Gravitationsbiologie

Pantoffeltierchen
Das Pantoffeltierchen (lat.: Paramecium caudatum) wird u. a. in der Weltraumforschung eingesetzt, da es auf Änderungen der Schwerkraft reagiert.

Natürlich wissen die meisten Tiere, wo oben oder unten ist – sonst könnten sie sich ja gar nicht in der Welt zurechtfinden. Das hilft ihnen, Nahrung zu finden und gefährliche Bereiche zu meiden. Aber gilt das auch für Einzeller? Reagieren schon Pantoffeltierchen auf die Schwerkraft der Erde? Oder richten sie sich in einer Pfütze mehr nach anderen Reizen wie z. B. Licht oder Temperatur? Sind unsere Beobachtungen rein physikalisch erklärbar oder steckt ein anderer Mechanismus dahinter?
Wir stellen verschiedene Hypothesen auf und testen sie mit Versuchen zum Schwimmverhalten der Pantoffeltierchen. Wohin und wie schnell die Einzeller schwimmen, zeichnen wir mit einer Videokamera auf und benutzen ein Computerprogramm zur Auswertung.
Bleibt die spannende Frage: Lässt sich der Mechanismus, den Pantoffeltierchen zur Orientierung nutzen, vielleicht auf spezialisierte, menschliche Körperzellen übertragen? Vielleicht könnten unsere Ergebnisse ja sogar für die Raumfahrtmedizin nützlich sein.

Was haben Pantoffeltierchen mit Astronauten gemeinsam?

Spacewalk
Astronaut bei einem Außeneinsatz
Credit:

NASA

Die Schwerkraft ist auf der Erde der einzige zuverlässige Reiz: Sie ist immer da, hat immer dieselbe Richtung und ändert kaum ihre Stärke. Wenn selbst Einzeller wie das Pantoffeltierchen die Schwerkraft zur Orientierung nutzen sollten: Wäre es dann sogar möglich, dass auch unsere Körperzellen die Fähigkeit zur Schwerkraftwahrnehmung besitzen? Und was könnte geschehen, wenn diese Zellen über lange Zeit in die „Ausnahmesituation" Schwerelosigkeit geraten?

Stereolupe
Mit der Stereolupe (Binokular) können wir das Verhalten der Versuchszellen genau beobachten.

Auf die Erkenntnisse der biologischen Forschung sind auch die Astronautinnen und Astronauten gespannt – hoffen wir doch, die negativen Langzeitfolgen der Schwerelosigkeit eines Tages in den Griff zu bekommen.

Fotos zum Experiment Gravitationsbiologie

Proben aus der Zellkultur
Wir füllen eine Probe aus der Zellkultur in eine Messflasche und verdünnen mit sauberer Versuchslösung.
Überführung der Zellen
Die Pantoffeltierchen werden gesammelt und vorsichtig in die Versuchskammer gespritzt.
Abschluss des Experiments Gravitationsbiologie
Abschließende Diskussion der Ergebnisse.

Wie wir von unseren 1,6 Milliarden Jahre alten Vorfahren lernen können

Schon im Jahre 1889 fiel dem deutschen Biologen Max Verworn auf, dass Pantoffeltierchen, die zu den Ciliaten („Wimperntierchen") gehören, nach oben schwimmen. Auch Bakterien und Grünalgen – und natürlich Pflanzen und Tiere – reagieren auf die Schwerkraftrichtung. Über 30 verschiedene Hypothesen versuchten in den folgenden Jahren zu erklären, wie „primitive" Einzeller eine solche Orientierungsleistung zu Stande bringen.

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Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin

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