Login to your account

Username
Password *
Remember Me

porifera.net lab

@ Friedrich-Schiller-Universität Jena, Germany

Presse

Es geht auch ohne Sex

Download komplette Pressemitteilung inkl. Bild- & Filmmaterial (~2,5 MB)

Siehe auch die idw-Pressemeldung der Friedrich-Schiller-Universität Jena vom 11.9.2009

Zoologen der Uni Jena publizieren Forschungsergebnisse zur Vermehrung von Schwämmen

Jena (11.09.09) Vom Embryo über die Larve zum ausgewachsenen Organismus – Die Entwicklung ihrer Nachkommen verläuft bei Tieren in einer komplexen Abfolge unterschiedlicher Entwicklungsstadien. Diese ist genetisch genau festgelegt und galt bislang als charakteristisches Merkmal der sexuellen Fortpflanzung im Tierreich. Wissenschaftler des Institutes für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie der Friedrich-Schiller-Universität Jena zeigen nun aber, dass ähnliche Entwicklungsmuster auch schon bei der asexuellen – der ungeschlechtlichen – Vermehrung von einfachsten Tieren eine Rolle spielen. Gemeinsam mit Physikern des GKSS Forschungszentrums am Deutschen Elektronen Synchrotron (DESY) haben sie die asexuelle Entwicklung von Schwämmen untersucht. Ihre Ergebnisse stellen sie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Frontiers in Zoology“ (www.frontiersinzoology.com/content/6/1/19 ) vor.
Schwämme bevölkern vermutlich seit mehr als einer Milliarde Jahre die Weltmeere. „Ein Teil ihres evolutionären Erfolgs liegt darin begründet, sich zusätzlich zur sexuellen Fortpflanzung auch ohne Geschlechtspartner vermehren zu können“, sagt Dr. Michael Nickel von der Jenaer Universität. „Im Falle des Schwamms Tethya wilhelma geschieht dies durch Knospung“, so der Privatdozent weiter. Nickel und seine Mitarbeiter haben die Art vor knapp zehn Jahren im Stuttgarter Zoo „Wilhelma“ entdeckt und seither dient sie als „Haustier für unsere Forschungen“, so Nickel.
Immer wieder trägt der Wilhelma-Schwamm zu neuen Erkenntnissen bei. So auch in der aktuellen Arbeit. Physiker des GKSS erzeugten am DESY mit Hilfe der Röntgen-Microtomographie dreidimensionale Datensätze der sich entwickelnden Knospen des Schwammes. „Dank des äußerst brillianten Röntgenlichts aus der Synchrotronstrahlung am DESY konnten wir die feinen Strukturen der weniger als einen Millimeter großen Knospen erstmals dreidimensional und hochaufgelöst erfassen“, sagt Jörg Hammel . Der Doktorand in der Arbeitsgruppe von Dr. Nickel hat die 3D-Daten, sowie weitere Licht- und elektronenmikroskopische Aufnahmen untersucht. Dabei machte der Stipendiat der Studienstiftung des Deutschen Volkes eine überraschende Entdeckung: Die Entwicklung der Knospen und Körperstrukturen des Schwammes laufen in einer charakteristischen morphologischen Sequenz ab. Das Weichgewebe, das Skelett aus mikroskopischen Glasnadeln und das Wasserleitungssystem, mit dem der Schwamm Nahrung aus dem Wasser filtriert, entstehen in einer festgelegten zeitlichen Abfolge. „Dies widerspricht der bisherigen Ansicht, dass die Knospung bei Schwämmen als unspezifische Auswachsung des Gewebes der erwachsenen Schwämme anzusehen ist“, macht Jörg Hammel deutlich. Damit ähnele die morphologische Entwicklungssequenz der Knospen der Entwicklung eines Jungschwammes aus einer Schwammlarve in der sexuellen Vermehrung. „Der Schluss liegt nahe, dass sexueller und asexueller Vermehrung in Schwämmen ähnliche oder teilweise identische genetische Regulationsprinzipien zu Grunde liegen, die einen gemeinsamen evolutionären Ursprung besitzen“, resümiert Michael Nickel.
Weiterführende Arbeiten der Arbeitsgruppe um Dr. Nickel sollen nun klären, ob die asexuelle Entwicklung in Schwämmen durch dieselbe Gruppe von Genen gesteuert wird, die in anderen – evolutionär später entstandenen Tiergruppen – deren sexuelle Entwicklung regulieren.

Originalpublikation:     Hammel et al. (2009) Frontiers in Zoologie 6:19; http://www.frontiersinzoology.com/content/6/1/19

 

Weitere Informationen:

PD Dr. Michael Nickel
Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie
mit Phyletischem Museum
Friedrich-Schiller-Universität Jena
Erbertstr. 1
D-07743 Jena
Germany
Tel. +49 3641 949174
Fax. +49 3641 949161
m.nickel (at) uni-jena.de
www.porifera.net
www.uni-jena.de/szeb

Begleitmedien (bitte klicken):

Register to read more...

Oberflächenwunder mit modernem Skelett

Neue 3D-Einblicke in Stuttgarter Wilhelma-Schwamm Tethya

 

Die erste im Stuttgarter Zoologisch-Botanischen Garten Wilhelma entdeckte und nach ihm benannte Tierart, der Schwamm Tethya wilhelma, sorgt weiter für wissenschaftliche Schlagzeilen. In zwei Veröffentlichungen in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Zoomorphology* stellt der Zoologe Dr. Michael Nickel vom Biologischen Institut der Universität Stuttgart gemeinsam mit Dr. Felix Beckmann (Hamburg) und Dr. Eric Bullinger (Irland) die neuesten Forschungsergebnisse rund um die kleinen weißen Kugelschwämmchen vor. Zum ersten Mal gelang es, mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen (Synchrotronstrahlung) die dreidimensionale Körperstruktur eines kompletten Schwammes aufzunehmen und in einem virtuellen Modell darzustellen. Die Daten erlauben einen detaillierten Einblick in das komplexe Innenleben dieses Vertreters der über 600 Millionen Jahre alten Tiergruppe der Schwämme. In einem virtuellen Flug durch das Kanalsystem des Schwammes konnten neue Erkenntnisse über dessen strukturelle Konzeption gewonnen werden. Neben beeindruckenden Visualisierungen erlauben die virtuellen Daten erstmals die Vermessung des extrem verzweigen Wasserleitungssystems.

 

Dabei zeigte sich, dass der kleine Schwamm ein wahres Oberflächenwunder ist: „Bezogen auf das Volumen besitzt Tethya wilhelma sechsmal so viel Oberfläche wie die menschliche Lunge“, erklärt Michael Nickel. Bisher wurden die Dimensionen der Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnisse aufgrund fehlender Messmöglichkeiten stark unterschätzt. Auch das Skelett der Tethya-Schwämme barg Überraschungen. So bilden über 16.000 winzige, sternförmige Mineralpartikel eine regelrechte Sphäre auf halbem Weg zwischen Außenseite und Zentrum des kugeligen Schwammes. „Das Besondere an dieser Struktur sind die Materialeigenschaften“, erläutert Michael Nickel. Die Silikatpartikel sind in eine dicke Schicht von Kollagen eingelagert. Gleich einem Komposit-Werkstoff aus einer elastischen Matrix (Kollagen) und eingelagerten Füllerpartikeln (Silikat-Sterne) ist diese Sphäre in der Lage, hohe physikalische Belastungen dynamisch abzupuffern. Ein ähnliches Prinzip findet man bei Autoreifen. Auch in der Medizin könnten ähnliche Komposit-Werkstoffe zum Einsatz kommen, etwa in Form von gewebeverträglichen Implantaten. „Es handelt sich im Prinzip um einen Werkstoff, wie er moderner nicht sein könnte“, resümiert Nickel.

 

Schnellster Schwamm der Welt

 

Solche von der bionischen Forschung inspirierten Anwendungen sind jedoch Zukunftsmusik. Einstweilen helfen die neuen Daten aus dem Synchrotron-Mikrotomographen den Wissenschaftlern, ihre Modellorganismen besser zu verstehen. Insbesondere für das Verständnis des eigentümlichen Bewegungsverhaltens von Tethya wilhelma, der als „schnellster Schwamm der Welt“ gilt, sind die aktuellen Stuttgarter Forschungsarbeiten von Bedeutung: Die riesigen kontraktionsfähigen Oberflächen im Schwamm ermöglichen ein extremes Zusammenziehen des Körpers. „Und das ohne Muskelzellen“, wie Nickel betont. Die räumliche Anordnung der Skelettelemente sorgt dabei während der Kontraktion für eine Verteilung der auf das Gewebe wirkenden Zugkräfte. Dadurch werden der im Zentrum liegende lebenswichtige Filtrationsapparat des Schwammes vor übermäßiger Verformung oder gar dem Kollaps bewahrt.

 

Für Michael Nickel ist die Forschung an Tethya wilhelma und seinen Verwandten noch längst nicht ausgereizt. Aus der Mischung von Grundlagenforschung und anwendungsorientierter Forschung erwarten die Wissenschaftler neue Ideen für biomedizinische und ingenieurwissenschaftliche Materialien. Neben Komposit-Werkstoffen sind in dieser Hinsicht vor allem auch Unterwasser-Haftstrukturen an Körperausläufern, die der Schwamm ausbildet, von Interesse. In interdisziplinären Kooperationen mit Ingenieuren, Molekular- und Systembiologen soll Tethya wilhelma deshalb auch zukünftig im Mittelpunkt stehen.

 

Weitere Informationen bei Dr. Michael Nickel, Biologisches Institut der Universität Stuttgart, Tel. 0711/685-65084, e-Mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., Anfragen vom 14.11. – 4.12.2006 wegen einer Auslandsdienstreise von M. Nickel bitte zunächst per e-Mail.

AKTUELLE KONTAKTDATEN HIER

 

* Die Beiträge erschienen in der Zeitschrift Zoomorphology, Volume 125, Heft 4, November 2006: S. 209-223 (http://dx.doi.org/10.1007/s00435-006-0021-1) und S. 225-239 (http://dx.doi.org/10.1007/s00435-006-0022-0)

 

Bild- und Filmmaterial: www.porifera.net/presse

Stuttgarter Biologen entdecken neue Tierart in der Wilhelma

Nun wurde sie gefunden und beschrieben: die erste neue Tierart aus der Stuttgarter Wilhelma, die nach dem Zoologisch-Botanischen Garten benannt ist. Ein Schwamm aus den tropischen Becken des Aquariums: Tethya wilhelma Sarà, Sarà, Nickel & Brümmer 2001. Der Name setzt sich aus zwei lateinischen Worten zusammen, dem Gattungsnamen Tethya, der die Gruppenzugehörigkeit eines Tieres angibt, dem Artnamen wilhelma und der Angabe, von wem und wann die Art beschrieben wurde. Die Entdecker sind zwei Wissenschaftler des Biologischen Instituts der Universität Stuttgart, Dr. Michael Nickel und Prof. Franz Brümmer, die sich in ihrer Forschungsarbeit intensiv mit diesen Vielzellern beschäftigen und im bundesweiten Kompetenzzentrum BIOTECmarin mitwirken. Hintergrund für das Interesse der Wissenschaftler an Schwämmen sind pharmazeutisch wirksame Stoffe, die diese im Lauf der Evolution als Spezialisten der chemischen Verteidigung entwickelt haben.

Aus Anlass der Entdeckung dieser neuen Schwammart und dem Start des bundesweiten Kompetenzzentrums BIOTECmarin laden wir am Freitag, den 15. Februar ins Aquarienhaus der Stuttgarter Wilhelma ein:

Zeit: 15. Februar, 18.00 Uhr

Ort: Zoologisch-Botanischer Garten Wilhelma, Neckartalstraße, Aquarienhaus

Bei der kleinen Festveranstaltung werden nach Grußworten unter anderem von Wilhelma-Direktor Prof. Dieter Jauch und Prof. Werner Müller von der BIOTECmarin GmbHi.G die Stuttgarter Wissenschaftler Dr. Nickel den Schwamm "Tethya wilhelma als Kunstwerk der Natur" und Prof. Brümmer das Kompetenzzentrum BIOTECmarin vorstellen.

Diese Einladung gilt als Einlasskarte. Um die Organisation zu erleichtern, bitten wir um Anmeldung unter e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. oder Fax 0711/685-5096.

Zusatzinformationen finden Sie im folgenden:

Schwämme

Schwämme sind relativ einfach aufgebaute Tiere, die hauptsächlich im Meer, aber auch im Süßwasser leben. Man kennt die genaue Zahl der Arten nicht, aber Schätzungen gehen von weltweit 15.000 bis über 40.000 Arten aus. Eine geringe Anzahl im Vergleich zu den Insekten, von denen es vermutlich weit über eine Million Arten gibt. Dennoch spielen die Schwämme eine beachtliche Rolle in den Meeres-Ökosystemen. Als festsitzende Tiere haben sie im Laufe der Evolution eine Ernährungsform entwickelt, die man als "aktives Filtrieren" bezeichnen kann. Dazu besitzen Schwämme in ihrem Innern Millionen von kleinen Zellen, die mit Hilfe von Geißeln, einer Art von beweglichen Härchen, einen permanenten Wasserstrom durch den Körper erzeugen. Die vielen kleinen Poren an der Körperoberfläche sind die Ein- und Ausströmöffnungen zu dem Kanalsystem, in dem das Wasser durch den Körper geleitet wird. Von diesen Poren haben die Schwämme ihren lateinischen Namen: Porifera, was "Poren tragend" bedeutet. Kleinste organische Partikel, zum Beispiel Plankton, werden mit dem Wasser eingeströmt und herausgefiltert. Davon ernährt sich so ein Schwamm und filtriert unglaubliche Mengen von Wasser, je nach Art und Größe bis zu mehreren Litern pro Stunde.

Tethya wilhelma ist klein, weiß und kugelrund

Schwämme sind den meisten nur als Badeschwamm ein Begriff. Was unter der Dusche und in der Badewanne landet, sind die Überreste des faserigen Skeletts eines vormalig lebenden Tieres! Mit dem Badeschwamm ist Tethya wilhelma zwar verwandt, hat jedoch sonst mit ihm nicht viel zu tun. Er ist viel kleiner, meistens nur zwischen einem und vier Zentimetern im Durchmesser. Der Körper ist kugelrund und weiß. Manchmal setzen sich Algen an der Oberfläche ab, dann schimmert er grünlich. Im Gegensatz zum Badeschwamm besitzt er kein faseriges Skelett, sondern eines aus mineralischen Nadeln, die die Körperform stabilisieren. Diese aus Silikat bestehenden Nadeln sind ein wichtiges Merkmal, um den Schwamm zu bestimmen oder zu beschreiben. Weil viele Schwämme ganz unterschiedliche und teilweise bizarre Nadelstrukturen ausbilden, kann man sie daran gut unterscheiden. Tethya wilhelma besitzt neben langen Nadeln sehr schöne mikroskopische "Weihnachtssterne" in unterschiedlichen Größen.

Pharmazeutisch wirksame Stoffe

Die Forscher entdeckten diese kleine Schwammart durch Zufall in der Wilhelma. Ursprünglich waren sie im Rahmen eines Forschungsprojektes des Biologischen Instituts der Universität Stuttgart auf der Suche nach leicht kultivierbaren Schwämmen. Für Schwämme interessiert sich die Wissenschaft zur Zeit sehr stark, weil sie ähnlich den tropischen Pflanzen viele pharmazeutisch wirksame Stoffe gegen Viren, Krebs und andere Krankheiten enthalten. Um diese Stoffe zu gewinnen, müssen Schwämme kultiviert werden. Auf der Suche nach nutzbaren Schwämmen fanden Prof. Brümmer und Dr. Nickel in der Wilhelma die weißen Kugeln, die allerdings keine Wirkstoffe enthalten. Dennoch ist er für die Wissenschaftler von großem Interesse: Tethya wilhelma ist ein besonderer Schwamm. Als festgewachsene Tiere sind Schwämme in der Regel bewegungslos. Nicht so der Wilhelma-Schwamm. Bis zu mehrere Zentimeter pro Tag wandert er über Steine und Wände. Wie es funktioniert, ist im Detail noch ungeklärt. Die feinen Körperfortsätze spielen vermutlich eine Rolle. Und weil dieses Verhalten so besonders ist, wird Tethya wilhelma weiter an der Universität Stuttgart untersucht.

Kompetenzzentrum BIOTECmarin

Chemische Verteidigung ist für die meist an Felsen auf dem Meeresgrund verankert lebenden Schwämme überlebensnotwendig, da sie sonst entweder Bakterien schutzlos ausgesetzt wären oder von Algen überwuchert würden. Diese bioaktiven Substanzen sind von hohem pharmazeutischen Wert, konnten bisher jedoch nicht in größerem Maßstab genutzt werden. An diesem Punkt setzt das Kompetenzzentrum BIOTECmarin an, mit dem neue Wege zur schonenden und nachhaltigen Nutzung der Rohstoffquelle Schwamm entwickelt werden sollen. Mit insgesamt acht Millionen Mark vom Bundesforschungsministerium unterstützt, arbeiten zehn Forschergruppen gemeinsam auf diesem Feld; 1,6 Millionen davon fließen an die Universität Stuttgart. Beteiligt sind neben der Uni Stuttgart die Universitäten Mainz, Düsseldorf, Kiel und Würzburg sowie ein Ingenieurbüro aus Mannheim und die Meeresbiologische Station in Rovinj (Kroatien). Ziel ist es, die vorhandenen Kenntnisse zu bündeln, zu erweitern und in biotechnologische Verfahren umzusetzen. Dazu werden die Schwämme und die mit ihnen zusammenlebenden Mikroorganismen artgenau bestimmt. Anschließend soll versucht werden, sie in sogenannten "Marikulturen" direkt im Meer sowie auch in Zellkulturen zu züchten und die medizinisch interessanten Wirkstoffe zu isolieren und zu charakterisieren. Eine Verwertungsgesellschaft wird die wirtschaftlich verwertbaren Ergebnisse patentieren, Lizenzen vergeben, Forschungsprojekte finanzieren und eigene Produkte entwickeln.

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Franz Brümmer und Dr. Michael Nickel, Universität Stuttgart, Biologisches Institut, Abteilung Zoologie, Pfaffenwaldring 57, 70569 Stuttgart, Tel. 0711/685-5083, Fax 0711/685-5096, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. sowie unter www.uni-stuttgart.de/bio/zoologie und www.biotecmarin.de/.

AKTUELLE KONTAKTDATEN HIER

SpongeTube

SpongeTet-180

Bibliometric tools

Presse

Legal information