Astrobiologie-Projekt Herzog-Johann-Gymnasium Simmern

Brtierchen, REM-Aufnahme (Tardigrada: Langsamschreiter)

Brtierchen im Weltraum: berlebenstest bestanden

Das deutsche Forschungsmodul der "Foton-M3" Mission ist mit Brtierchen aus Stuttgart besetzt, die sogar einen "Weltraumspaziergang" durchfhren durften. Foto: NASA

Astrobiologie-Vortrag fr SchlerInnen der Bio LK 11 und 12 am 25.02.2010Referentin: Frau Dr. Kristina Beblo, Expertin fr Extremophile am DLR in KlnThema: "Leben unter extremen Bedingungen und Mglichkeiten auerhalb der Erde

Inhalt des Referates:Entstehung des Lebens auf der ErdeLeben unter Extrembedingungen auf der ErdeLebensbedingungen auf anderen Planeten innerhalb und auerhalb unseres Sonnensystems Wie untersucht man andere Planeten, was wissen wir bereits, was wollen wir wissen

Weltraumforschung auf dem Meeresboden Im Mini-U-Boot ALVIN wird ein Schwarzer Raucher angesteuert

Schwarzer Raucher (Quelle: Kristina Beblo, DLR Kln)

Oase des Lebens

Schlerin pipettiert eine Brtierchen-Probe auf den Objekttrger

Brtierchen (Tardigraden) von Katharina Frehmann und Eva Prinz

InhaltsverzeichnisSteckbriefAnatomieErnhrungAtmungFortpflanzungEierAlte und junge BrtierchenTrockenformBedeutung fr die Astrobiologie

SteckbriefEntdecker: Johann August Ephraim Goeze (1772)berstamm: HutungstiereArten: ca. eine MillionGre: 100-500 MikrometerLebensraum: mglichst feuchte Umgebungen wie Mooskissen, Teiche, Seen, Ozeane (bis zu 3700m Tiefe), alle KlimazonenKrperbau: erinnert an Teddybren, kaum abgesetztes KopfsegmentFortpflanzung: meist geschlechtlich, bei manchen Arten jedoch parthenogenetisch (ohne Beteiligung von Mnnchen)Nahrung: Algenzellen, Zellen von Moosblttchen, andere kleine Organismen (z.B. Rdertierchen und Fadenwrmer)Natrliche Feinde: kaum Feinde; Ausnahmen: einige fleischfressende Pilze, Rdertierchen und AmbenLebensdauer: nicht genau festzustellen, wird jedoch auf die Lebensdauer eines Menschen geschtzt

Anatomie

AnatomieAugen: Rot oder schwarz gefrbt, sind von Photorezeptorzellen umgebene Pigmentzellen, von Gehirnlappen mit Nerven versorgt (nicht alle Brtierchenarten haben Augen)Ausscheidung: Erfolgt nicht nur ber den After, Schadstoffe werden auch in die Cuticula (Hautschicht) eingebaut und bei der nchsten Hutung entsorgtSpeicheldrsen: Produzieren nicht nur Verdauungssfte sondern auch Stilette, die in Scheiden innerhalb der Speicheldrsen ruhenBeine: Die ersten drei Beinpaare dienen zur Fortbewegung in einem dnnen Wasserfilm, z.B. um ber ein Sandkorn zu kraxeln, das vierte und letzte Beinpaar dient dazu, sich am Untergrund festzuhalten, oder auch zum Rckwrtslaufen, die Klauen sind dabei zum Ergreifen des Substrates gedacht, bei vielen Arten sind zwischen den Klauen auch Schwimmhute angebracht (schnellste Geschwindigkeit: 17,7cm pro Stunde). Generell ist die Fortbewegung jedoch eher passiv durch Wasserstrme oder Luftzge.

Ernhrung Vorderleib eines Brtierchens; der Schlundkopf (hinter der kurzen, dicken Speiserhre) dient zum Kauen und SchluckenZur Nahrungsaufnahme pressen die Brtierchen ihren Mundkegel gegenBeute/Nahrung. Die Stilette, die in Scheiden innerhalb der Speicheldrsenruhen, knnen bis aus der Mundhhleheraus gefahren, um beispielsweise eine Alge anzustechen, die dann mitdem Mund und mithilfe von Unterdruckin den Schlundinnenraum gesaugt wird.Die Brtierchen ernhren sich hauptschlich von Algen (vegetarisch), einigeruberische Arten fressen auch Rdertierchen, Fadenwrmer, kleinere Brtierchen (die sie in einem Haps ganz verschlingen knnen) und auch organische Abflle, sodass Bakterien oder Pilzsporen mit aufgenommen werden.

AtmungAtmung durch SauerstoffdiffusionEinige Arten bewegen sich sehr schnell und bentigen mehr Sauerstoff => zur Beschleunigung der Diffusion drehen sie sich um sich selbstDadurch ist die Krperflssigkeit in der Leibeshhle in Bewegung (mit dem menschlichen Kreislauf zu vergleichen)Rcken eines Brtierchens

FortpflanzungBrtierchen-Paarber die Fortpflanzung der Brtierchen ist recht wenig bekannt, fest steht jedoch, dasses Brtierchenarten mit Mnnchen und Weibchen gibt (geschlechtliche Fortpflanzung)es Brtierchenarten mit nur Weibchen gibt (parthenogenetische Fortpflanzung)bei den Arten mit zwei Geschlechtern nur ca. 10% mnnlich sind)

EierAbgestreifte Hauthlle mit zwei ca. 100Mikrometer langen EiernComputermodelle von BrtiercheneiernEin einzeln abgelegtes Brtierchenei Drei frei abgelegte, miteinander verklebte EierArtenabhngig legen Brtierchen 1-35 Eier, die eineReifezeit von 1-3 Wochen haben. Es gibt zweiverschiedene Arten der Eiablage:Entweder werden sie nach einer der regelmigenHutungen in der alten Haut zurckgelassen, dabei sind die Eier glatt.Oder die Eier werden frei deponiert. In diesem Fall verfgen sie ber sogenannte Eifortstze, mit denenmehrere Eier aneinander kleben knnen.

EierBrtierchenjunges beim Schlpfen:Nach0 SekundenNach 30 SekundenNach60 Sekunden

Alte BrtierchenHinterleib und Beine eines altenBrtierchensPlattenpanzerfuge eines alten Brtierchensmit roten Vakuolenltere Brtierchen kann man gut mit lteren Menschen vergleichen:Sie sind schwerflliger, langsamer, beleibter, haben Lederhaut, Altersflecken und, analog zu Leberflecken beim Menschen, rote Vakuolen. Auerdem fllt ihnen das Erwachen aus der Trockenstarre deutlich schwerer als jngerenBrtierchen.

Junge BrtierchenBrtierchen im KleinkindalterBrtierchen-BabyJunge Brtierchen sind menschlichen Kleinkindern recht hnlich:Der Kopf ist im Verhltnis zum Krper recht gro, sie haben kurze Stummelbeine,Groe Vitalitt und offensichtlich groe Freude beim Erkunden ihrer Umgebung.

TrockenformBrtierchen in Trockenform auf demGlashaar eines MoosblttchensBesonders regelmigesTnnchenBrtierchen sind in der Lage, sich, um ungnstige Bedingungen wie z.B. Trockenheit zu berleben, in eine Trockenstarre zu versetzen, in der sie jahrelang ausharren knnen. In dieser Form betrgt der Wassergehalt in ihren Krpern nur ca. 2%. Enzymatisch gesteuerte chemische Reaktionen werden dadurch unmglich; die Brtierchen verlangsamen alle Stoffwechselprozesse bis nahezu zum Stillstand bzw. stellen sie vollstndig ein. In der Trockenform hneln die Brtierchen kleinen Tnnchen. Wenn sie bei gnstigen Bedingungen austrocknen, entstehen regelmige, kompakte und symmetrische Tnnchen. Werden sie jedoch zum schnellen Austrocknen gezwungen, entstehen verbeulte, weniger kompakte Tnnchen mit greren Oberflchen. Sobald die Brtierchen wieder optimale Bedingungen vorfinden, erwachen sie innerhalb von 15 Minuten. Dieser Prozess ist jedoch so anstrengend, dass ihn nicht alle Brtierchen berleben.

TrockenformWie funktioniert das Austrocknen?

Das Wasser im Krper des Brtierchens wird u.a. durch Trehalose ersetzt => dadurch werden die biochemischen Entwsserungsschden in Grenzen gehalten (Trehalose kann mit dem Gewebe ein oxidationsstabiles System bilden)Eine groe Menge Glycerin wird gebildet => ist beliebig mit Wasser mischbar und kann es zum Teil ersetzen, auerdem hemmt es oxidative Reaktionen als Radikalfnger (Wirkung als Konservierungsmittel)Der Energiebedarf beim Eintrocknen und Regenerieren wird durch Glykogen gedeckt, welches schon im Voraus in speziellen Speicherzellen angereichert wurde

TrockenformBrtierchen beim Erwachen aus der Trockenstarre:Ca. 90 secnachWasserzutrittBeginnendesQuellenFortgesetztesQuellenDie GliedmaentretenhervorDer Krperzuckt undkrmmtsichDas Brtierchenisterwacht

Bedeutung fr die AstrobiologieDas Brtierchen erfllt alleBedingungen, um im Weltallberleben zu knnen:Es ertrgt das VakuumEs hlt extreme Hitze und extreme Klte ausEs ertrgt hohe radioaktive StrahlungEs kommt jahrelang ohne Luft, Wasser und Nahrung aus

Quelle:http://www.baertierchen.de/main.html

Filmsequenz: Brtierchen unter dem Mikroskop

Einteilung der Proben in 3 Gruppen

Dunkelkontrolle (keine Vakuumexposition)24 h Vakuumexposition 96 h Vakuumexposition

VakuumanlageDLR Kln

Vakuumbehlter fr ProbenDLR Kln

Im Labor des DLR KlnVakuumexposition