in Scientia Halensis

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

scientia halensis 4/2002 .................................................................................... Fachbereich Biologie ................................................................................ fig: in geringer Konzentration (1–100 nM) 8 wird es essenziell für ca. 20 bekannte Funktionen benötigt, wirkt aber in höherer Konzentration schnell toxisch. Anaerobe Bakterien wie E. acidaminophilum bilden mindestens acht verschiedene Selenoproteine, wobei das Selenocystein als 21. Aminosäure über einen raffinierten Mechanismus cotranslational eingebaut wird, der 1986 erstmalig für die Formiat-Dehydrogenase von E. coli von der Gruppe um Prof. Dr. Böck (München) aufgedeckt wurde. Die Selenocystein enthaltenden Proteine der Reduktasen für Glycin, Sarkosin, Betain oder Prolin bilden mit dem Substrat einen Selenoether, der mittels eines Cysteinrestes reduktiv gespalten werden kann. Ein erstmals aufgefundenes Selenoperoxiredoxin sorgt dafür, dass »unser« anaerobes Bakterium nicht durch Peroxide »gestresst« wird. Ähnlich funktionieren beim Menschen die Selenoproteine Glutathion Peroxidase und Thioredoxin Reduktase. Auch an der Bildung von Thyroxin in der Schilddrüse ist eine selenhaltige Deiodinase beteiligt, die über einen Selenocysteinrest das vierte Iod-Atom entfernt. So sind im letzten Fall zwei, auch für den Menschen überlebenswichtige Spurenelemente, Selen und Jod, eng miteinander verzahnt. Dioxine – eine ungewöhnliche Kost »Dioxin« ist ein Sammelbegriff für eine Gruppe von 210 Verbindungen vom Typ der polychlorierten Dibenzo-p-dioxine und Furane, die sich durch die Anzahl und die Position der Chlorsubstituenten unterscheiden. 17 Verbindungen, vor allem das 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-p-dioxin (Abb. unten), sind sehr giftig für den Menschen, u. a. aufgrund der spezifischen Bindung an den Ah-Rezeptor, einen Transkriptionsfaktor, die eine Kaskade zellulärer Reaktionen auslöst. Die zivilisationsbedingte Dioxinbelastung der Umwelt geht auf (unbeabsichtigte) Freisetzungen bei metallurgischen Verfahren, Synthesen von chlorierten 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-p-dioxin Verbindungen und thermischen Prozessen (Müllverbrennungen, Industrieunfälle etc.) zurück. Die extrem niedrige Wasserlöslichkeit der Verbindungen begünstigt die Sorption an Partikel und das Absetzen in Flusssedimenten sowie die Anreicherung in Nahrungsketten. Der hohe Gehalt an Chloratomen behindert außerdem einen schnellen Abbau der Dioxine durch aerobe Bakterien. So sollen Dioxine Halbwertszeiten von bis zu 100 Jahren in der Umwelt besitzen. Jedoch gibt es einen mikrobiologischen Stoffwechselprozess, für den ein hoher Chlorierungsgrad organischer Verbindungen essenziell ist – die Dehalorespiration oder »Chloratmung«. Bestimmte strikt anaerobe Bakterien können chlorierte Verbindungen reduzieren, indem sie Chloratome abspalten und durch Wasserstoffatome ersetzen, wobei sie die Reaktion zur Energiekonservierung ausnutzen, vergleichbar der Atmung aerober Bakterien mit Sauerstoff. Die dechlorierten Produkte der durch ein cobalthaltiges Enzym katalysierten Reaktion sind besser lösliche und oftmals weniger giftige Verbindungen, die durch andere Bakterien weiter abgebaut werden können. Die Dehalorespiration ist auf bestimmte anaerobe Spezialisten (z. B. Vertreter der Gattungen Desulfitobacterium, Abb. oben, Dehalococcoides oder Dehalospirillum) beschränkt, die u. a. im Sediment von Gewässern vorkommen. Neuere Arbeiten haben nun gezeigt, dass nicht nur Chlorphenole oder Tetrachlorethen, sondern auch Dioxine zu den Substraten der Dechlorierer zählen. So wurde in Sedimentproben aus der Saale und dem Spittelwasser, letzteres ein hoch mit Dioxinen belastetes Flüsschen bei Identifizierung von Desulfitobacterium-Zellen in einer dioxindechlorierenden Sedimentkultur durch Fluoreszens-in-situ- Hybridisierung. Maßstab: 4,5 µm Bild: Lechner, Bunge Bitterfeld, die Fähigkeit zur Dechlorierung einiger, z. T. sehr toxischer Dioxine nachgewiesen. Die Identifizierung, vielleicht sogar Isolierung der dafür verantwortlichen, sehr sauerstoffempfindlichen und hoch spezialisierten Bakterien ist eine spannende wissenschaftliche Herausforderung. Die Dehalorespiration ist eine konkurrenzfähige Lebensweise von anaeroben Bakterien, die sich vermutlich bereits vor Jahrmillionen auf der Grundlage natürlich gebildeter Chlorverbindungen entwickelt hat. Zusammen mit konsequenten Maßnahmen zur Reduzierung von Dioxinemissionen könnte sie uns helfen, Dioxinbelastungen bedenklicher Ausmaße so zu verringern, dass sie im Sinne von Paracelsius´ Wort ihre Bedrohung verlieren. Jan Remmer Andreesen, Jg. 1941, studierte 1961 bis 1969 (Mikro)Biologie und Chemie in Hamburg, Tübingen und Göttingen, wurde 1969 promoviert, war von 1970 bis 1972 Post-Doc in der Biochemie in Athens, GA (USA), danach wiss. Ass. bzw. akad. Rat an der Universität Göttingen, dort 1978 Habilitation, 1982 Ruf auf die Lehrkanzel in Graz und 1984 C2-Prof. in Göttingen. 1993 folgte er dem Ruf an die Universität Halle (Allgemeine Mikrobiologie), 1994 bis 1998 war er Dekan des Fachbereichs Biologie. Ute Lechner, Jg. 1953, studierte in Halle Biowissenschaften und wurde 1981 promoviert, anschließend wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Mikrobiologie, 1991/2 kommissarische Leiterin des Instituts für Mikrobiologie, Forschungsaufenthalte in Helsinki.
.............................................................................. scientia halensis 4/2002 Fachbereich Biologie »DIE GOLDHAMSTER-STORY« LABORTIERE UND WILDFÄNGE IM VERGLEICH Rolf Gattermann Hamster sind typische Rodentia (Nagetiere). Sie gehören zur Familie der Cricetidae (Wühler) und bilden die eigenständige Unterfamilie Cricetinae (Hamster), zu der etwa 20 Arten gehören (Abb. unten). Die genaue Zahl ist strittig. Die letzte Revision der Systematik stammt aus dem Jahre 1933 und ist nicht ausgereift. In unserer Forschungsgruppe werden mit Hilfe der klassischen Morphometrie und modernen Molekulargenetik entsprechende Untersuchungen zur Systematik und Phylogeographie durchgeführt. Die Schwierigkeit besteht in der Beschaffung der Tiere, denn Hamster leben in den Steppen und Agrarflächen Zentralasiens und Europas, überwiegend in Ländern, die nicht einfach zu bereisen sind. Alle Hamster sind von gedrungener Gestalt mit kurzen Gliedmaßen und sehr kurzem Schwanz. Ihre Mundhöhle wird durch Backentaschen erweitert, die bis zu den Schulterblättern reichen und durch besondere Muskeln in Position gehalten und geöffnet werden. Sie dienen zum Eintragen von Futter und Nestmaterial. Hamster leben überwiegend solitär und sind nachtaktiv. Zu ihrem Schutz graben sie Baue, in denen sie ruhen, umfangreiche Futtervorräte horten (»hamstern«) und ihre Jungen aufziehen. Mit Ausnahme der »Zwerghamster«, die keinen Winterschlaf halten, graben die anderen Hamster ihre Baue bis in den frostfreien Bodenbereich, um in den Winterschlaf zu fallen. Dabei wird die Körpertemperatur aktiv bis auf etwa +4 °C gesenkt. Dieser Zustand hält mehrere Tage an, dann wachen die Tiere auf und sind einige Tage aktiv, um erneut in den Winterschlaf zu fallen. Goldhamster in Menschenhand Von allen Hamstern hat es vor allem der Goldhamster geschafft, eine feste Position als Heim- und Versuchstier zu erobern. Seine Heimat ist die fruchtbare, landwirtschaftlich genutzte und heute dicht besiedelten Hochebene von Aleppo in Syrien. Sein Verbreitungsgebiet ist mit 10 000– 15 000 km 2 kleiner als Sachsen-Anhalt (20 000 km 2 ). Es erstreckt sich nördlich Goldhamster im Institut für Zoologie Foto: Archiv Zoologie und südwestlich der Zweieinhalb-Millionen-Metropole Aleppo (Halab). Die Grenzen werden im Westen vom Nordsyrischen Kalksteinmassiv, im Norden durch die Ausläufer des türkischen Taurus-Gebirges, im Osten vom Euphrat und im Südosten durch die Steinsteppen gebildet. Die Domestikationsgeschichte des Goldhamsters ist erst 72 Jahre alt und einzigartig. Sie begann am 12.April 1930, als der Zoologe Israel Aharoni von der Universität Jerusalem in der Nähe von Aleppo einen Goldhamsterbau ausgraben ließ. Darin befanden sich ein Weibchen und elf Jungtiere. Die Rückreise nach Jerusalem überlebten nur vier Jungtiere, drei Männchen und ein Weibchen, die miteinander verpaart wurden. Aufregend ist, dass alle in menschlicher Obhut lebenden Goldhamster von dieser Bruder-Schwester-Paarung abstammen. Dieser Umstand und die weltweite Verbreitung des Goldhamsters als Heim- und Versuchstier lassen sich lückenlos belegen. Nachkommen des Jerusalemer Zuchtstammes gelangten schon 1931 nach Frankreich und England und 1938 in die USA. Hier erfolgte die Kommerzialisierung der Goldhamsterzucht und damit begann die weltweite Verbreitung dieses Tieres. In Deutschland trafen die ersten Goldhamster relativ spät ein. Erst im Juni 1948 importierte ein Münchner Pelztierfarmer fünf Tiere aus den USA, deren Nachkommen deutschlandweit verkauft wurden, so auch 1950 an einen Züchter in Halle. Nach 1930 wurden vereinzelt wildlebende Goldhamster gefangen, aber nicht lebend außer Landes gebracht. Erst der Amerikaner M. R. Murphy ließ 1971 in der Umgebung von Aleppo 13 Goldhamster fangen und brachte 4 Männchen und 8 Weibchen in die USA. Die mit diesen Tieren aufgebauten Zuchten sind Ende der 90er Jahre erloschen. Wildgoldhamster in Halle Eine Zeitlang galten wildlebende Goldhamster als verschollen oder ausgestorben. Wir haben dennoch 1997 und 1999 gemein- ............................................................................... sam mit Studierenden in der Hochebene 9 von Aleppo nach Goldhamstern gesucht und konnten ihre Existenz bestätigen. Im Ergebnis der Expeditionen wurden 19 Wildfänge mit nach Halle gebracht, eine Verbreitungskarte erstellt und erste Daten über Vorkommen und natürliche Lebensweise publiziert. Die wilden Goldhamster vermehrten sich ohne Schwierigkeiten, so dass ein neuer Wildstamm aufgebaut werden konnte. Nachkommen dieses Stammes (»Wildhamster«) und des seit 1976 bestehenden institutseigenen Goldhamsterstammes (»Laborhamster«) wurden für verschiedene vergleichende Untersuchungen herangezogen, um eventuelle Inzuchtdepressionen und domestikationsbedingte Erscheinungen zu erfassen. Zuerst sollten genetische Unterschiede quantitativ bestimmt werden. Dazu wurden spezifische Mikrosatelliten entwickelt und der Polymorphiegrad von Wild- und Laborhamstern bestimmt. Alle Loci bestä- Cricetus – Großhamster Cricetus cricetus – Feldhamster Mesocricetus – Mittelhamster Mesocricetus auratus – Goldhamster Mesocricetus brandti – Türkischer Hamster Mesocricetus newtoni – Rumänischer Hamster Mesocricetus raddei – Schwarzbrusthamster Mesocricetus nigriculus* Cricetulus – Zwerghamster Cricetulus migratorius – Grauer Zwerghamster Cricetulus griseus – Chinesischer Zwerghamster Cricetulus barabensis – Daurischer Zwerghamster Cricetulus longicaudatus – Langschwanz Hamster Cricetulus pseudogriseus*, Cricetulus sokolovi* Cricetulus kamensis*, Cricetulus alticola* Tscherskia Tscherskia triton – Rattenartiger Zwerghamster Tscherskia canus* Allocricetulus Allocricetulus eversmanni – Eversmann Zwerghamster Allocricetulus curtatus – Mongolischer Zwerghamster Phodopus – Kurzschwanz-Zwerghamster Phodopus sungorus – Dsungarischer Hamster Phodopus campbelli – Campbell Hamster Phodopus roborovskii – Roborowski Hamster Calomyscus – Maushamster Calomyscus bailwardi – Maushamster Calomyscus hotsoni*, C. mystax*, C. tsolovi*, C. urartensis* Zusammenstellung der rezenten Hamsterarten (unterstrichen = im Institut für Zoologie gehaltene Hamster, * = Artstatus strittig)
Seite 1: der Martin-Luther-Universität Hall
Seite 4 und 5: scientia halensis 4/2002 ..........

in Scientia Halensis

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?