Bereits Weichtier-Embryonen halten starke Metallbelastungen aus Stressabwehr im Schnecken-Ei - scinexx | Das Wissensmagazin
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Bereits Weichtier-Embryonen halten starke Metallbelastungen aus

Stressabwehr im Schnecken-Ei

Schon Schnecken-Embryonen können sich gegen giftige Schwermetalle schützen © Reinhard Dallinger

Weiche Schale, harter Kern: Schon Schnecken-Embryonen können sich gegen giftige Schwermetalle schützen, wie Forscher herausgefunden haben. Demnach entwickeln Schnecken schon im Ei Schutzproteine gegen das hochgiftige Schwermetall Cadmium. Diese Erkenntnis trägt dazu bei, die Reaktionen von Organismen auf Umweltstress besser zu verstehen, erklären die Forscher im Fachmagazin „PLOS ONE“.

Schnecken sind Überlebenskünstler: Die Tiere können extreme Umweltbedingungen wie Sauerstoffmangel, Hitze, Kälte und Trockenheit wehrhaft überstehen. Der Grund dafür liegt in ihrer Anpassungsfähigkeit. Obwohl sich der Bauplan der Schnecken seit etwa 600 Millionen Jahren kaum verändert hat, haben sie ihren Stoffwechsel immer wieder an ganz unterschiedliche Lebensräume und Bedingungen angepasst. Auch Schwermetalle und andere Schadstoffe können sie mittels spezieller Mechanismen entgiften.

Das hochgiftige Cadmium ist eines dieser Schwermetalle. Beim Menschen kann es krebsauslösende Wirkung haben und Schäden an den inneren Organen anrichten. Das Schwermetall wird laufend in die Umwelt freigesetzt und reichert sich im Boden sowie in Sedimenten von Gewässern langfristig an. Schon länger ist bekannt, dass ausgewachsene Exemplare der Weinbergschnecke (Helix pomatia) sowie ihrer gefleckten Verwandten Cantareus aspersus gegen die Giftwirkung des Schwermetalls immun zu sein scheinen.

Mikroskopisch kleine Eier im Test

Das Forscherteam um Reinhard Dallinger der Universität Innsbruck hat nun in einem Laborversuch auch die Resistenz von Eiern dieser beiden Schneckenarten gegen Cadmium untersucht.

„Eine der Herausforderungen dieses Projektes war es, die Embryonen angesichts ihrer mikroskopischen Dimensionen quantitativen Messungen überhaupt zugänglich zu machen“, betont Dallinger. Die Forscher analysierten in den winzigen Gewebeproben die Cadmium-Anreicherung und maßen mittels quantitativer Realtime-PCR (Polymerase-Kettenreaktion) die Stressantwort der Metall-belasteten Embryos. Diese erfolgt durch vermehrte Ausschüttung bestimmter Eiweiße.

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Bereits die Kleinen sind ganz hart

Das Ergebnis: Schon die Schneckeneier können sich vor starken Metallbelastungen schützen. „Bereits Embryonen von Weinbergschnecken produzieren vom ersten Tag ihrer Entwicklung an Schutzproteine, um zum Beispiel das äußerst toxische Metall Cadmium zu entgiften“, erklärt Studienleiter Dallinger. Diese körpereigenen Eiweißstoffe – sogenannte Metallothioneine – binden das Schwermetall und entgiften es so.

Im Laufe ihrer embryonalen Entwicklung passen sich diese Weichtiere dann immer besser an Metallbelastungen an, indem sie Isoformen – genetische Varianten dieser Metallothioneine – verstärkt produzieren. Sie können dadurch unterschiedliche Metalle – wie Cadmium, Kupfer – spezifisch binden.

Wichtige Erkenntnisse für gefährdete Ökosysteme

Diese neuesten Ergebnisse zur Wehrhaftigkeit ganz junger Schnecken helfen dabei zu verstehen, wie sich Organismen gegen Umweltstress schützen. Sie könnten auch dazu beitragen, neuartige Testverfahren für Umweltbelastungen zu entwickeln. „Grundsätzlich besser verstehen zu lernen, wie sich diese Lebewesen bereits in ihrem frühen Entwicklungsstadium gegen Umwelt-Stress zu wehren wissen, ist angesichts des Klimawandels und zunehmender Umweltprobleme von Bedeutung“, sagt Dallinger.(PloS ONE, 2015; doi: DOI: 10.1371/journal.pone.0116004)

(Universität Innsbruck, 25.02.2015 – MAH)

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