In einigen Kellern am Campus Vienna Biocenter scheint seit einigen Wochen der Mond - beziehungsweise eine Gartenlampe vom Baumarkt, die den Mond simuliert. Die Würmer, die sich in Boxen rundherum kringeln, stört der Unterschied nicht. Sie erholen sich schön langsam vom Umzug aus Heidelberg. Von dort sind sie im Frühsommer mit den beiden neuen Junior Group Leadern Dr. Kristin Tessmar und Dr. Florian Raible an die Max F. Perutz Laboratories gezogen. Kristin Tessmar erforscht das Paarungsverhalten der im Wasser lebenden Ringelwürmer. Das Besondere an den kleinen Tierchen: Sie nutzen das Mondlicht, um ihre biologischen Rhythmen zu steuern.
Bei diesem Prozess spielen wahrscheinlich lichtempfindliche Gehirnzellen eine entscheidende Rolle. Wie diese genau funktionieren, wird Kristin Tessmar in Wien analysieren. Als "Junior Group Leader" erhielt sie die Möglichkeit, eine eigene Arbeitsgruppe aufzubauen.
Neue Forschungsgruppe
Die Arbeitsgruppe behandelt zwei große Forschungsthemen. Einerseits untersucht das junge Team, wie wirbellose Meerestiere ihr Paarungsverhalten mit Hilfe des Mondlichts synchronisieren. Andererseits erforscht die Gruppe sensorische Gehirnzellen von Wirbeltieren, die Hormone ausschütten und auch lichtrezeptive Moleküle enthalten. Hier dient der Zebrafisch als Modellorganismus. "Die Lichtsinneszellen, die in beiden Projekten - einmal im Wurm und einmal im Fisch - im Mittelpunkt stehen, sind evolutionär miteinander verwandt, das heißt sie sind schon vor mehr als 500 Millionen Jahren entstanden und gehören damit zum ältesten Repertoire des Gehirns", erklärt Kristin Tessmar.
Bei Vollmond: Licht nonstop
Dem Vollmond hat man schon viele magische Auswirkungen zugeschrieben, sicher ist: Er steuert die Geschlechtsreife der Meeresringelwürmer. Ist es die Intensität des Mondlichts, die das Leben auf der Erde beeinflusst? Eher nicht, zeigen mehrere Studien. Auch die Wellenlänge des Lichtes ist nicht besonders andersartig, denn Mondlicht ist nur von der Sonne reflektiertes Licht. Kristin Tessmar sieht den großen Unterschied darin, dass es während des Vollmondes keine Pause zwischen Sonnenuntergang und Mondaufgang gibt. Eine wesentliche Komponente könnte also sein, dass es durchgehend Licht gibt - und weniger, dass das Licht vom Mond kommt.
Marine Mondsüchtige
In der Meereswelt gibt es viele Tiere, die ihr Paarungsverhalten nach dem Mond ausrichten. Vor allem wenn die Befruchtung außerhalb der Tiere stattfindet, ist es wichtig, dass Spermien und Eizellen zur gleichen Zeit im Wasser schwimmen, sonst kann die Fortpflanzung nicht funktionieren. Tessmars Modelltier ist der Meeresringelwurm Platynereis dumerilii. Er hat einen klaren lunaren Rhythmus. "Wenn man bedenkt, wie wichtig Mondlicht für die Fortpflanzung der Arten ist, kann man sich vorstellen, was Lichtverschmutzung für die Ökologie der Küsten bedeuten kann", sagt Kristin Tessmar.
Neues Labor
Im Labor gibt es zwei Kulturräume, in denen die ForscherInnen die Lichtzyklen des Mondes nachahmen. Die eingangs erwähnte Gartenlampe ist nur provisorisch, in Kürze soll ein zeitschaltuhr- bzw. computergesteuertes Licht den Mond professioneller nachspielen. Einige Ringelwürmer befinden sich in transparenten Boxen in Regalen, andere sind in Kästen eingeschlossen, wo sie von speziellen Leuchten mit verschiedenen Lichtwellenlängen mit unterschiedlicher Dauer bestrahlt werden, um zu erforschen, ob sich dadurch etwas ändert. Würde man herausfinden, dass nur bestimmte Lichtqualitäten Zellreaktionen auslösen, könnte man diese Erkenntnisse im Umweltschutz anwenden, indem in der Nähe von Küsten nur Beleuchtung ohne Einfluss auf die Meeresfauna montiert werden.
Molekulare Analyse
Während ein Kulturraum im Labor mit der normalen Mondphase läuft, ist im anderen die Mondphase genau versetzt, das heißt es ist Neumond, wenn in Wirklichkeit gerade Vollmond ist. In abgeschlossenen Sonderboxen leben außerdem Würmer, für die es Tag ist, wenn draußen Nacht ist. So können die ForscherInnen tagsüber die Zellprozesse der Würmer während der Nacht analysieren, ohne selbst um drei Uhr früh das Bett verlassen zu müssen. Analysieren, das bedeutet u.a. die lichtempfindlichen Zellen im Wurm zu visualisieren oder die Schwankungen von Genprodukten wie Proteinen oder Hormonen während des Tages zu messen. Außerdem wollen die ForscherInnen die Lichtsinneszellen gezielt zerstören oder aktivieren, um zu kontrollieren, ob der Rhythmus dann noch funktioniert.
Lichtabhängiger 24-Stunden-Rhythmus?
In die Räume neben den Würmern ziehen demnächst die Zebrafische ein. Auch sie besitzen - wie alle anderen Wirbeltiere - lichtempfindliche Gehirnzellen wie die Würmer. Die Funktion dieser Zellen ist aber noch nicht erforscht. Für die Zebrafische ist zwar bisher kein Mondrhythmus beschrieben, aber wie fast alle Tiere besitzen sie einen inneren 24-Stunden-Rhythmus. Bei der Steuerung dieses Rhythmus könnten die Lichtsinneszellen eine Rolle spielen, aber dafür muss man erst die lichtrezeptiven Moleküle genauer untersuchen und die Zellen visualisieren.
Frischer Wind
Auf- und Umbruchsstimmung herrscht nicht nur im Keller, sondern insgesamt ist an den Max F. Perutz Laboratories unter Zentrumsleiter Graham Warren sehr viel im Fluss, findet Kristin Tessmar. Sie ist sehr zufrieden: "Als junge Gruppenleiterin habe ich hier ein gutes Gefühl, sowohl was die finanzielle Unterstützung als auch die Rahmenbedingungen betrifft." Sie und ihr Mann Florian Raible hatten noch drei weitere Angebote anderer internationaler Forschungseinrichtungen - und entschieden sich für Wien, weil das Angebot herausragend war. Dass auch Tessmars Forschung herausragend ist, zeigte sich erst kürzlich: Sie erhielt einen von acht START-Preisen. (hh)
Eine leicht gekürzte Version dieses Textes erschien im Forschungsnewsletter November 2008.
Weitere Themen:
- Wittgenstein- und START-Preise 2008
- Briefe als Schlüssel zur Wissenslandschaft um 1700 (Historiker Thomas Wallnig, START-Preis 2007)
- Neue Professuren im November 2008
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