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Bärtierchen – Die unzerstörbaren Winzlinge

Bärtierchen sind wahre Überlebenskünstler der Tierwelt: Sie können extreme Kälte, Trockenheit, radioaktive Strahlung und selbst das Vakuum des Weltalls überleben. Bei lebensfeindlichen Bedingungen fallen die winzigen Lebewesen in einen todesähnlichen Schlaf. Wenn sich die Situation wieder bessert, erwachen sie wieder zum Leben. Doch wie überstehen sie solche Extreme?

Bärtierchen
Bärtierchen, auch Tardigraden genannt, sind wahre Überlebenskünstler.

Was ist 100 bis 500 Mikrometer groß, achtbeinig und kann extreme Kälte, radioaktive Strahlung und selbst im Vakuum des Weltalls überleben? Die Antwort: Tardigraden, auch Bärtierchen genannt. Ihre Bezeichnung Bärtierchen erhielten sie wegen ihres kompakten, etwas tapsig wirkenden Aussehens. Doch von ihrem drolligen Äußeren sollte man sich nicht täuschen lassen: Bärtierchen sind wahre Überlebenskünstler.

Es gibt über 1.300 Arten von Bärtierchen, die überall auf der Welt vorkommen, von der Arktis bis in die Tropen und vom Ozean bis in Tümpel oder feuchtem Moos. Dort fressen sie Algen, Bakterien und organisches Material, aber auch kleine Würmer, Rädertierchen und anderes Zooplankton. Für ihren Lebensraum gibt es nur eine einzige Bedingung: Es muss feucht sein. Normalerweise müssen die winzigen Lebewesen mit einem Wasserfilm bedeckt sein.

REM-Aufnahme eines Bärtierchens, R. varieornatus, in hydriertem und dehydriertem Zustand
Rasterelektronenmikroskopaufnahme eines Bärtierchens in hydriertem (l.) und dehydriertem (r.) Zustand.

Todesähnlicher Schutzschlaf

Doch selbst bei absoluter Trockenheit können Bärtierchen überleben. Wenn die Umweltbedingungen um sie herum eher unfreundlich werden, fahren sie ihre Körperprozesse herunter und trocknen langsam aus. Im extremsten Fall, der Kryptobiose, gehen die Tiere in einen todesähnlichen Zustand über, in dem sie keinerlei Stoffwechselaktivität mehr zeigen. In diesem sogenannten Tönnchenzustand ziehen die Bärtierchen Kopf und Gliedmaßen ein, sodass sie wie eine Tonne aussehen.

Die Kryptobiose macht die Tardigraden widerstandsfähig gegen fast alle normalerweise tödlichen Umwelteinflüsse. Sie überstehen anhaltende Trockenheit, kochendheißes Wasser und Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt. Auch ätzende Säuren und die meisten Gifte könne den Bärtierchen in diesem Zustand nichts anhaben. Denn in den Tönnchen findet weder Zellteilung noch Stoffwechselaktivität statt, auf das diese Gifte einwirken könnten.

Das Erstaunliche: Wenn die Umweltbedingungen wieder besser werden, erwachen die Bärtierchen völlig unversehrt aus ihrem Todesschlaf. Selbst nach 30 Jahren im Eis eingefroren können sie wieder aktiv werden. In nur einer halben Stunde nehmen sie ihre Stoffwechselaktivität wieder auf und leben weiter - als wäre nichts gewesen.

Bärtierchen im All - und auf dem Mond

Aber die Bärtierchen überstehen nicht nur irdische Extreme: Wie Forscher herausfanden, können Bärtierchen in ihrem Ruhezustand selbst im Vakuum des Weltalls überleben. Bei einem Versuch im Rahmen der Mission FOTON-M3 ließen Forscher der Universität Stuttgart Bärtierchen ungeschützt auf einem Testmodul der ESA ins All schießen. Zehn Tage lang umkreisten die Bärtierchen die Erde in einer Höhe von 270 Kilometern. Tatsächlich überlebten sie den Versuch ohne größere Verluste.

Sogar auf dem Mond könnte es Bärtierchen geben. Denn die im April 2019 auf dem Mond abgestürzte israelische Landesonde Beresheet hatte einige tausend Tardigraden im eingefrorenen Tönnchenzustand an Bord. Beim Absturz der Sonde wurden sie wahrscheinlich auf der Mondoberfläche verstreut. Es ist daher nicht auszuschließen, dass sie dort noch auf ihre "Auferstehung" warten.

Im Weltraum ist das Vakuum aber nicht die einzige Herausforderung für die Tardigraden. Denn auch die harte Strahlung des Weltraums fügt ungeschützten Lebewesen normalerweise enormen Schaden zu. Doch rätselhafterweise überstehen Bärtierchen dies ebenso wie radioaktive Bestrahlung.

Rendering eines Bärtierchens
Bärtierchen haben meist vier bis acht einziehbare Klauen an den Stummelbeinchen. Mit dem staubsaugerförmigen Mund, aus dem das "Stilett", eine Art Strohhalm, ausgefahren werden kann, schlürfen sie Pflanzenzellen oder kleine Tierchen aus.

Schutz gegen Erbgutschäden

Aber wie? Wie Wissenschaftler vor einigen Jahren herausgefunden haben, verfügen die Bärtierchen über eine einzigartige Gen-Ausstattung: 41 Prozent seiner knapp 20.000 proteinkodierenden Gene unterscheiden sich von denen aller anderen bekannten Tiere oder Organismen. Unter diesen Genen sind zum einen besonders viele Reparaturgene, die Schäden am Erbgut beheben können. Wenn die Bärtierchen harter Strahlung oder giftigen Chemikalien ausgesetzt sind, können sie die dabei entstehenden DANN-Brüche schnell reparieren.

Zusätzlich besitzen die Bärtierchen eine ganze Reihe von Proteinen, die von vornherein verhindern, dass es zu DNA-Schäden kommt. So besitzen die Tardigraden gleich 16 Kopien von einem Enzym, das aggressive Sauerstoffradikale besonders effektiv bekämpft. Weil diese Radikale besonders bei starker Austrocknung gebildet werden, könnte dies erklären, warum die Bärtierchen so resistent sind.

Einzigartig unter diesen Schutzproteinen ist ein Molekül namens Dsup. Dieses Protein lagert sich an die DNA der Bärtierchen an und bildet mit ihr klumpige Komplexe, wie Forscher herausgefunden haben. In diesem "eingepackten" Zustand ist das Erbgut der Tiere überraschend gut vor den schädlichen Einflüssen der Strahlung geschützt. In Experimenten, bei denen Wissenschaftler diese Komplexe mit Röntgenstrahlung bestrahlten, gab es an diesen Stellen nur halb so viele Strangbrüche der DNA als normalerweise.

Klar scheint damit: Die Bärtierchen haben einzigartige Strategien entwickelt, um selbst härtesten Umweltbedingungen zu trotzen. „Die Genom-Sequenz und das Genrepertoire dieses extrem widerstandsfähigen Tardigraden liefert uns eine wahre Schatztruhe von Genen“, sagen die Forscher. „Bärtierchen könnten eine reiche Quelle an neuen Schutzgenen und Schutzmechanismen sein.“ Möglicherweise eröffnen diese Geheimnisse der kleinen Bärtierchen auch der Medizin ganz neue Therapien und Präventionsmethoden.

SRE / NPO, 04.05.2020
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