Das Geheimnis der grünen Schnecken

Ein Stipendium im Rahmen des Förderprogramms der Europäischen Kommission hat es mir ermöglicht, auch während meines Forschungsaufenthalts direkt vor Ort im Observatiore Océanologique Banyuls sur mer elektronenmikroskopische Untersuchungen zu machen. Mit dem Transmissions-Elektronenmikroskop untersuche ich einige Meeresschnecken aus der Gruppe der Sacoglossa, auch „Saftsauger“ genannt. Mich interessiert, wie die Chloroplasten aus den Algen, deren Zellsaft sie als Nahrung aufsaugen, in die Zellen der Schnecken integriert werden.

Da ich während der Untersuchungen die meiste Zeit im Labor verbringe und nicht zum Schneckensammeln tauchen gehen kann, bringen mir die Taucher des Instituts Material von ihren Tauchgängen mit. Sie haben neben ihren vielen Sammelaufträgen nicht die Zeit, nach einzelnen Schnecken zu suchen, daher nenne ich ihnen gezielt ausgewählte Algenarten, die ich dann im Labor auf Schnecken absuchen kann. Ich bin auf der Suche nach einer ganz bestimmten Schneckenart und so tippe ich auf eine potenzielle Futteralgenart, die mir die Taucher wunschgemäß bringen. Nachdem ich die erste Sammlung erfolglos absuche, habe ich bei der zweiten Glück: Meine Vermutung war richtig und ich finde einige der gesuchten Schnecken im Algenmaterial.

Es handelt sich um die meiner Modell-Art Elysia timida nahe verwandte Elysia viridis. Meeresschnecken der Gattung Elysia sind besonders für ihre Fähigkeit bekannt, aus ihren Futteralgen die Organe der Fotosynthese in Form der Chloroplasten in ihren Körper aufzunehmen und sie dann selbst einige Zeit zur Fotosynthese zu nutzen. Einige der Schnecken, die die Chloroplasten am längsten funktionsfähig speichern, gehören zur Gattung Elysia, drei der vier „Top Four“-Arten, für die bislang die längsten Speicherzeiten bekannt sind, sind Elysia-Arten. Die längsten Speicherzeiten überhaupt zeigen die Arten Elysia chlorotica und Plakobranchus ocellatus, die über einen erstaunlichen Zeitraum von bis zu fast einem Jahr die eingelagerten Chloroplasten funktionstüchtig halten und von deren Fotosyntheseprodukten leben können ohne neue Nahrung aufzunehmen. Die anderen beiden „Top-Four“-Arten, die mit ihren endosymbiontischen Chlorolasten Hungerperioden von mehreren Monaten überstehen, sind Elysia crispata und Elysia timida.
  Elysia viridis 1

Bild 1: Elysia viridis auf einer Codium-Alge. Die eingelagerten grünen Chloroplasten sind im transparenten Körper der Schnecke gut sichtbar und immer lichtexponiert, so dass die Schnecke bei Sonnenlichteinfall Fotosynthese betreiben kann. © Valérie Schmitt

Elysia viridis gehört jedoch zu den Arten, die zwar über einen gewissen Zeitraum mit den eingebauten Chloroplasten Fotosynthese betreiben können, diese aber nur wesentlich kürzer intakt halten als die lange speichernden Arten. Gerade deswegen sind diese Meeresschnecken für mich als Vergleichsart interessant, denn warum die verschiedenen Schneckenarten die Chloroplasten kürzer oder länger speichern ist bislang noch ein Rätsel. Woran liegt es, dass manche Schnecken die Chloroplasten monatelang zur Fotosynthese nutzen können, während andere sie bereits innerhalb weniger Tage verdauen? Und wie kann es überhaupt funktionieren, dass die Chloroplasten innerhalb der Schnecken über so lange Zeiträume intakt gehalten werden können? Welche Mechanismen liegen dieser Foto-Endosymbiose zugrunde und wie hat sich entwickelt? Alle diese Fragen und noch weitere um diese im Tierreich einzigartige Chloroplasten-Einlagerung sind bis jetzt nicht abschließend geklärt und bleiben zunächst noch das Geheimnis der grünen Schnecken.

Elysia viridis 2

Bild 2: Elysia viridis. Auf der Körperoberfläche zeigt die Meeresschnecke ein Muster von orange und bläulich schimmernden, iridisierenden Pigmenten, deren Funktion bislang nicht bekannt ist. © Valérie Schmitt

(Anm. d. Autorin: Die Umstellung der Reihe in den Blogbereich hat etwas Zeit gebraucht, die Artikel erscheinen nun aus der Retrospektive.)

Valérie Schmitt

Veröffentlicht von

Valérie Schmitt, Diplom-Biologin, Science Writer und Online-Redakteurin, schreibt ihre Doktorarbeit über Meeresschnecken mit einer besonderen Eigenschaft: In ihrer Reihe berichtet sie von dem spannenden Phänomen der Einlagerung von Chloroplasten - den Organen der Fotosynthese - bei Meeresnacktschnecken, das in dieser Form im Tierreich einzigartig ist.

4 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Hallo Valérie!

    Schade, dass die Schnecken den Ausflug in das Elektronenmikroskop wohl nicht lebend überstehen werden, oder? 😉

    Worauf zielen deine ultrastrukurellen Untersuchungen ab? Gibt es denn etwa Unterschiede in der Morphologie zwischen Chloroplast in der Alge und unterschiedlichen Schneckenarten, die erklären können, weshalb die Chloroplasten mal länger, mal weniger lang überleben?

    Dass psbO vom Wirt/der Schnecke exprimiert wird (Rumpho et al), ist ja wohl vom Tisch nach Wägeles Publikation (du bist ja auch in der AUtorenliste, seh ich grad), vom Tisch, oder? Weißt du da Neueres?

    Du bist, wie ich grad sehe, an der Uni Münster – kennst du noch Ralph Bock? Bis vor einem Jahr war das mein (offizieller) Diplomanden-Professor 🙂

    Viele Grüße
    Martin

  2. Ich sehe grad, Wägele et al (2010) kann mir einen Teil der Fragen zu den Methoden beantworten … Ich finde es übrigend sehr witzig, dass du PAM-Fluorimetrie an Schnecken machst :))

    Viele Grüße
    Martin

  3. @Martin

    Ja, die Lebend-Elektronenmikroskopie muss leider erst noch erfunden werden 😉 . Aber viele der Schnecken, die ich sammle, beobachte und messe ich nur im Labor und bringe sie dann wohlbehalten zurück ins Meer zu den Felsen, von denen ich sie gesammelt habe.
    Hast du irgendeinen Bezug zum Thema?
    Da du es lustig findest, dass ich PAM-Messungen an Schnecken mache, vermute ich du hast selbiges möglicherweise an Pflanzen gemacht? Die haben natürlich dabei den großen Vorteil, dass sie nicht ständig davonkriechen… 😉

  4. Hallo Valérie!

    Ja, ich habe einen Bezug zum Thema, ich habe am MPI in Golm meine Diplomarbeit geschrieben, zum Thema, ob die Plastocyanin-Diffusion im Lumen durch Diffusionsbarrieren eingeschränkt ist (analog zu PQ in der Membran). Dafür habe ich (teilweise transgene) Tabakpflanzen gemessen, Schnecken waren da nicht drauf. 🙂

    Weißt du, ob man mit den Schnecken auch Photoinhibitionsexperimente (also NPQ-Dunkelrelaxation) gemacht hat? Das ist das erste, woran ich gedacht habe, als ich PSII-Turnover gehört habe. Habe dazu aber auf die Schnelle nichts gefunden.

    Viele Grüße
    Martin

    P.S.: Bist du eigentlich schon lange hier? Ich selber bin recht frisch, aber mir ist das blog bisher nie aufgefallen.

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