Fleischfressender Schwamm auf Tiefseekorallen entdeckt

Die erhöhte Position hilft den Schwämmen bei der Beutejagd. © Tomas Lundälv, Sven Lovén Center, Universität Göteborg, Schweden
Die erhöhte Position hilft den Schwämmen bei der Beutejagd. © Tomas Lundälv, Sven Lovén Center, Universität Göteborg, Schweden

Senckenberg-Wissenschaftler haben vor der Küste Mauretaniens eine neue Art aus der Schwammfamilie Cladorhizidae entdeckt. Der Schwamm lebt auf Kaltwasserkorallen und ernährt sich von Fleisch. Eine so enge Assoziation mit Korallen wurde für diese Schwammgruppe bisher nicht beschrieben. Das Wissenschaftlerteam geht davon aus, dass die höhere Position über den Meeresboden den Schwämmen Vorteile bei der Beutejagd verschafft. Die Studie ist kürzlich im Fachjournal „Zootaxa“ erschienen. „Fleischfressender Schwamm auf Tiefseekorallen entdeckt“ weiterlesen

Inspiriert von Tiefseeschwämmen: "Elastischer Kalk" aus dem Labor

Inspiriert von Tiefseeschwämmen: „Elastischer Kalk“ aus dem Labor

Wissenschaftler erzeugen ein flexibles Mineral, indem sie das Skelett von natürlichen Schwämmen nachbilden

Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung haben ein neues Hybridmaterial geschaffen, das einen Mineralanteil von fast 90 Prozent besitzt, aber dennoch extrem flexibel ist. Sie haben dazu das Skelett von Tiefseeschwämmen als Vorbild genommen und die Schwammnadeln aus dem Mineral Calciumcarbonat und einem Protein des Schwamms nachgebaut. Minerale sind in der Regel sehr hart und spröde; sie spalten und brechen daher wie Porzellan. Umso überraschender ist es, dass das neue synthetische Material – ganz im Gegensatz zu dem Original aus der Tiefsee – flexibel ist wie Gummi. Zum Beispiel lassen sich die synthetischen Nadeln in eine U-Form biegen, ohne dass sie brechen. Diese ungewöhnliche Eigenschaft ist, wie die Wissenschaftler in einer Science-Veröffentlichung schreiben, hauptsächlich auf den Anteil organischer Substanz zurückzuführen. Dieser Anteil ist in dem neuen Material etwa zehn Mal so hoch ist wie in den natürlichen Spiculae, wie die Schwammnadeln auch genannt werden.

Spicula sind Skelettelemente, die in den meisten Schwämmen vorkommen. Sie unterstützen die Struktur und halten außerdem Feinde ab. Sie sind außerordentlich hart, stachelig und selbst mit einem Messer nur schwer zu schneiden. Mit diesen Eigenschaften liefern sie ein gutes Beispiel für ein leichtgewichtiges, festes und undurchdringbares Verteidigungssystem, wie es in Zukunft vielleicht auch für Körperrüstungen in Frage kommen könnte.

Die Wissenschaftler um Wolfgang Tremel, Professor an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, und Hans-Jürgen Butt, Direktor am Max-Planck-Institut für Polymerforschung, haben sich von diesen Schwammnadeln inspirieren lassen und sie im Labor gezüchtet. Als Ausgangsmaterial wurde Calciumcarbonat in Form von Calcit und Silicatein-α verwendet. Silicatein-α ist ein Protein aus Kieselschwämmen, das in der Natur die Bildung von Silica, aus dem die Nadeln von Kieselschwämmen bestehen, aus löslicher Kieselsäure katalysiert. Im Labor wurde Silicatein-α eingesetzt, um die Selbstorganisation von Calcit-Nadeln – ähnlich wie in den Nadeln des Wimpern- oder Kronenkalkschwamms Sycon sp. – zu steuern. Auf diese Weise wurden Calcit-Nanokristalle aneinandergelagert und durch Silicatein-α „verklebt“. Nach sechsmonatiger Reifezeit war aus einem zunächst amorphen ein kristallines Material entstanden, in dem die Calcit-Nanokristalle wie bei einem Backstein-Mauerwerk aneinandergelagert und von dem Protein zementähnlich verklebt sind. Es entstanden Nadeln von 10 bis 300 Mikrometer Länge und 5 bis 10 Mikrometer Durchmesser.

Wie die Wissenschaftler, darunter Chemiker, Polymerforscher und der Molekularbiologe Professor Werner E. G. Müller der Universitätsmedizin Mainz, in der Science-Veröffentlichung außerdem schreiben, besitzen die synthetischen Nadeln über die genannten Besonderheiten hinaus auch noch die Eigenschaft, dass sie selbst in gebogenem Zustand Lichtwellen leiten können.

Veröffentlichung:
Filipe Natalio et al. Flexible Minerals: Self-Assembled Calcite Spicules with Extreme Bending Strength Science, 15. März 2013
DOI: 10.1126/science.1216260 http://www.sciencemag.org/content/339/6125/1298

http://www.ak-tremel.chemie.uni-mainz.de/index.php

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Polarstern-Expedition zur Erforschung der Unterwasserwelt unterwegs

glasschwamm

Leben in der antarktischen Tiefsee – Polarstern-Expedition zur Erforschung der Unterwasserwelt

Kapstadt, den 06.01.2012. Morgen verlässt das Forschungsschiff Polarstern den Hafen in Kapstadt und begibt sich auf eine zweimonatige Reise in die Antarktis. Mit an Bord sind Wissenschaftlerinnen des Senckenberg Forschungsinstitutes, um die Lebewelt in den Tiefen des Weddellmeeres zu untersuchen.

Alle Vorbereitungen sind getroffen, die Taschen sind gepackt und nun geht es endlich los! Das deutsche Forschungsschiff Polarstern bricht zur seiner 28. Antarktisexpedition ins Weddellmeer auf. An Bord sind über 50 Wissenschaftler aus neun Nationen, darunter drei Vertreterinnen der Senckenberg-Standorte Frankfurt und Hamburg. Wichtiges Ziel der Expedition ist die Untersuchung der Vielfalt, Verteilung und Häufigkeit bodenlebender Tiefseeorganismen im ebenso entlegenen wie unerforschten Antarktischen Ozean.

Die Expedition soll Licht in die biologischen Abläufe in der Dunkelheit der antarktischen Tiefsee bringen. „Wir möchten herausfinden, in welcher Beziehung die Lebewesen am Boden der Tiefsee zur biologischen Produktivität im Wasser stehen“, erklärt Dr. Dorte Janussen vom Senckenberg Forschungsinstitut in Frankfurt am Main.

Dabei baut das Forschungsprogramm „System-Kopplung“ (SYSTCO) auf eine enge Zusammenarbeit von Wissenschaftlern verschiedener Disziplinen, die während der Reise verschiedene Forschungsaspekte unter die Lupe nehmen. Hierzu gehören die physikalische Ozeanographie, Planktologie, Biogeochemie und Biodiversitätsforschung sowie Sedimentologie.

Das Wissenschaftsteam wird in den gut zwei Monaten auf See sowohl Organismen aus verschiedenen Meerestiefenbereichen sammeln, als auch Proben des Meeresbodens und -wassers nehmen. Zurück in Deutschland werden die Proben dann mit unterschiedlichen Ansätzen, wie herkömmlicher und molekularer Analyse sowie biogeochemische Methoden untersucht. Die Senckenbergerinnen Martina Vortkamp und Sarah Schnur, beide Technikerinnen am Deutschen Zentrum für Marine Biodiversitätsforschung in Hamburg, kümmern sich um die Datenverarbeitung, das Probenmanagement und um die Dokumentation von antarktischen Meerasseln.

„Mein Fokus im Projekt ANDEEP-SYSTCO II liegt auf der Erforschung von Tiefsee-Schwämmen, die in und rund um das Weddelmeer unterhalb von 800 Metern Wassertiefe auf dem Meeresboden leben“, sagt Dr. Dorte Janussen „Wir vermuten, dass diese durch die mit ihnen in Symbiose lebenden Bakterien zum Teil vom großen Nahrungsnetz „losgekoppelt“ existieren, aber dennoch als Bindeglied zwischen der freischwimmenden und bodenlebenden Lebewelt dienen.“

Die auf dem Antarktischen Meeresboden festsitzenden, zum Teil über 1 Meter großen Glasschwämme ernähren sich durch Filtration des Meerwassers. Und dabei sind sie echte Nährstoff-Pumpen! Ein einzelner Schwamm kann täglich mehrere 100 Liter Wasser filtern und speichert dabei 90 Prozent des im Wasser enthaltenen winzig kleinen Planktons sowie einen Großteil der gelösten Kieselsäure. In der Antarktis können Schwämme bis zu 90 % der am Meeresboden sitzenden Lebewesen ausmachen und sind daher ein bedeutender ökologischer Faktor. Auch im Nahrungskreislauf nehmen die organlosen Tiere eine wichtige Rolle zwischen der freischwimmenden und bodenlebenden Fauna ein. Durch ihr Filtrieren geben sie erhebliche Mengen von Nährstoffen aus der Wassersäule an die Biotope des Meeresbodens weiter.

„Wir erhoffen uns Aufschlüsse über die Ökologie der Tiefsee-Fauna im Hinblick auf die Kopplungsprozesse zwischen den verschiedenen Organismen zu bekommen“, meint Dr. Dorte Janussen, „Wir sind schon sehr gespannt, denn bislang haben Forscher, die an irgendeinem Ort in die Tiefsee vorgestoßen sind, immer etwas Neues und Verblüffendes gefunden.“

Die Fahrtroute des Forschungsschiffs führt zunächst südwärts bis ins antarktische Weddellmeer, dann geht es nach Westen bis nach Südamerika, wo die Expedition am 11. März 2012 im Hafen von Punta Arenas (Chile) endet. In dieser Zeit werden die Wissenschaftler auf der Polarstern wortwörtlich die unbekannte Tiefen des antarktischen Meeres erforschen.

Die Erforschung von Lebensformen in ihrer Vielfalt und ihren Ökosystemen, Klimaforschung und Geologie, die Suche nach vergangenem Leben und letztlich das Verständnis des gesamten Systems Erde-Leben – dafür arbeitet die SENCKENBERG Gesellschaft für Naturforschung. Ausstellungen und Museen sind die Schaufenster der Naturforschung, durch die Senckenberg aktuelle wissenschaftliche Ergebnisse mit den Menschen teilt und Einblick in vergangene Zeitalter sowie die Vielfalt der Natur vermittelt. Mehr Informationen unter http://www.senckenberg.de.