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1 Mit den Meeren leben – ein Bericht über den Zustand der Weltmeere

Meerestiere als Modellorganismen

Wie Krankheiten entstehen – Ursachenforschung

> Die Immunsysteme von Mensch und Tier sind erstaunlich ähnlich. Wissenschaftler vergleichen beide miteinander. Sie hoffen Immunerkrankungen des Darms, der Haut oder der Lunge durch die Erforschung ursprünglicher Meeresorganismen besser verstehen zu können. Sicher ist, dass dabei Bakterien eine große Rolle spielen – nicht nur als Krankheitserreger, sondern vor allem als Bestandteil der Körperabwehr.

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Marine Modellorganismen Nesseltiere oder auch Schwämme gehören zu den ältesten Lebensformen. Sie bevölkern die Ozeane seit Hunderten von Millionen Jahren. Trotz ihres einfachen Aufbaus enthält ihr Erbgut erstaunlich viele Gene. Diese steuern Stoffwechselprozesse, die höhere Lebewesen im Laufe der Evolution zum Teil verloren haben. Nesseltiere oder Schwämme sind damit eine Art Urtyp aller Tiere, an dem sich Grundlagen hervorragend erforschen lassen.

Wie schützt sich ein Organismus vor Krankheitserregern?

Beim Menschen, bei Wirbeltieren und auch wirbellosen Organismen wie den Schwämmen ist die angeborene Immunität eine erste Verteidigungslinie gegen potenzielle Krankheitserreger. Schon Säuglinge verfügen über diesen Schutz, obwohl ihr Immunsystem noch kaum Krankheitserreger kennengelernt hat. Zu diesem stammesgeschichtlich alten Abwehrmechanismus zählen Fresszellen, die Keime vertilgen (Phagozytose), Stoffwechselprozesse, die fremde Eiweiße angreifen und auflösen, oder die Produktion antimikrobieller Peptide. Diese Peptide, die in Tieren, Pflanzen oder auch Mikroorganismen vorkommen, werden von bestimmten Körpergeweben, zum Beispiel Darm, Haut und Lunge, produziert und bilden einen prophylaktischen Schutz gegen Infektionen. Die Immunabwehr des Menschen ist also zumindest zu einem Teil uralt und mit der niederer Organismen verwandt. Zu diesen Lebewesen gehören Schwämme, aber auch Nesseltiere (Korallen, Quallen, Seeanemonen und Süßwasserpolypen), die seit Hunderten von Millionen Jahren im Meer leben und im ständigen Kontakt mit Bakterien und Viren stehen. Es ist daher durchaus möglich, dass die Forscher von ihnen lernen können, wie ein effizientes Abwehrsystem entsteht oder wie man es im Krankheitsfall repariert.
Nesseltiere (Cnidaria) scheinen besonders geeignet zu sein, um zu klären, wie ein Organismus Bakterien und andere Krankheitserreger in Schach hält, denn sie sind die wohl ursprünglichsten Meeresbewohner. Die Cnidaria sind relativ einfache Organismen, dennoch laufen in und zwischen ihren Körperzellen zahlreiche komplexe Stoffwechselprozesse ab. Auf den ersten Blick scheinen die Nesseltiere leicht verwundbar und wehrlos gegen Krankheitserreger zu sein, denn ihnen fehlt es an Immunzellen, die fremde Keime wegfressen, und an einem Lymph­system, das Abwehrzellen durch den Körper transportiert. Außerdem haben sie keine feste Schutzhülle, sondern nur eine äußere Zellschicht, das Epithel. Trotzdem haben sie Jahrmillionen überlebt. Das macht sie als Untersuchungsobjekt besonders interessant. Wissenschaftler versuchen zu klären, wie das Gewebe der Tiere mit Mikroben interagiert und wie die Stoffwechselprozesse in der Außenhaut Feinde abwehren.
Inzwischen ist es gelungen, genveränderte Nesseltiere zu züchten, in deren Körper man antibakterielle Abwehrmoleküle sichtbar macht. Damit können die Forscher am lebenden Objekt untersuchen, wo die Abwehrstoffe freigesetzt werden und wo sie zum Einsatz kommen. Es erscheint wunderbar, dass solche schwachen Winzlinge trotz eines fehlenden Immunsystems und der Abwesenheit patrouillierender Immunzellen in einer Umgebung überleben, die vor potenziellen Krankheitserregern geradezu strotzt. Wie man weiß, sind die Oberflächen vieler Meereslebewesen wie etwa der Schwämme permanent von Bakterien besiedelt. Mehr noch: Ein Liter Meerwasser kann bis zu zwei Billionen Bakterien und noch mehr Viren enthalten. Unter diesen Mikroben befinden sich viele potenzielle Krankheitserreger. Dennoch überleben die Meerestiere. Ursprüngliche Meeresorganismen sind daher attraktive Modellsysteme, um das Zusammenwirken von Körper und Umwelt zu verstehen und die evolutio­nären Grundlagen zu erforschen. Dank neuer Analysemöglichkeiten nehmen gerade Cnidaria eine reizvolle Rolle bei dem Versuch ein, Einblick in die Evolution von Immunreaktionen zu bekommen, die beteiligten Gene zu identifizieren und die Mechanismen der Interaktion zwischen Tier und Mikroorganismen aufzuklären. >
9.11 > Seeanemonen gehören zu der artenreichen Gruppe der Nesseltiere, der Cnidaria. Zu ihren Verwandten zählen Korallen und Quallen.
9.11 > Seeanemonen gehören zu der artenreichen Gruppe der Nesseltiere, der Cnidaria. Zu ihren Verwandten zählen Korallen und Quallen. Abb. 9.11: © R. Dirscherl/Juniors Bildarchiv
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