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JAHRESBERICHT 2009
Elysia timida (Mittelmeer), eine
Schnecke, die langfristig Chloroplasten
einlagert.
tiers in Zoology), zeigte, dass die Sacoglossa-Arten, die keine Chloroplasteneinlagerung
aufweisen, die basalen Formen innerhalb des Stammbaumes der Sacoglossa darstellen.
Die Formen, die eine kurzfristige bis langfristige Einlagerung aufweisen, gruppieren in
einem Monophylum, haben also einen gemeinsamen Vorfahren gehabt. Somit können
wir postulieren, dass die Fähigkeit der Chloroplasteneinlagerung nur einmal in der Evolution
der Sacoglossa entstanden ist. Betrachtet man allerdings die Stellung aller Schnekken,
die langfristig Photosynthese betreiben können, so scheint diese Fähigkeit mehrfach
unabhängig entstanden zu sein. Um unsere Hypothesen nicht nur auf molekulare Daten
stützen zu können, erfolgt zurzeit eine Diplomarbeit (Anne Boers), in der die Phylogenie
der Sacoglossa mit Hilfe morphologischer Merkmale rekonstruiert wird.
Somit stellt sich die Frage, welches die Faktoren sind, die zu einer
langfristigen Einlagerung von Chloroplasten führen. Hierfür mussten
wir zunächst in größerem Umfang klären, welche Algen überhaupt
von den Sacoglossa gefressen werden und welche Chloroplasten
langfristig in der Schnecke erhalten bleiben. Dies sind noch
laufende Untersuchungen (Doktorarbeit: Katharina Händeler;
Diplomarbeit: Gregor Christa). Frau Händeler hat, zunächst in
Kooperation mit Prof. Knoop, ein System etabliert, mit Hilfe dessen
wir nun über ein bestimmtes Chloroplastengen (tufA) die gefressenen
Algen in den Schnecken identifizieren können. Da das ZFMK
noch über kein S1 Labor verfügt, wurden alle weiteren Klonierungsarbeiten
im Labor der Pharmazeutischen Biologie (Kooperation mit Prof. Dr G.
König) durchgeführt. Ein großer Datensatz über gefressene Algen, wie auch über Algen
aus den jeweiligen Biotopen, ist nun vorhanden und wird zurzeit ausgewertet. Ein weiteres
Chloroplastengen (rbcl) wird ebenfalls im Rahmen der Diplomarbeit von Gregor Christa
getestet.
Chloroplasten werden ohne ihr umgebendes Zellmilieu als nicht funktionsfähig angesehen.
Obwohl Plastiden über ein eigenes Genom verfügen, sind sie nicht in der Lage, alle
Stoffwechselprodukte, die für die Aufrechterhaltung der Photosynthese notwendig sind,
selber herzustellen. Mehr als 90 % dieser Gene sind in dem Algenkerngenom vorhanden.
Es stellt sich die Frage, wie die Schnecken in der Lage sind, Chloroplasten so lange zu
unterhalten, als auch den Photosyntheseprozess zu unterstützen und Nutzen daraus zu
ziehen. Es wurde schon vor längerer Zeit ein möglicher horizontaler Gentransfer zwischen
dem Algenkerngenom und dem Schneckenkerngenom postuliert. Dies wäre der einzige
Fall von Gentransfer zwischen zwei mehrzelligen Organismen. 2008 und 2009 wurde ein
solcher Gentransfer bei einer von uns bisher nicht untersuchten Schnecke angeblich
nachgewiesen. Allerdings waren die Autoren dieser Studie nur in der Lage, insgesamt 3
Gene nachzuweisen. Wir führen zurzeit in Kooperation mit der AG von Prof. Dr. W. Martin
(Univ. Düsseldorf) eine EST (expressed sequence tags) Analyse von Plakobranchus
durch, die wir auf Guam langfristig im Hungerversuch gehältert haben und die langfristig
Photosynthese betreibt. In dieser EST Analyse werden Gene identifiziert, die zur Lebenszeit
der Schnecke gerade exprimiert werden. Somit sollten auch Gene dabei sein, die bei
einem tatsächlichen Gentransfer als Algengene identifiziert werden können. Die Untersuchungen
laufen noch, wir erwarten mit großer Spannung die Ergebnisse.
Somit können wir abschließend sagen, dass es solarbetriebene Schnecken gibt, die Effizienz
aber sehr unterschiedlich ist. Laufende und zukünftige Untersuchungen werden zeigen,
ob die Effizienz von der gefressen Algenspezies und somit dem Chloroplastentyp
abhängt, ob ein Gentransfer dies ermöglichte oder es nur die Fähigkeit der Chloroplasten
gibt, langfristig außerhalb ihres normalen Zellmilieus zu überleben.
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