Jenaer Forschungsteam entdeckt Mechanismus zur Verjüngung von Einzellern. Jung bleiben oder einfach nur überleben wollen, was sind die Grundbedürfnisse des Menschen und wie weit kann man sie reduzieren?
Ein Team aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“ der Universität Jena hat einen bislang unbekannten Verjüngungsmechanismus bei Einzellern entdeckt. Die Forschenden untersuchten einzellige Mikroalgen, die in den Ozeanen als Grundlage der Nahrungsketten dienen. Auch Einzeller altern, wenn sie sich wegen Nährstoffmangels nicht mehr teilen können. Der Mechanismus ermöglicht es alten Zellen, sich zu verjüngen und wieder zu teilen, nachdem sie in nährstoffreiche Gebiete gelangen. Die Ergebnisse der Studie könnten weitreichende Konsequenzen für das Verständnis der Zellalterung und -regeneration in marinen Ökosystemen haben. Die dazugehörige Studie wurde jüngst im Fachjournal „Nature Microbiology“ veröffentlicht.
Jena/Germany, 26. August 2024. Um Jung zu bleiben tun Menschen viel. Es ist ein riesiger Markt der Kosmetikindustrie. Ein Grundbedürfnis des Menschen. Doch vielleicht ist es gar nicht das ewige Jung bleiben das uns dazu antreibt solche Märkte und letztlich uns selbst zu bedienen. Denn jedes Alter hat Besonderheiten die es zu entdecken gibt. Und wer gut und angemessen altert hat im Alter nicht den größten Schaden sondern die größte Ausbeute. Vielleicht ist es daher eher der Wunsch nach Unsterblichkeit. Das Gefühl das entsteht wenn sich eine Zeitphase, eine Lebensphase, eine Themenphase dem Ende nähert und eine neue Beginnt. Ein fortwährender Vorgang. Letzt sterben Menschen körperlich weil auf Höhe der Zeit Ernährungsgewohnheiten, Arbeit, Lebensweisen nicht so gelebt und erlebt wurden wie es die Biologie, letztlich die Evolution sich ausgedacht hatte. Die Erforschung wie Evolution und Biologie wirklich funktionieren bildet den Schlüssel dazu unser Leben neu zu überdenken und an neue Gegebenheiten neu anzupassen.
Wenn geklärt ist wie Zellen im Körper schädliche Stoffe loswerden, dann ist dies ein Schlüssel für neue Zellteilungen, zeigt die aktuelle Studie. ‚
Einzeller, wie Mikroalgen, vermehren sich durch Zellteilung. Doch wenn die für sie verfügbaren Nährstoffe erschöpft sind, stoppen sie diesen Prozess. Die Zellen überleben und altern, können sich jedoch nicht mehr teilen. Im Ozean sorgen Strömungen dafür, dass diese „alten“ Zellen in nährstoffreichere Gebiete transportiert werden können, was eine erneute Zellteilung ermöglichen kann.
Das Forschungsteam um Dr. Yun Deng, Postdoc am Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Universität Jena und Erstautor der vorgelegten Studie, sowie Prof. Dr. Georg Pohnert, Professor für Analytische Chemie, hat nun herausgefunden, dass alte Zellen einen Verjüngungsmechanismus besitzen, der es ihnen ermöglicht, wieder teilungsfähig zu werden. Die Forschenden entdeckten, dass diese Zellen Blasen, sogenannte „Vesikel“, absondern. Diese transportieren schädliche Stoffwechselprodukte und Toxine aus den Zellen heraus, was die Voraussetzungen für eine neue Zellteilung schafft.
„Unsere Studie hat gezeigt, dass diese Vesikelproduktion ein essentieller Bestandteil der Zellverjüngung ist. Indem die Zellen schädliche Stoffe loswerden, schaffen sie die Voraussetzungen für eine neue Zellteilung“, erklärt Prof. Pohnert. Zudem fanden die Forschenden heraus, dass dieser Verjüngungsprozess von Bakterien gesteuert wird. Diese Bakterien induzieren die Vesikelproduktion durch chemische Signale und tragen so zur Wiederherstellung der Teilungsfähigkeit der alten Zellen bei. „Dies ist ein faszinierendes Beispiel für die komplexen Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen im Ozean“, so Dr. Deng.
Diese Entdeckung könnte weitreichende Auswirkungen auf unser Verständnis der marinen Ökosysteme und ihrer biogeochemischen Kreisläufe haben. Im Plankton teilen sich Algen mit enormer Geschwindigkeit und tragen durch ihre Photosynthese zur globalen CO2 Fixierung und Sauerstoffproduktion bei. In der Tat produzieren Algen in den Ozeanen fast genauso viel Sauerstoff, wie alle Pflanzen auf der Erde zusammengenommen. Der neu entdeckte Verjüngungsmechanismus liefert jetzt neue Erklärungsmöglichkeiten für die komplexen, sich jährlich wiederholenden Muster der Artzusammensetzung im Plankton und damit für das fundamentale Verständnis der globalen Klimaprozesse.
Originalpublikation:
„Bacteria modulate microalgal aging physiology through the induction of extracellular vesicle production to remove harmful metabolites”; Yun Deng, Ruyi Yu, Veit Grabe, Thomas Sommermann, Markus Werner, Marine Vallet, Christian Zerfaß, Oliver Werz & Georg Pohnert; Nat Microbiol (2024). https://doi.org/10.1038/s41564-024-01746-2
Bildquelle
Samues Bollendorff, Fondation Tara Océan
Das Forschungsteam sammelt für seine Studien auf Expeditionen einzellige Mikroalgen aus dem Meer
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