Wie Muscheln ihre Schalen in den eisigen Gewässern der Antarktis aufbauen
Mit zunehmenden Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre löst sich auch mehr und mehr des Gases in den Ozeanen. Dies führt zu einem weiteren Problem, Ozeanübersäuerung. Seit einigen Jahren bemühen sich Umweltwissenschaftler, das Schicksal der Meeresbewohner vorherzusagen, die ihre Schalen und Skelette aus Kalzium aufbauen, wenn unsere Ozeane immer saurer werden. Ein europäisches Forschungsteam verwendete verschiedene neue Technologien, um die Moleküle und Zellen, die an der Schalenproduktion der antarktischen Muschel Laternula elliptica beteiligt sind, zu untersuchen. Sie identifizierten sieben Proteine aus der glänzenden Perlmuttschale der Muschel, zwei davon sind einzigartig für diese Muschelspezies.
Wenn sich Kohlendioxid im Meerwasser löst, entsteht Kohlensäure und das Wasser wird saurer. Allein in den vergangenen 200 Jahren hat sich der Säuregehalt unserer Ozeane um 30 Prozent erhöht. Dies führt zu einer Abnahme der im Wasser zur Verfügung stehenden Karbonat-Ionen, die marine kalkbildende Organismen wie Korallen und manche Planktonarten verwenden, um biogenes Kalziumkarbonat als Teil ihrer Schalen zu bilden. Infolgedessen wird es für diese Tiere immer schwieriger, stabile Muschelschalen herzustellen und schlimmer noch ihre Strukturen können sich sogar auflösen.
Vor kurzem hat ein Team europäischer Wissenschaftler eine antarktische Muschelart (Laternula elliptica) studiert. Diese große Muschelart wird in Küstengewässern des Südpolarmeers, in Patagonien und rund um die Küste der Antarktis gefunden. Sie lebt im Schlamm und fast ausschliesslich in Wasser unter 0 °C und ist daher ein wertvolles Modell, um die Mechanismen der Biomineralisierung in kaltem Wasser zu untersuchen.
Die genaue Analyse der Zellen, Proteine und Gene, die die antarktischen Muscheln verwenden, um ihre Schalen zu produzieren, zeigt dass, diese Tiere ähnliche Werkzeuge verwenden wie andere Molluskenarten. Es wurden jedoch auch zwei Proteine gefunden, die für diese Art specifisch sind, was darauf hindeutet, dass diese Tiere besondere Wege gefunden haben, eine solch komplexe Biotechnologie bei Temperaturen unter null wie sie in der Antarktis herrschen durchzuführen.
Erstautor der Studie Victoria Sleight vom British Antarctic Survey (BAS) sagt: „Wir sind wirklich begeistert von dieser Studie, weil wir genau wissen wollen, wie die Muscheln ihre Schalen herstellen. Unsere Meere werden aufgrund des erhöhten Kohlendioxids in der Luft immer saurer, denn das Gas löst sich auch im Wasser. Wissenschaftler sind daher bemüht vorherzusagen, was mit den Lebewesen mit Kalziumkarbonat-Skeletten geschieht. Um dies zu tun, müssen sie in erster Linie verstehen wie sie gebildet werden. "
Die Aquakultur ist zurzeit eine der am schnellsten wachsenden Nahrungsmittelindustrien der Welt. Dabei machen Weichtiere ungefähr 22 Volumenprozente der globalen Produktion aus. Für diese Multimillionen-Euro-Industrie ist es daher ganz entscheidend zu verstehen was die Schalenqualität und Schalenintegrität von Muscheln ausmacht. Die Muschelschalen sind darüber hinaus sehr stabil und bestehen aus einem in grosser Menge vorkommenden Material, Kalziumkarbonat. Wenn die Wissenschaftler herausfinden, wie die Mollusken ihre Muschelschalen aufbauen, dann könnten auf dieser Basis innovative neue Materialien entwickelt und produziert werden.
An der Studie nahmen Forscher des British Antarctic Survey (BAS) und der Heriot Watt University in Großbritannien, zusammen mit Kollegen von der Universität Göttingen in Deutschland und dem Museum National d'Histoire Naturelle in Frankreich teil.
Die Forschungsergebnissen wurden in der Zeitschrift Scientific Reports unter dem Titel Antarctic molluscan biomineralisation tool-kit von Vicky A. Sleight, Benjamin Marie, Daniel J. Jackson, Elisabeth A. Dyrynda, Arul Marie und Melody S. Clark veröffentlicht.
Quelle: British Antarctic Survey (BAS)
