Energiesparen dank Untermieter - wissenschaft.de
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Energiesparen dank Untermieter

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Links: Hatena mit Endosymbiont; Messbalken = 10 Mikrometer. Rechts: Hatena während der Teilung: Eine Tochterzelle erhält den Endosymbionten (grün), die andere geht leer aus (farblos). Messbalken = 10 Mikrometer. Bilder: Science.
Die Entstehung einer neuen Algenart beobachten japanische Wissenschaftler derzeit live: Ein Einzeller lässt eine Grünalge zur Untermiete einziehen und stellt dabei seinen Energiehaushalt von Fressen auf die Solarenergie um. Die Gastzelle büßt bei dem Vorgang ihren Futterapparat ein und stellt um auf die Photosynthese, die von der Grünalge bewerkstelligt wird. Im Verlauf der Anpassung der beiden Zellen an die neuen Umstände entsteht so aus einem fressenden Einzeller eine Pflanze ? die japanischen Forscher nennen sie vorübergehend „Hatena“, zu Deutsch „rätselhaft“.

Das Einbauen einer kompletten Zelle in eine Gastzelle bezeichnen Forscher als Endosymbiose. In der Symbiose profitieren beide Partner von ihrer gegenseitigen Zusammenarbeit, doch im Falle der Endosymbiose geht das Arrangement noch weiter, wie das griechische Präfix „endo“ mit der Bedeutung „innen“ schon ahnen lässt: Eine der Zellen wird von der anderen in das Zellinnere aufgenommen und im Laufe der gegenseitigen Anpassung entsteht eine neue Art. Auf ähnliche Weise ist nach Forschermeinung auch die erste Pflanze entstanden, als ein Photosynthese betreibendes Bakterium aus dem Meer in eine andere Zelle aufgenommen wurde. Mit der Zeit blieb von dem Bakterium fast nur noch der Photosynthese-Apparat übrig, und aus der Verschmelzung der zwei Zellen war die erste einzellige Pflanze entstanden, aus der alle weiteren Pflanzen hervorgingen.

Erstmals ist es den japanischen Wissenschaftlern nun gelungen, den Verlauf der Endosymbiose live zu beobachten. An einem Strand in Japan fanden sie einen begeißelten Einzeller mit Photosynthese-Apparat. Sie stellten fest, dass die DNA des Photosynthese-Apparats mit der einer Grünalge übereinstimmt, die in den Gewässern nicht selten ist. Bei der Zellteilung des begeißelten Einzellers entstehen zwei ungleiche Tochterzellen: eine mit und eine ohne Photosynthese-Apparat. Diese Beobachtung erregte Aufsehen, denn bei fertigen Pflanzen bekommen beide Tochterzellen je einen Photosynthese-Apparat. Die Forscher vermuten deshalb, dass es sich hier um eine „Pflanze in der Entstehung“ handelt: Die Endosymbiose ist noch nicht abgeschlossen.

Die Tochterzelle, die ohne Photosynthese auskommen muss, hat zunächst einen Futterapparat, den sie aber einbüsst, sobald sie eine Grünalge eingeschleust hat. Die weitere Verschmelzung der zwei Zellen geht soweit, dass die Gastzelle sich zum Licht hinbewegt, um die Photosynthese ihres Untermieters zu begünstigen. Gleichzeitig vergrößert sich der Photosynthese-Apparat der Grünalge innerhalb der Gastzelle auf mehr als das Zehnfache seiner normalen Größe.

Noriko Okamoto, Isao Inouye ( Universität in Tsukuba): Science, Bd. 310, S. 287 ddp/wissenschaft.de ? Christina Schallenberg
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