START-Preisträgerin Kristin Tessmar erhellt Rhythmen und Sensoren des Lebens im Wasser.
Hier ist gerade der Mond an“, erklärt Kristin Tessmar, Zoologin an den Max Perutz Laboratories der Uni Wien, und deutet auf die Glühbirne in dem nackten, regalgefüllten Raum, dann geht es um die Ecke, es wird schummrig, die Glühbirne ist abgedreht, „hier ist gerade der Mond aus.“ Zumindest ist er das in den Augen – vorsichtiger: Lichtsensoren – der Lebewesen, die in kleinen Behältern in Meerwasser auf den Regalen hausen: Borstenwürmer, Platynereis dumerilii. Als ganz Junge haben sie eine Gestalt wie Bärtierchen – oder auch: Teddybären –, dann wachsen sie auf zwei, drei Zentimeter heran und sehen wie Tausendfüßler aus. Wenn man sie denn sieht: Das Laienauge tut sich schwer, die Würmer hausen in Röhren, die sie selbst spinnen – sie haben Spinndrüsen – und grün „dekorieren“ oder auch tarnen, mit Spinat, das ist ihr Futter. Die Forscherin muss sie aus den Behausungen herauskitzeln, nur zwei Würmer schwimmen ganz nervös von allein herum.
Zu den Ursprüngen? Ins Meer!
Meereswürmer im Wiener Labor? Ja, gibt es nicht schon genug Modellorganismen, an denen man die molekularen Feinheiten des Lebens studieren kann? Wimmelt es nicht im Labor nebenan von Fruchtfliegen – Drosophila –, krümmen sich andernorts Heerscharen von Fadenwürmern, C.elegans? „Alle diese breit studierten Tiermodelle sind keine marinen“, erklärt Tessmar: „Das Leben ist aber im Meer entstanden, ebenso wie die Sinneszellen. Wenn man zu den Ursprüngen will, muss man ins Meer.“ Das allerdings ist in einem Labor gar nicht so leicht zu simulieren, und viele Meereslebewesen lassen sich dort überhaupt nicht halten. Immerhin, man kann Meerwasser holen – Tessmar erhält periodisch drei Tonnen von Kollegen an der Nordsee –, und manche Tiere gedeihen doch. Der Wurm allerdings ist ein ganz besonderer Glücksfall: Seine Ururahnen wurden in den 50er-Jahren von der Küste Ischias geholt, der deutsche Biologe Carl Hauenschild baute mit ihnen eine Kolonie auf – und gewöhnte sie an leicht veränderte Lebensbedingungen wie etwa den Spinat –, seitdem pflanzen sie sich fort und gehen von Forscherhand zu Forscherhand – jeden Tag knipst eine/r den Mond an und aus –, vergleichbar ist dieses Langzeitexperiment nur dem mit den Gänsen des Konrad Lorenz.
Nun sind einige der Würmer in den Händen der 1977 in Görlitz geborenen Zoologin, die seit Sommer in Wien eine Arbeitsgruppe aufbaut und diese Woche Zusatzschub durch einen START-Preis bekam. Das ist die höchste heimische Förderung für wissenschaftlichen Nachwuchs, 1,2 Millionen Euro über sechs Jahre. Auch mit diesem Geld will Tessmar die alten Fragen Hauenschilds auf einer neuen Ebene – der der Molekularbiologie, die es zu seinen Zeiten nicht gab – weiter klären: „Meereslebewesen reproduzieren sich, indem Männchen und Weibchen gleichzeitig Spermien und Eier in Millionenzahl ins Wasser entlassen. Das braucht eine feine Koordination.“ Wie ist die möglich? Die Tiere müssen (a) irgendetwas haben, was ihnen von innen einen Rhythmus schlägt, und sie müssen (b) etwas haben, was ihnen von außen einen Rhythmus schlägt und woran sie ihre innere Uhr immer wieder stellen können. Diese äußeren Signale müssen (c) von irgendwelchen Sinnesorganen wahrgenommen und (d) in eine Steuerung der Entwicklung und des Verhaltens übersetzt werden.
Chemische Feinabstimmung
Aber was im Meer ändert sich regelmäßig wie eine Uhr? Der Mond, er ist einmal voll und einmal neu, er sorgt auch für die Gezeiten. An ihnen orientieren sich die Würmer eher nicht, sie kommen aus dem Mittelmeer, dort sind die Gezeiten schwach. Aber der Mond scheint, oder er scheint eben nicht, Tessmar muss nur den Lichtschalter drehen, dann ist einmal im Monat – vier Stunden nach Sonnenuntergang, wenn es ungefährlicher ist – Reproduktionszeit, für die Würmer heißt das auch Sterbezeit, sie platzen auf, um Spermien/Eier aus sich zu entlassen. Für die zwei, die im Labor so aufgeregt herumschwimmen, ist diese Zeit gekommen – und wenn sie da ist, kommt zudem eine chemische Feinabstimmung zwischen den Geschlechtern: Erst setzen Männchen ein wenig Sperma frei – und Duftstoffe, Pheromone –, darauf reagieren die Weibchen mit Eiern und Pheromonen, dann kommen wieder die Männchen.
Das ist die Chemie, wo ist die Physik? Die Würmer haben keine Augen. Aber sie haben mitten in ihrem transparenten Schädel große Zellen, mit denen sie Licht wahrnehmen können (seine Stärke, nicht seine Richtung). Sind diese Zellen wirklich die Sensoren? Tessmar will es durch „Abschießen“ klären: „Man kann sie mit Fluoreszenzproteinen markieren und mit Laser zerstören.“ Und wenn es diese Zellen sind – finden sie sich auch in höheren Tieren bzw. haben sie dort die gleiche Funktion? Sie finden sich, etwa in Fischen, an ihnen will die Forscherin auch die Funktion testen.
Und wie „eicht“ der äußere Takt den inneren? Was sorgt dafür, dass die unterschiedlichen inneren Rhythmen – es gibt etwa auch einen für den Tag – einander nicht verwirren? Wie geht es vom Sensor weiter? Wieder über Chemie, über Hormone, so viel weiß man schon. Aber wie kommt die Information, dass es Zeit ist zum Ablaichen, dort an, wo der Laich produziert wird, im Detail in den Gonaden und was aktiviert sie? Tessmar hat einen Schatz geerbt, sie weiß es: „Es ist wie bei einem Wrack am Meeresboden, bei dem man schon lange die Position kannte. Aber heben kann man es erst jetzt.“
("Die Presse", Print-Ausgabe, 12.11.2008)