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Einzeller haben eine innere Uhr

Auch einzellige Organismen können eine stabile innere Uhr besitzen: Während Wissenschaftler bislang davon ausgingen, ein solch interner Zeitmesser könne nur durch eine Zusammenarbeit mehrerer Zellen funktionieren, konnten französische Forscher nun auch bei einzelligen Cyanobakterien eine innere Uhr nachweisen, die beispielsweise die zeitliche Koordination beim An- und Abschalten von Genen steuert. Weder Temperaturschwankungen noch Stoffwechselveränderungen in der Zelle hatten dabei Einfluss auf den internen Zeitmesser. Über ihre Entdeckung berichten Irina Mihalcescu von der Fourier-Universität in Grenoble und ihre Kollegen im Fachmagazin Nature
(Bd. 430, S. 81).

Viele Lebewesen, darunter Säugetiere, Insekten, Pflanzen und Pilze, besitzen eine innere Uhr, die den Schlaf-Wach-Rhythmus und andere Körperfunktionen reguliert. Häufig orientiert sich diese innere Uhr am Tageszyklus der Erde oder nutzt Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Zellen innerhalb des Organismus zur Zeitmessung. Ob jedoch auch einzellige Organismen ihre Zeit selbständig messen können und wie sie dies bewerkstelligen, war bislang umstritten.

In ihren Experimenten untersuchten Irina Mihalcescu und ihr Team einzelne Cyanobakterien der Art Synechoccocus elongatus und daraus heranwachsende Kolonien. Die Forscher beobachteten dabei über viele Tage hinweg den Rhythmus, in dem bestimmte Gene an- und wieder ausgeschaltet wurden. Hierzu schleusten die Wissenschaftler besondere Gensequenzen in die Bakterien ein. Sind diese Gene aktiv, so wird eine leuchtende Reaktion in der Zelle ausgelöst, die mit besonders empfindlicher Mikroskopietechnik registriert werden kann.

Dabei fanden die Wissenschaftler heraus, dass bei Cyanobakterien tatsächlich jede Zelle eine eigene innere Uhr besitzt, die ihren Tagesablauf individuell steuert. Sie funktioniert ohne Kontakt zu anderen Bakterienzellen und lässt sich weder durch äussere Einflüsse wie Temperaturschwankungen noch durch Stoffwechseländerungen wie beispielsweise Zellteilungen aus dem Takt bringen. Die Wissenschaftler vermuten daher, dass sich diese innere Uhr auf ein Netzwerk biochemischer Reaktionen in der Zelle stützt.

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