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Astrobiologie-Projekt
Herzog-JohannGymnasium Simmern
Bärtierchen, REM-Aufnahme
(Tardigrada: Langsamschreiter)
Bärtierchen im Weltraum: Überlebenstest bestanden
Das deutsche Forschungsmodul der "Foton-M3" Mission ist mit
Bärtierchen aus Stuttgart besetzt, die sogar einen
"Weltraumspaziergang" durchführen durften. Foto: NASA
Astrobiologie-Vortrag für SchülerInnen der
Bio LK 11 und 12 am 25.02.2010
Referentin: Frau Dr. Kristina Beblo, Expertin für
Extremophile am DLR in Köln
Thema:
"Leben unter extremen Bedingungen
und Möglichkeiten außerhalb der
Erde“
Inhalt des Referates:
• Entstehung des Lebens auf der Erde
• Leben unter Extrembedingungen auf der Erde
• „Lebensbedingungen“ auf anderen Planeten
•
innerhalb und außerhalb unseres
Sonnensystems
Wie untersucht man andere Planeten, was
wissen wir bereits, was wollen wir wissen
Weltraumforschung auf dem Meeresboden
Im Mini-U-Boot ALVIN wird ein Schwarzer
Raucher angesteuert
Schwarzer Raucher
(Quelle: Kristina Beblo, DLR Köln)
Oase des Lebens
Schülerin pipettiert eine Bärtierchen-Probe auf den
Objektträger
Bärtierchen (Tardigraden)
von Katharina Frehmann und Eva Prinz
Inhaltsverzeichnis
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Steckbrief
Anatomie
Ernährung
Atmung
Fortpflanzung
Eier
Alte und junge Bärtierchen
Trockenform
Bedeutung für die Astrobiologie
Steckbrief
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Entdecker: Johann August Ephraim Goeze (1772)
Überstamm: Häutungstiere
Arten: ca. eine Million
Größe: 100-500 Mikrometer
Lebensraum: möglichst feuchte Umgebungen wie Mooskissen, Teiche,
Seen, Ozeane (bis zu 3700m Tiefe), alle Klimazonen
Körperbau: erinnert an Teddybären, kaum abgesetztes Kopfsegment
Fortpflanzung: meist geschlechtlich, bei manchen Arten jedoch
parthenogenetisch (ohne Beteiligung von Männchen)
Nahrung: Algenzellen, Zellen von Moosblättchen, andere kleine
Organismen (z.B. Rädertierchen und Fadenwürmer)
Natürliche Feinde: kaum Feinde; Ausnahmen: einige fleischfressende
Pilze, Rädertierchen und Amöben
Lebensdauer: nicht genau festzustellen, wird jedoch auf die Lebensdauer
eines Menschen geschätzt
Anatomie
Anatomie
• Augen: Rot oder schwarz gefärbt, sind von Photorezeptorzellen
umgebene Pigmentzellen, von Gehirnlappen mit Nerven versorgt
(nicht alle Bärtierchenarten haben Augen)
• Ausscheidung: Erfolgt nicht nur über den After, Schadstoffe
werden auch in die Cuticula (Hautschicht) eingebaut und bei der
nächsten Häutung entsorgt
• Speicheldrüsen: Produzieren nicht nur Verdauungssäfte sondern
auch Stilette, die in Scheiden innerhalb der Speicheldrüsen ruhen
• Beine: Die ersten drei Beinpaare dienen zur Fortbewegung in einem
dünnen Wasserfilm, z.B. um über ein Sandkorn zu kraxeln, das
vierte und letzte Beinpaar dient dazu, sich am Untergrund
festzuhalten, oder auch zum Rückwärtslaufen, die Klauen sind dabei
zum Ergreifen des Substrates gedacht, bei vielen Arten sind
zwischen den Klauen auch Schwimmhäute angebracht (schnellste
Geschwindigkeit: 17,7cm pro Stunde). Generell ist die Fortbewegung
jedoch eher passiv durch Wasserströme oder Luftzüge.
Ernährung
Zur Nahrungsaufnahme pressen die
Bärtierchen ihren Mundkegel gegen
Beute/Nahrung. Die Stilette, die in
Scheiden innerhalb der Speicheldrüsen
ruhen, können bis aus der Mundhöhle
heraus gefahren, um beispielsweise
eine Alge anzustechen, die dann mit
dem Mund und mithilfe von Unterdruck
in den Schlundinnenraum gesaugt wird.
Vorderleib eines Bärtierchens; der
Schlundkopf (hinter der kurzen,
dicken Speiseröhre) dient zum
Kauen und Schlucken
Die Bärtierchen ernähren sich hauptsächlich von Algen (vegetarisch), einige
räuberische Arten fressen auch Rädertierchen, Fadenwürmer, kleinere
Bärtierchen (die sie in einem „Haps“ ganz verschlingen können) und auch
organische Abfälle, sodass Bakterien oder Pilzsporen mit aufgenommen werden.
Atmung
• Atmung durch
Sauerstoffdiffusion
• Einige Arten bewegen sich
sehr schnell und benötigen
mehr Sauerstoff
=> zur Beschleunigung der
Diffusion drehen sie sich um
sich selbst
• Dadurch ist die
Körperflüssigkeit in der
Leibeshöhle in Bewegung (mit
dem menschlichen Kreislauf zu
vergleichen)
Rücken eines Bärtierchens
Fortpflanzung
Über die Fortpflanzung der
Bärtierchen ist recht wenig
bekannt, fest steht jedoch,
dass…
…es Bärtierchenarten mit
Männchen und Weibchen gibt
(geschlechtliche Fortpflanzung)
…es Bärtierchenarten mit nur
Weibchen gibt (parthenogenetische
Fortpflanzung)
…bei den Arten mit zwei
Geschlechtern nur ca. 10%
männlich sind)
Bärtierchen-Paar
Eier
Artenabhängig legen Bärtierchen 1-35 Eier, die eine
Reifezeit von 1-3 Wochen haben. Es gibt zwei
verschiedene Arten der Eiablage:
Entweder werden sie nach einer der regelmäßigen
Häutungen in der alten Haut zurückgelassen, dabei
sind die Eier glatt.
Oder die Eier werden frei deponiert. In diesem Fall
verfügen sie über sogenannte Eifortsätze, mit denen
mehrere Eier aneinander kleben können.
Computermodelle von Bärtiercheneiern
Ein einzeln abgelegtes Bärtierchenei
Abgestreifte Hauthülle mit zwei ca. 100
Mikrometer langen Eiern
Drei frei abgelegte, miteinander verklebte Eier
Eier
Bärtierchenjunges beim Schlüpfen:
Nach
0 Sekunden
Nach
60 Sekunden
Nach 30 Sekunden
Alte Bärtierchen
Ältere Bärtierchen kann man gut mit älteren Menschen vergleichen:
Sie sind schwerfälliger, langsamer, beleibter, haben Lederhaut, Altersflecken
und, analog zu Leberflecken beim Menschen, rote Vakuolen. Außerdem fällt
ihnen das Erwachen aus der Trockenstarre deutlich schwerer als jüngeren
Bärtierchen.
Hinterleib und Beine eines alten
Bärtierchens
Plattenpanzerfuge eines alten Bärtierchens
mit roten Vakuolen
Junge Bärtierchen
Junge Bärtierchen sind menschlichen Kleinkindern recht ähnlich:
Der Kopf ist im Verhältnis zum Körper recht groß, sie haben kurze Stummelbeine,
Große Vitalität und offensichtlich große Freude beim Erkunden ihrer Umgebung.
Bärtierchen im Kleinkindalter
Bärtierchen-Baby
Trockenform
Bärtierchen sind in der Lage, sich, um ungünstige
Bedingungen wie z.B. Trockenheit zu überleben, in eine
Trockenstarre zu versetzen, in der sie jahrelang
ausharren können. In dieser Form beträgt der
Wassergehalt in ihren Körpern nur ca. 2%. Enzymatisch
gesteuerte chemische Reaktionen werden dadurch
unmöglich; die Bärtierchen verlangsamen alle
Stoffwechselprozesse bis nahezu zum Stillstand bzw.
stellen sie vollständig ein. In der Trockenform ähneln
die Bärtierchen kleinen Tönnchen. Wenn sie bei
günstigen Bedingungen austrocknen, entstehen
regelmäßige, kompakte und symmetrische Tönnchen.
Werden sie jedoch zum schnellen Austrocknen
gezwungen, entstehen verbeulte, weniger kompakte
Tönnchen mit größeren Oberflächen. Sobald die
Bärtierchen wieder optimale Bedingungen vorfinden,
erwachen sie innerhalb von 15 Minuten. Dieser Prozess
ist jedoch so anstrengend, dass ihn nicht alle
Bärtierchen überleben.
Besonders regelmäßiges
Tönnchen
Bärtierchen in Trockenform auf dem
Glashaar eines Moosblättchens
Trockenform
Wie funktioniert das Austrocknen?
• Das Wasser im Körper des Bärtierchens wird u.a. durch Trehalose ersetzt
•
•
=> dadurch werden die biochemischen Entwässerungsschäden in Grenzen
gehalten (Trehalose kann mit dem Gewebe ein oxidationsstabiles System
bilden)
Eine große Menge Glycerin wird gebildet => ist beliebig mit Wasser
mischbar und kann es zum Teil ersetzen, außerdem hemmt es oxidative
Reaktionen als Radikalfänger (Wirkung als Konservierungsmittel)
Der Energiebedarf beim Eintrocknen und Regenerieren wird durch
Glykogen gedeckt, welches schon im Voraus in speziellen Speicherzellen
angereichert wurde
Trockenform
Bärtierchen beim Erwachen aus der Trockenstarre:
Ca. 90 sec
nach
Wasserzutritt
Beginnendes
Quellen
Fortgesetztes
Quellen
Die
Gliedmaßen
treten
hervor
Der Körper
zuckt und
krümmt
sich
Das
Bärtierchen
ist
erwacht
Bedeutung für die Astrobiologie
Das Bärtierchen erfüllt alle
Bedingungen, um im Weltall
überleben zu können:
• Es erträgt das Vakuum
• Es hält extreme Hitze und extreme
•
•
Kälte aus
Es erträgt hohe radioaktive
Strahlung
Es kommt jahrelang ohne Luft,
Wasser und Nahrung aus
Quelle:
http://www.baertierchen.de/main.html
Filmsequenz: Bärtierchen unter
dem Mikroskop
Einteilung der Proben in 3 Gruppen
Dunkelkontrolle (keine Vakuumexposition)
24 h Vakuumexposition
96 h Vakuumexposition
Vakuumanlage
DLR Köln
Vakuumbehälter für Proben
DLR Köln
Im Labor des DLR Köln
Vakuumexposition