Tiefseemuscheln besitzen eine innere 24-Stunden-Uhr
Mona Hopfinger
Wiener Forschende züchteten erstmals Zellkulturen von Tiefseemuscheln. Die Zellen folgen einem Tagesrhythmus – obwohl in 1.700 Metern Tiefe weder Sonnen- noch Mondlicht ankommt.
In völliger Dunkelheit, 1.700 Meter unter der Meeresoberfläche, leben Muscheln der Art Bathymodiolus azoricus an Hydrothermalquellen. Nun zeigt sich: Ihre Zellen ticken im Labor nach einem 24-Stunden-Rhythmus – gesteuert von denselben Genen, die auch bei Landlebewesen die innere Uhr antreiben kann.
Ein Team der Universität Wien, des französischen Instituts IFREMER, der Universität Oldenburg und des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) hat erstmals Zellkulturen dieser Tiefseemuscheln angelegt. Die Studie erschien im Fachjournal EMBO Reports.
Gezüchtet im Kühlschrank
Anders als übliche Zellkulturen, die bei Raumtemperatur oder darüber wachsen, gedeihen die Muschelzellen bei Kühlschranktemperatur – den Bedingungen der Tiefsee nachempfunden. „Dieser technische Fortschritt ist weltweit einzigartig“, sagt Erstautorin Audrey Mat. Die Kulturen konnten über drei Jahre erhalten werden.
Die Muscheln besiedeln den Meeresboden rund um heiße Quellen, wo schwermetallreiche Flüssigkeit austritt. Deren Fließrichtung ändert sich mit den Gezeiten – vermutlich folgen die Tiere deshalb einem 12,4-Stunden-Gezeitenrhythmus.
Vom Gezeiten- zum Tagesrhythmus
Im Labor jedoch zeigten die isolierten Zellen überwiegend einen circadianen Rhythmus von etwa 24 Stunden. Das deutet auf eine flexible innere Uhr hin, die zwischen beiden Takten umschalten kann.
Die Muscheln besitzen zentrale Uhr-Gene, die auch bei Fliegen und Menschen vorkommen – allerdings mit spezifischen Anpassungen. Diese könnten das Umschalten zwischen Gezeiten- und Tagesrhythmus ermöglichen, vermutlich über das Gen period.
Schutz vor Tiefseebergbau
„Dass diese Ökosysteme mechanistisch hochkomplex sind und Zeitgebungssysteme besitzen, die ebenso ausgefeilt sind wie jene an der Oberfläche, unterstreicht ihre Schutzwürdigkeit“, betonen die Studienkoordinatorinnen Kristin Tessmar-Raible und Marjolaine Matabos.
An Land stören Licht oder Vibrationen die inneren Uhren von Organismen. Tiefsee-Uhren seien wahrscheinlich ebenso anfällig – mit erheblichen Folgen für die Ökosysteme, warnen die Forschenden. Besonders relevant sei das im Hinblick auf den bevorstehenden Tiefseebergbau.
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