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Fotosynthetische Symbiose : Riesenmuscheln leiten Sonnenlicht zu ihren Algen

Riesenmuscheln möchten Algen als Untermieter - sie versorgen sie mit Nährstoffen, die sonst fehlen würden. Also sorgt die Muschel für ein perfektes Wohnumfeld.

Riesenmuscheln beherbergen in ihren zum Licht gerichteten Mantellippen oft symbiontische, Fotosynthese treibende Algen, die das Weichtier mit organischen Nährstoffen versorgen. Bisher war nicht ganz klar, welchen Vorteil die Algen von dem Arrangement eigentlich genau haben. Nun zeigen Forscher, wie raffiniert die Zellstruktur der Muscheln gestaltet ist, um den angesiedelten Algen optimale Bedingungen in puncto Lichtausbeute, aber auch Strahlenschutz zu bieten. Von der Anordnung der Licht leitenden Zellen könnten sogar die Experten der Fotovoltaiktechnik noch Nützliches lernen, vermuten Alison Sweeney von der University of Pennsylvania und ihre Kolleginnen.

Die Fotosynthesealgen – meist zur Gattung Symbiodinium zählende Braunalgen – siedeln den Untersuchungen des Teams zufolge in einer merkwürdig sorgfältig aufeinandergetürmten Anordnung, die parallel zum einfallenden Licht orientiert ist. Die Algensäulchen sind dabei aber in eine lichtstreuende dreidimensionale Anordnung eingebunden: Sie werden überwölbt von teils transparenten, teils stark reflektierenden Muschel-Deckgewebezellen, den Iridozyten. Diese sind auch für die charakteristische schillernde Färbung der Riesenmuschel-Mantellippen verantwortlich.

Ein genauer Blick auf die Zellen zeigte den Forscherinnen, dass die rund acht Mikrometer großen Zellen zum einen Licht linsenartig bündeln, zum anderen aber auch mit komplexen Protein-Schichtlagen nach Art eines Bragg-Spiegels als Lichtleitelement streuen. Besonders Licht der grünen und gelben Wellenlängen wird dadurch reflektiert, blaue und rote Anteile dagegen – die das Algen-Fotosystem besonders gut nutzen kann – auf die fotosynthetischen Braumalgentürmchen umgelenkt. So werden diese vor unnützer Strahlung geschützt und optimal ausgeleuchtet. Letzteres gilt durch die Geometrie des Systems sogar für die in tieferen Gewebeschichten der Muschel angesiedelte Exemplare. Das dreidimensionale Fotosystemkonstrukt sollten sich menschliche Bionik-Experten zum Vorbild nehmen, um technische Fotosyntheseprozesse – etwa bei der Biotreibstoffproduktion – in Zukunft effizienter gestaltet zu können, meinen Sweeney und Co.

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