Dinoflagelaten - Meeresleuchten in Schwerelosigkeit (DinoDrop)

abstract

Die Gravitation ist der einzig konstante Reiz, der während der Evolution die Entwicklung des Lebens, so wie wir es kennen, beeinflusst hat. Die Wahrnehmung der Schwerkraft ist für lebende Organismen elementar für die Orientierung im Raum. Vom Einzeller bis zum Menschen entwickelten sich verschiedene Strategien, Zellen sowie Organe, um die Richtung der Erdanziehung zu perzipieren und physiologisch zu verarbeiten. Als Beispiele seien hier Statolithen in Pflanzen, Statocyten und komplexe Organe wie das innere Ohr von Säugetieren genannt. Grundsätzlich nutzen diese Systeme einen Dichteunterschied zur Perzeption der Schwerkraft.

Versuche in Schwerelosigkeit haben jedoch auch gezeigt, dass Zellsysteme, welche keine dezidierte Funktion für die Schwerkraftwahrnehmung haben, dennoch auf Änderungen der Schwerkraft reagieren (Hauslage et al. 2016). Bereits bei sehr simplen Systemen wie künstlich erzeugten Vesikeln kann ein Einfluss der Schwerelosigkeit gemessen werden (Sieber et al. 2014). Auch die kürzlich auf MAPHEUS 6 durchgeführten Experimente im Modul MemEx haben einen veränderten Einbau von Schmerzmitteln in Vesikel während Mikrogravitation gezeigt. Die Vielzahl der gewonnenen Ergebnisse der letzten Jahrzehnte zeigen, dass ein besonderes Augenmerk auf die folgenden Teilbereiche der Zellbiologie gerichtet werden muss (Häder et al. 2017): 

Das Zytoskelett mit seinen hoch-dynamischen Umbauvorgängen, die intrazelluläre Umverteilung von Kalziumionen, Aktivierung von Ionenkanälen und die physikalischen Eigenschaften der Plasmamembran.

Das hier vorgeschlagene Fallturmexperiment soll sich mit der Wechselwirkung der Schwerkraft auf die Plasmamembran eines lebenden Zellsystems beschäftigen, um einen direkten Nachweis der Änderung der Membranfluidität in Mikrogravitation zu erbringen. Als Modelorganismus sollen Dinoflagelaten genutzt werden. Die Art Pyrocystis noctiluca, auch mitverantwortlich für das Meeresleuchten, eignet sich ideal zur Anzeige von Scherkräften in Flüssigkeiten durch die Emission von biolumineszenten Licht (Maldonado und Latz 2007, Hauslage et al. 2017). Auch wurde gezeigt, das die Membranfluidität der Dinoflagellaten bei einer Scherung zunimmt (Mallipattu et al. 2002).

experiment year: 2020
number of drops: 5

experiment year: 2017
number of drops: 6