Forschungsobjekt Qualle

Zeichnung: Quallen in Jules Vernes "20.000 Meilen unter dem Meer"

Quallen

Forschungsobjekt Qualle

Jahrhundertelang galt die Qualle als primitiv und uninteressant. Erst Ende des 20. Jahrhunderts stürzten sich Wissenschaftler auf das Glibbertier. Es besitzt nämlich interessante Fähigkeiten: Verliert es zum Beispiel einen Fangarm, wächst ein neuer nach. Ein spezielles Gen, das alle Quallen besitzen, macht es möglich. Es lässt die Zellen nach Plan wachsen. Gelänge es, das Steuerungssystem zu entschlüsseln, könnten auch menschliche Organe gezüchtet werden. Ein anderes Gen, das nur die Leuchtqualle besitzt, und das Licht erzeugt, verspricht Fortschritte in der Krebsforschung.

Quallen sind älter als unsere Kontinente

Quallen beherrschen seit rund 670 Millionen Jahre die Meere. Zu dieser Erkenntnis kamen Wissenschaftler, als sie Fossilien von Quallen in Illinois in den Vereinigten Staaten von Amerika, in Australien und im deutschen Solnhofener Juragestein fanden. Solche Fossilien sind rar. Das liegt daran, dass Quallen kein hartes Skelett haben und daher auch kaum Abdrücke im Sediment hinterlassen haben.

Vor 670 Millionen Jahren gab es noch keine Kontinente, sondern nur eine zusammenhängende Landmasse. Die Quallen lebten daher in einem einzigen weltweiten Meer. Erst rund 500 Millionen Jahre später bildeten sich die Kontinente und damit die verschiedenen Ozeane wie der Pazifik, Atlantik und der Indische Ozean.

Dass Quallen bis heute nicht ausgestorben sind wie viele andere Tiere, dafür haben Biologen eine Erklärung: Bevor diese Tiere zur freischwimmenden Qualle werden, schwimmen sie als Larve frei durch das Meer auf der Suche nach einem geeigneten Platz, um als Polyp sesshaft zu werden.

Festsitzend müssen sie sich dem begrenzten Lebensraum anpassen. Der Polyp bildet seitlich eine Blase, die sich ablöst und zur freischwimmenden Qualle entwickelt. Die Fähigkeit, sich immer wieder an neue Lebensräume anzupassen, sei ein Grund für ihren Fortbestand.

Wie beschreibt man unförmige Glibberklumpen?

Der Naturforscher Carl von Linné war der Erste, der Mitte des 18. Jahrhunderts begann, alle Lebewesen nach Arten zu klassifizieren. Sie wurden beschrieben und erhielten lateinische Namen, damit sich die Wissenschaftler und Forscher weltweit verständigen konnten und Verwechslungen vermieden wurden. Auch die Quallen fasste er als Art zusammen.

Mit der Beschreibung der Gallerttiere haperte es allerdings noch eine lange Zeit. Der Grund: Keiner hatte sie bis dahin als schöne transparente Wesen schwimmen sehen, denn Tauchausrüstungen mit Beatmungssystem gab es noch nicht. Die vielen Meeresforscher dieser Zeit kannten Quallen nur gefangen im Netz als hässlich beschädigte Glibberklumpen. Außerdem hielt man Quallen für primitiv und uninteressant.

Das Schwarzweiß-Bild zeigt den deutschen Naturwissenschaftler Ernst Haeckel. Er hat einen langen weißen Bart.

Ernst Haeckel - Biologe und Quallenzeichner

Fasziniert war allerdings Mitte des 19. Jahrhunderts der französische Schriftsteller Jules Verne von den phantastischen Wesen. Er beschreibt sie in seinem Science-Fiction-Roman "20.000 Meilen unter dem Meer". Ende des 19. Jahrhunderts machte ein erster Quallenfachmann von sich reden: Ernst Haeckel. Seine Zeichnung von der Qualle wirkt wie ein schönes Jugendstilornament. Abbildungen von Quallen waren der Phantasie der Biologen überlassen. Entsprechend naturfremd sahen die Exemplare oft aus.

Trotzdem gab es Beschreibungen von 130 Arten der Schirmquallen und 20 Arten der hochgiftigen Würfelquallen. Erst in den 1960er Jahren konnten Taucher die Schönheiten unter Wasser naturnah erleben. Das Interesse an der nesselnden Wunderwelt war geweckt.

Das Geheimnis des Meeresleuchtens

Transparente Qualle, die wie ein langstieliger Pilz, mit Tausenden leuchtender Pünktchen übersät, im tiefschwarzen Meer schwimmt.

Leuchtqualle, Mittelmeer (Pelagia noctiluca)

Auf allen Meeren der Welt ist ein geheimnisvolles Meeresleuchten zu beobachten, verursacht von Tieren wie der Qualle. Schon vor mehr als 2000 Jahren beschrieb der Römer Plinius der Ältere die Leuchtqualle. Sinngemäß heißt es bei ihm: "Schabt man den leuchtenden Schleim vom Quallenschirm ab und heftet ihn an den Spazierstock, findet man den Heimweg selbst bei Dunkelheit." Noch heute schwimmen die stark nesselnden Nachtleuchter im Mittelmeer.

Schließlich wollten Wissenschaftler herausfinden, wie das Leuchten zustande kommt. Eine erste Annahme war, dass das Tier wohl den gleichen Stoff in sich tragen müsse wie die Glühwürmchen, nämlich das Luziferin. Das reagiert mit Sauerstoff und setzt Energie in Form von Licht frei.

Doch man fand kein Luziferin in der Quallenhaut, stattdessen das lichtempfindliche Aequorin. Kommt es mit Kalziumionen in Verbindung, entsteht Licht. Das Aequorin reagiert so extrem empfindlich auf die Kalziumionen, dass man dieses Verfahren noch heute dazu benutzt, um selbst winzigste Spuren von Kalzium in Stoffen nachweisen zu können.

Leuchtende Gene zur Krankheitsbekämpfung

Qualle, die aussieht wie eine gläserne gewellte Schale mit orangefarbiger Mitte.

Eine Kolonie bildende Qualle

Nachdem die Wissenschaftler herausgefunden hatten, wie die Qualle ihre Leuchtkraft erzeugt, experimentierten sie damit Ende der 1990er Jahre. Sie untersuchten, wie dieses lichtempfindliche Eiweiß chemisch mit verschiedenen Stoffen reagiert. Man erhielt ein bläuliches Licht, das grünlich umrändert war und nannte es "Grün-fluoreszierendes-Protein", kurz GFP.

Mithilfe des Proteins sollten Gene identifiziert werden. Dazu wurde es gezielt in das Erbgut eingebracht und mit ultraviolettem Licht bestrahlt. Auf diese Weise können Wissenschaftler nun beobachten, wann und wie ein Gen aktiv wird.

2005 hieß es auf einer Fachtagung für Biowissenschaften und Medizin in Leipzig, dass man inzwischen farblich unterschiedlich leuchtende Proteine zur Verfügung habe. Färbe man die verschiedenen Gene unterschiedlich ein, erkläre das ihr Zusammenwirken, um zum Beispiel Selbstheilungsprozesse zu verstehen. Auch könne man verfolgen, wie Krebszellen im Körper wandern. Das ermögliche neue Therapieformen. Erklärtes Ziel der Wissenschaftler ist es, zukünftig kranke menschliche Gene durch gesunde zu ersetzen.

Unsterblich werden wie der Polyp

Ein hellblau leuchtender, kugeliger Schirm mit Tausenden kleinen Pünktchen übersät wie ein Sternenhimmel.

Sternhimmel-Qualle, Phyllorhiza punctata

Nur zu Beginn der menschlichen Entwicklung wird aus wenigen Zellen ein ganzer Mensch. Verantwortlich dafür ist ein genetisches Programm in der sogenannten Stammzelle. Im Laufe der Entwicklung zum ausgewachsenen Menschen wird dieses Programm komplett zurückgefahren.

Der Polyp, aus dem die freischwimmenden Quallen hervorgehen, behält dagegen dieses genetische Programm und kann sich daher immer wieder erneuern. Er ist im wahrsten Sinne des Wortes unsterblich, falls er nicht dem Schneckenfraß anheim fällt. Auch die Qualle kann sich immer wieder erneuern, aber nicht mit allen Zellen, sondern nur mit ihren "Super-Zellen".

Je höher ein Tier entwicklungsgeschichtlich anzusiedeln ist, umso geringer die Regenerationsfähigkeit. Der Mensch kommt dabei besonders schlecht weg. Forscher versuchten, das genetische Programm einer gealterten Zelle durch ein neues, uneingeschränktes Programm aus einer Eizelle auszutauschen, um Ersatzorgane züchten zu können. Doch zeigten Studien 2006, dass die Fehlerquote noch hoch war.

Die Entwicklung eines Bio-Kollagens war dagegen ein voller Erfolg. Forscher der Universität Lübeck spezialisierten sich darauf und benutzten dafür das Gel der Ohrenqualle aus der Kieler Förde. Sie hilft, die Elastizität der Knorpel, Sehnen und Bänder im menschlichen Körper zu erhalten. Man fand heraus, dass der Glibber der Qualle besser geeignet ist, als alle anderen bisher verfügbaren Kollagene. Er ist den Knorpelzellen des Menschen am ähnlichsten.

Autorin: Bärbel Heidenreich

Weiterführende Infos

Stand: 18.07.2016, 15:40

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