Hungerkünstler

Ingo Burghardt erforscht Schnecken mit “Solarzellen“

Australien, Ägypten, Indonesien

Wenn die Schnecken auf ihren Futterkorallen sitzen, sind sie oft nur sehr schwer von ihrem Untergrund zu unterscheiden. Die Rückenanhänge sehen häufig aus wie Korallenpolypen, und da sie genau wie die Polypen Algenzellen eingelagert haben, unterscheiden sie sich auch farblich kaum: Sowohl die Polypen als auch die Schnecken schimmern grünlich-bräunlich. Wie gut die Schnecken getarnt sind, hat Ingo Burghardt im Jahr 2002 während eines viermonatigen Forschungsaufenthalts in Australien auf Lizard Island (Great Barrier Reef) erfahren. Dort haben er und Forscherkollegen beim Tauchen und Schnorcheln nach den Schnecken gesucht, einige eingefangen und in Laboraquarien umgesiedelt. In Langzeitversuchen haben sie getestet, wie lange die Schnecken bei Licht ohne Nahrung auskommen. „Nach vier Monaten musste ich den Versuch abbrechen, weil ich wieder nach Hause geflogen bin. Die Schnecken mit Zooxanthellen bzw. Chloroplasten waren immer noch am Leben. Schnecken anderer Arten ohne „Solarzellen“ überleben ohne Nahrung nur einige Tage bis maximal einige Wochen“, so der Doktorand beeindruckt. Rekordhalter im Hungern sind Schnecken der Art „Pteraeolidia ianthina“: In einem Aquarium von Heike Wägeles Arbeitsgruppe lebt ein Exemplar, das seit neun Monaten ohne Nahrung allein mit Licht überlebt.

Nach Ägypten ging es für Ingo Burghardt im Mai 2003. Beim Tauchen im Roten Meer stieß er auf einen interessanten Fund: bestimmte Meeresnacktschnecken, die sich von kleinen Krebsen ernähren und daher mit der Nahrung keine einzelligen Algen aufnehmen – aber dennoch Algen im Körper tragen. Woher die Tiere diese Zellen gewinnen, ist nicht bekannt. „Vermutlich holen sie sie wie Staubsauger aus dem freien Meerwasser. Das Prinzip scheint sehr effektiv zu sein. Wir halten bereits seit acht Monaten solch ein Tier ohne Nahrung. Zuvor hat niemand gewusst, das diese Schnecken so lange Hungerperioden überleben können“, so Ingo Burghardt. Der Doktorand bereiste nach seinem Aufenthalt in Ägypten auch noch Indonesien, wo es eine besonders große Artenvielfalt der von ihm untersuchten Schnecken gibt. Zurzeit wertet er an der RUB die Daten aus, die er auf seinen Reisen gesammelt hat. Unter anderem stehen Untersuchungen der zahlreichen Schnecken aus, die er aus Indonesien mitgebracht hat: „Ich habe also noch einiges zu tun“, schmunzelt er. Bis zum Sommer will er damit fertig sein, denn dann bricht er zur nächsten Forschungsreise auf – es geht wieder für einige Monate nach Australien.

Evolutionsvorteil: Geklautes Gift

„Wir untersuchen die Evolution bestimmter Meeresschnecken“, fasst Privatdozentin Heike Wägele (Spezielle Zoologie) die Forschungsprojekte ihrer Arbeitsgruppe zu den Opisthobranchia zusammen: Wie sind die zahlreichen Untergruppen (weltweit 5.000-6.000 Arten) miteinander verwandt, welche sind stammesgeschichtlich älter? Um die Stammesgeschichte zu rekonstruieren, untersuchen die Schneckenforscher Gestaltmerkmale der verschiedenen Schneckenarten sowie deren Gene, um aus den Gemeinsamkeiten und Unterschieden Rückschlüsse auf die Verwandtschaft zu ziehen. Besonders interessant ist die Frage, warum sich der Schneckenstammbaum an manchen Ästen viel stärker verzweigt als an den übrigen, so dass es in bestimmten Untergruppen auffallend viele verwandte Arten gibt. „Bestimmte Schneckengruppen haben Schlüsselmerkmale entwickelt, die ihnen einen Evolutionsvorteil bieten. So gibt es eine Gruppe von Meeresschnecken, die giftige Schwämme frisst und das Gift dann selbst zum Schutz vor Feinden verwendet. Solche neuen Merkmale erlauben es den Schnecken oft, andere Lebensräume zu besiedeln. Es folgt eine Aufspaltung in viele neu entstehende Arten, die sog. Radiation“, erklärt Heike Wägele. Die Aufnahme von Chloroplasten oder Zooxanthellen aus der Nahrung ist ebenfalls ein Schlüsselmerkmal, das den Schnecken, die es besitzen, einen Überlebensvorteil bietet: Sie können durch die aus dem Sonnenlicht gewonnene Energie lange Hungerzeiten überstehen.

Neue Arbeitstechniken: PAM taucht ab

Um neue Erkenntnisse über die Meeresschnecken mit eingelagerten photosynthetischen Einheiten zu gewinnen, setzen die Bochumer Wissenschaftler eine Reihe von Arbeitstechniken ein: Sie untersuchen die Tiere histologisch und ultrastrukturell, fertigen also Gewebeschnitte an, die sie licht- und elektronenmikroskopisch untersuchen. Dadurch wollen sie z. B. klären, wie die Algenzellen bzw. Chloroplasten in die Zellen der Meeresschnecken eingelagert sind und Hinweise darauf bekommen, wieso sie nicht verdaut werden. Durch einen Vergleich der Gewebestrukturen wollen die Wissenschaftler die Verwandtschaft zwischen den verschiedenen Schneckenarten aufdecken und herausfinden, wie sich die „Photosynthese-Schnecken“ entwickelt haben. Zur Stammbaumanalyse führen sie auch DNA-Untersuchungen durch.

Als erste deutsche Forschergruppe setzt das Bochumer Team das „Diving-PAM- (Pulse Amplitude Modulated) Fluorometer“, kurz Diving-PAM, zur Untersuchung der Schnecken ein. Dieses Gerät misst die Aktivität der photosynthetischen Einheiten im Schneckenkörper. Die Wissenschaftler beleuchten die Schnecke dabei durch einen Glasfiberschlauch. Das Licht regt die Photoreaktion in den Chloroplasten an, und Diving-PAM misst die bei der Reaktion entstehende Fluoreszenzstrahlung. Daraus lässt sich auf Anzahl und Photosyntheseaktivität der Chloroplasten bzw. Zooxanthellen in den Schneckenkörpern ermitteln.