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So schleudern Seeanemonen ihre giftigen Stacheln

Ein neuer Blick auf den Stachel der Sternchen-Seeanemone bringt es auf den Punkt.

Bilder lebender Tiere und 3-D-Computerrekonstruktionen haben die komplexe Architektur der nadelartigen Waffen der winzigen Kreatur enthüllt. Wie eine mit giftigen Stacheln geschmückte Harpune verwandelt sich der Stachel beim Abfeuern schnell, berichten die Biologen Matt Gibson, Ahmet Karabulut und Kollegen am 17. Juni Naturkommunikation.

Wissenschaftler können jetzt bis ins kleinste Detail sehen, „wie dieser Apparat vor, während und nach dem Schießen aussieht“, sagt Gibson vom Stowers Institute for Medical Research in Kansas City, Mo.

In freier Wildbahn ist die Sternchen-Seeanemone (Nematostella vectensis) kann in salzigen Lagunen oder flachen Flussmündungen leben, wo Süßwasserflüsse auf das Meer treffen. Sein röhrenförmiger Körper gräbt sich in den Schlamm, und eine Krone aus Medusa-ähnlichen Tentakeln ragt ins Wasser und wartet darauf, dass das Abendessen vorbeitreibt (SN: 7.5.13). Jeder Tentakel packt Hitze: Hunderte von Stacheln, die für Salzgarnelen oder frei schwebendes Plankton den Tod bedeuten können.

Diese Stacheln gehören zu den schnellsten Mikromaschinen der Natur. Eine Anemone kann in etwa einer Hundertstelsekunde ein Raubtier stechen oder etwas zu Mittag essen, sagt Karabulut, ebenfalls vom Stowers Institute. Wissenschaftler hatten eine Vorstellung davon, wie solche Stacheln funktionieren, aber bis jetzt waren sie noch nie so nah und persönlich gekommen.

Die Forscher verwendeten Fluoreszenzfarbstoffe, um die Stacheln in Aktion zu sehen, und Rasterelektronenmikroskopie, um ihre dreidimensionale Struktur zu rekonstruieren. Die Arbeit offenbart die präzise Schritt-für-Schritt-Mechanik der schnellen Schützen.

Fluoreszenzmikroskopische Bilder zeigen, was passiert, wenn eine Sternchen-Seeanemone sticht. Im Laufe der Zeit (von links nach rechts) schießt der Stachel einen Schaft (grün gefärbt) aus einer Druckkapsel (pink). Der Schaft dehnt sich aus und ein giftiger Faden rast durch ihn nach oben und in das weiche Gewebe eines Tieres.Das Gibson Lab/Stowers Institute for Medical Research

In einer Stachelkapsel verpackt, windet sich ein giftiger Faden um einen zentralen Schaft. Beim Auslösen explodiert der Schaft aus der Druckkapsel und fährt aus, wobei er sich wie eine Socke umstülpt. Schließlich rast der Faden durch den Schaft nach oben und schickt seine Widerhaken in das weiche Gewebe eines Tieres.

Jeder Stinger ist nur für einen Schuss gut. „Es ist ein One-Hit-Wonder“, sagt Karabulut. „Einmal Nematostella benutzt, ist es weg.“

Computervisualisierungen zeigen den Stachelmechanismus einer SeeanemoneDiese Serie von Computervisualisierungen zeigt den Stachelmechanismus einer Seeanemone in Aktion im Laufe der Zeit (von links nach rechts). Ein giftiger Faden (pink) beginnt um einen zentralen Schaft (blau) gewickelt. Verbindungsstücke (gelb) verbinden verschiedene Teile des Apparats miteinander, und winzige Widerhaken (grün) sprenkeln den Faden.Das Gibson Lab/Stowers Institute for Medical Research

A. Karabulut et al. Die Architektur und der Funktionsmechanismus eines Nesseltier-Stechorganells. Naturkommunikation. Vol. 13, 17. Juni 2022, p. 3494. doi:10.1038/s41467-022-31090-0.

Autoren: Meghan Rosen von Sciencenews

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