Wissenschaftler der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) haben eine bemerkenswerte Entdeckung gemacht, die das Verständnis der Orientierung von Mikroorganismen revolutionieren könnte. In einer Studie unter der Leitung von Professor William Orsi wurde ein neuartiges Wimperntierchen identifiziert, das in einer einzigartigen Symbiose mit zwei verschiedenen mikrobiellen Partnern lebt. Diese Entdeckung könnte nicht nur neue Perspektiven auf die Evolution des Magnetsinns eröffnen, sondern auch aufzeigen, wie komplexe Lebensgemeinschaften in extremen Umgebungen funktionieren.
Wimperntierchen sind eukaryotische Einzeller, die sich durch das Vorhandensein eines Zellkerns von Bakterien unterscheiden. Während viele Mikroorganismen bereits bekannt dafür sind, dass sie das Erdmagnetfeld zur Navigation nutzen, war unklar, wie einige dieser komplexeren Organismen diese Fähigkeit erworben haben. Die Forschung konzentrierte sich auf ein spezifisches Wimperntierchen, das den Namen Tropidoatractus magnetotacticus trägt und in sauerstoffarmen Sedimenten eines Flusses in der Nähe von Libreville, Gabun, entdeckt wurde.
Die Wissenschaftler verwendeten Elektronenmikroskopie, um die Struktur dieses neuen Wimperntierchens zu analysieren. Dabei entdeckten sie, dass es winzige Magnetitpartikel enthält, die in einer einzigartigen, perlenartigen Anordnung angeordnet sind. Diese Partikel sind entscheidend für die Navigation des Wimperntierchens im Erdmagnetfeld. Es stellte sich heraus, dass die Magnetitpartikel nicht von der Wimperntierchenzelle selbst produziert werden, sondern von lebenden bakteriellen Symbionten stammen, die in der Zelle leben.
Die Entdeckung, dass dieses Wimperntierchen seine Magnetfeldorientierung durch Endosymbionten erlangt, war für die Forscher eine faszinierende Neuigkeit. Leon Kaub, einer der Erstautoren der Studie, äußerte sich anerkennend: „Als wir diese Zellen zum ersten Mal sahen, erkannten wir sofort, dass wir etwas Außergewöhnliches entdeckt hatten. Diese Art der Orientierung zeigt, wie Eukaryoten auf neue Weise das Magnetfeld der Erde für ihre Zwecke nutzen können.“
Darüber hinaus zeigten die mikroskopischen Aufnahmen, dass Tropidoatractus magnetotacticus auch mit methanproduzierenden Archaeen zusammenlebt. Diese Archaeen nutzen die Stoffwechselprodukte des Wimperntierchens und schaffen damit eine vorteilhafte Umgebung für alle beteiligten Organismen in den nährstoffarmen Sedimenten. Dies verdeutlicht, wie wichtig Kooperation und Symbiose für das Überleben in extremen Lebensräumen sind.
Die Kombination aus Magnetfeldorientierung und der synergistischen Beziehung zu den mikrobiellen Partnern ermöglicht es dem Wimperntierchen, gezielt in sauerstoffarme Sedimente zu schwimmen und somit optimale Lebensbedingungen zu finden. Diese innovative Strategie könnte eine Schlüsselrolle für das Überleben in solchen speziellen ökologischen Nischen spielen und zeigt, wie Organismen durch Zusammenarbeit ihre Überlebenschancen erhöhen können.
Laut Professor Orsi eröffnet diese Entdeckung neue Perspektiven auf die Evolution des Magnetsinns in Eukaryoten. Er betont, dass die Fähigkeit zur Magnetfeldnutzung nicht nur das Ergebnis der Evolution eines einzelnen Organismus sein kann, sondern auch aus langfristigen Symbiosen mehrerer Mikroben hervorgehen könnte. Dies könnte darauf hindeuten, dass viele weitere ähnliche Kooperationen in sauerstoffarmen Umgebungen existieren, die bisher unentdeckt geblieben sind.
Die Ergebnisse dieser Forschung wurden in der hoch angesehenen Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht und tragen dazu bei, das Verständnis von Mikroben und ihren komplexen Lebensgemeinschaften zu erweitern. Die Wissenschaftler hoffen, durch weitere Untersuchungen ähnliche symbiotische Beziehungen in anderen Organismen und Umgebungen zu identifizieren, was das Wissen über die Anpassungen von Lebensformen an extreme Bedingungen weiter vertiefen könnte.
