanzungszyklus der Mutter produziert, gefolgt von den Hermaphroditen, siehe Bilder.

„Eine mögliche Erklärung für diesen Drei-Geschlechter-Lebenszyklus ist, dass die Weibchen und Männchen dazu beitragen könnten, die genetische Vielfalt durch sexuelle Rekombination zu erhalten, während die Zwitterwesen sich in neue Umgebungen ausbreiten und dort neue Populationen aufbauen könnten – da sie selbst eine Population bilden können“, sagt Lee.

Beim Vergleich der neuen Auanema-Arten mit Schwesterarten derselben Gattung fanden die Forscher heraus, dass die ähnlichen Arten auch eine hohe Arsenresistenz aufweisen, obwohl sie nicht in Umgebungen mit hohem Arsenspiegel leben. In einer weiteren überraschenden Entdeckung wurde festgestellt, dass Auanema sp. selbst im Labor unter normalen, nicht extremen Bedingungen gedeihen kann. Nur wenige bekannte Extremophile auf der Welt können in einem Labor untersucht werden.

Dies deutet darauf hin, dass Nematoden eine genetische Prädisposition für Resilienz und Flexibilität bei der Anpassung an raue und gutartige Umgebungen haben können.

„Extremophile können uns so viel über innovative Strategien zum Umgang mit Stress beibringen“, sagt Shih. „Unsere Studie zeigt, dass wir noch viel darüber zu lernen haben, wie diese 1000-Zellen-Tiere das Überleben unter extremen Bedingungen gemeistert haben.“

 

https://connectiv.events/referent/arthur-traenkle/

 

Die Forscher wollen herausfinden, ob es bestimmte biochemische und genetische Faktoren gibt, die den Erfolg von Nematoden ermöglichen, und das Genom von Auanema sp. sequenzieren, um nach Genen zu suchen, die Arsenresistenz ermöglichen können. Das Verständnis, wie Eukaryonten wie Nematoden mit Arsen umgehen, wird helfen, Fragen zu beantworten, wie sich das Gift durch die Zellen und Körper bewegt und diese beeinflusst.

Aber jenseits der menschlichen Gesundheit trägt die Erforschung extremer Arten wie der Nematoden des Mono Lake zu einem größeren, globalen Bild des Planeten bei, sagt Lee.

„Es ist enorm wichtig, dass wir eine Neugierde auf die Biodiversität wecken und entwickeln“, fügt er hinzu und stellt fest, dass das Team für seine Feldarbeit am See besondere Genehmigungen erhalten musste. „Die nächste Innovation für die Biotechnologie könnte in der Wildnis sein. So wurde beispielsweise ein neuer biologisch abbaubarer Sonnenschutz aus extremophilen Bakterien und Algen entdeckt. Wir müssen die Tierwelt schützen und verantwortungsbewusst nutzen.“

Das Paper trägt den Titel „Newly Identified Nematodes from Mono Lake Exhibit Extreme Arsenic Resistance“. Shih und Lee sind Mitautoren der Studie; Shih ist jetzt Postdoktorand an der Columbia University und Lee ist jetzt Postdoktorand an der Rockefeller University. Neben Shih, Lee und Sternberg sind weitere Co-Autoren Ryoji Shinya von der Meiji University in Japan, Natsumi Kanzaki vom Kansai Research Center in Japan, Andre Pires da Silva von der University of Warwick in Großbritannien, der ehemalige Caltech Summer Undergraduate Research Fellow Student Jean Marie Badroos, der heute an der UC Berkeley ist, und Elizabeth Goe.

 

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Quelle:

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