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Symbiosen: Der fotosynthetische Molch

Fleckenquerzahnmolch
Der in den östlichen Wäldern Nordamerikas lebende Fleckenquerzahnmolch wäre für Forscher eher unspektakulär – sähe sein Laich nicht etwas vermodert aus. Denn im Gegensatz zu üblichen Lurchgelegen sind die Eier von Ambystoma maculatum nicht durchsichtig, sondern schimmern grünlich. Und wie nun Ryan Kerney von der Dalhousie University im kanadischen Halifax entdeckt hat, stammt die Färbung nicht von Algen, die sich an den Laich angelagert haben, sondern tatsächlich aus dem Inneren der Eier und sogar von den Embryos selbst.

Fleckenquerzahnmolch | Der Nachwuchs dieses Lurchs setzt auf Fotosynthese: Er profitiert von Algen, die symbiotisch in seinen Zellen leben und die Tiere mit Sauerstoff und Kohlehydraten versorgen.
Die Molche haben dort in ihren Körperzellen die Algenart Oophila amblystomatis eingelagert, um direkt von deren Fotosynthese zu profitieren – eine unter Wirbeltieren bislang einmalige Symbiose. Während die Alge ihren Gastgeber mit Sauerstoff und Kohlehydraten versorgt, kann der Untermieter die stickstoffhaltigen Ausscheidungen der Amphibien für sich nutzen. Diese enge Verbindung zwischen so unterschiedlichen Organismen galt bislang als unmöglich, da das Immunsystem von Wirbeltieren normalerweise körperfremdes biologisches Material abstößt. Diesen Mechanismus unterdrückt der Molch also entweder zu Gunsten der Alge, oder aber die einzellige Pflanze hat einen Weg gefunden, diese Reaktion zu verhindern.

Entdeckt hat Kerney diese exotische Beziehung, als er eine Fluoreszenzaufnahme eines Molchembryos schießen wollte. Dabei fand er zahlreiche fluoreszierende Flecken in Zellen, die nicht mit einem entsprechenden Farbstoff behandelt worden waren – ein erster Hinweis auf Chlorophyll, das unter UV-Licht ebenfalls leuchtet. Der folgende Blick durchs Transmissionselektronenmikroskop offenbarte dann eine Überraschung: Die Molchzellen mit Algenfracht besitzen gleich mehrere Mitochondrien, die sich rund um den Symbionten tummeln. Damit könnten die Kraftwerke der Zellen den fotosynthetisch produzierten Sauerstoff und die Kohlenhydrate direkt abgreifen, um selbst Energie für den Organismus zu erzeugen, vermutet Kerney.

Wann und wie sich dieses Zusammenspiel entwickelt hat, ist noch fraglich. Womöglich entern die Algen die Eizellen und Embryos, wenn diese Ausscheidungsprodukte ins Wasser entlassen – durch dieselbe Zellöffnung. Zeitraffervideos deuten an, dass dies parallel zur Entwicklung des Molchnervensystems passieren könnte: Sobald es sich ausbildet, grünt es im Umfeld des Nachwuchses auf. Die direktvegetarische Versorgung beschleunigt jedenfalls das Wachstum der kleinen Lurche: In einem Zuchtexperiment ohne grüne Unterstützung entwickelten sich die Molchbabys deutlich langsamer als ihre begünstigten Artgenossen. (dl)

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  • Quellen
9. International Congress of Vertebrate Morphology, Punta del Este (26.-31.7.2010)

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