Was Algen die Fähigkeit zum Sehen verschafft

Meldung vom 09.01.2008 - Dass Algen überhaupt etwas sehen können, dürfte den Laien überraschen. Doch wie und womit sehen diese pflanzenartigen Lebewesen? Dieser Frage sind jetzt Forscher aus Jena nachgegangen. Erkenntnis: Die Wahrnehmung von Licht funktioniert bei Algen nach ähnlichen Mechanismen wie bei Mensch und Tier.

"Natürlich ist das 'Sehen' einzelliger Algen nicht direkt vergleichbar mit der Sinneswahrnehmung höherer Organismen", räumt Maria Mittag, Professorin für Allgemeine Botanik an der Friedrich-Schiller-Universität Jena, ein. Aber, so macht die Forscherin deutlich, die Algen können Licht wahrnehmen und so hell und dunkel unterscheiden. Je nach Intensität schwimmen sie gezielt auf das Licht zu oder von ihm weg. Diese Lichtwahrnehmung geschieht über den sogenannten Augenfleck, ein relativ primitives visuelles System.

Gemeinsam mit Forschern der Uni Erlangen-Nürnberg ist es den Jenaer Forschern nun gelungen, die Eiweiße und Modifikationen des primitiven "Auges" dieser nur Tausendstel Millimeter großen Algen zu entschlüsseln. Dazu haben die Wissenschaftler sämtliche Eiweiße, aus denen der Augenfleck aufgebaut ist, isoliert und deren Struktur und Zusammensetzung analysiert. Über 200 Eiweiße konnten sie identifizieren und ihre Modifikationen im Augenfleck der Algen bestimmen.

"Interessanterweise besitzt dieser primitive Augenfleck auch Eiweiße, welche in den Augen von Tieren und vom Menschen vorkommen", berichtet Mittag und nennt als Beispiel ein Eiweiß mit Namen "SOUL-Häm-Bindeprotein". Hinweise auf dieses Eiweiß sind auch in der Netzhaut im Auge höherer Organismen zu finden. Ebenso sind diese auch in der Zirbeldrüse enthalten, jenem Organ im Gehirn, das bei Menschen und Tieren an der Steuerung des Tag-Nacht-Rhythmus beteiligt ist. Diese Ähnlichkeiten sind kein Zufall: "Ganz ähnlich wie Auge und Zirbeldrüse bei Säugern oder uns Menschen, steuert der Augenfleck die Lichtwahrnehmung und könnte somit an der Synchronisation des Tag-Nacht-Rhythmuses der Algen beteiligt sein", so Mittag.

Außerdem haben die Forscher herausgefunden, dass die Modifikationen sogenannter Rhodopsine im Augenfleck der Algen konserviert sind. Diese Moleküle sind als Lichtrezeptoren auch in den Augen von Wirbeltieren mit diesen Modifikationen zu finden. "Das lässt darauf schließen, dass der Lichtsignalweg bei den Grünalgen und Wirbeltieren nach ähnlichen Mechanismen gesteuert wird", macht Mittag deutlich.

"Das ist nicht nur wichtiges Grundlagenwissen für uns Botaniker", ordnet Prof. Mittag die aktuellen Forschungsergebnisse ein. "Vielmehr lassen sich daran auch entwicklungsbiologische Prozesse ableiten, etwa wie das Auge höher entwickelter Organismen entstanden ist."

Selbst therapeutische Anwendungen seien eines Tages denkbar. Versuche aus anderen Labors, ein Algen-Rhodopsin in andere Organismen zu übertragen, zeigten bereits Erfolge. So kann dieses Eiweiß Nervenzellen in damit behandelten Fadenwürmern stimulieren und bei diesen Lichtreaktionen auslösen bzw. bei blinden Mäusen partielles Sehen vermitteln.

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