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C. elegans (Fadenwurm)

Crawling C. elegans hermaphrodite wormFadenwürmer (Nematoden) finden heutzutage breitgefächerte Anwendung in der biologischen Forschung, wobei der Rundwurm Caenorhabditis elegans am häufigsten Verwendung findet. Er ist leicht zu züchten, sein Genom ist gut erforscht und in einem Zeitraum von wenigen Tagen entstehen mehrere Generationen. Er ist empfindlich gegenüber Veränderungen seiner Umwelt und Mutationen, und die Auswirkungen dieser spiegeln sich innerhalb kürzester Zeit bei den nächsten Generationen wider. C. elegans hat ein kleines Nervensystem mit nur 302 Neuronen, die bekannte Synapsen bilden. Dieses winzige Nervensystem erfüllt oft die gleichen Funktionen, wie die Nervensysteme höher entwickelter Tiere und wird häufig als Modell genutzt, um die grundlegenden Mechanismen komplexer Verhaltensmuster zu erforschen.

Die Entdeckung neuartiger Antibiotika
Wie Reizeinströmung zu Verhalten führtr
Lamarcks Schmiede und die Gene des Wurms
Referenzen

Die Entdeckung neuartiger Antibiotika

C. elegans werden zur Identifizierung von Chemikalien mit antibiotischen Eigenschaften eingesetzt, indem ein enormes Spektrum möglicher Kandidaten gescreent wird. Der Prozess beginnt damit, dass die Würmer 15 Stunden lang in eine Kulturschale mit krankheitserregenden Bakterien gelegt werden, bevor ein Sortierroboter eine genaue Anzahl von infizierten Würmern auf kleine Näpfchen verteilt. Jeder einzelne der 384 Näpfchen auf einem Teller wird dann mit einer anderen, potentiell antibiotisch wirksamen chemischen Verbindung versehen. Der Sortierroboter verteilt 15 Würmer auf jedes Näpfchen, wo diese 5 Tage  verbleiben und dann untersucht werden um festzustellen, ob sie die Infektion überlebt haben, was ein Indiz dafür wäre, dass die mit einem Antibiotikum in Kontakt waren.

Als Teil eines neuen Verfahrens wird den Würmern in den Näpfchen nach fünf Tagen ein oranger Farbstoff zugefügt. Dieser Farbstoff dringt in tote Zellen ein, nicht aber in lebende, wodurch die Wissenschaftler die lebenden Würmer problemlos von den toten unterschieden können. Die Überprüfung der Näpfchen kann recht einfach automatisiert werden, da Kontrastunterschiede leicht von Kameras und Computern erkannt werden können. Das Team, das dieses Verfahren entwickelt hatte, konnte bei nur einer Studie 28 Antibiotika identifizieren (von 37.000 getesteten Präparaten). Besonders bedeutungsvoll ist hierbei, dass einige dieser Präparate durch andere Mechanismen funktionieren, als bereits existierende Antibiotika. Dadurch können bestehende bakterielle Resistenzen umgangen werden.

Wie Reizeinströmung zu Verhalten führt

Ein Forschungsteam hat untersucht, wie C. elegans Nahrung "riecht“ und Rezeptoren aktiviert, die wiederum bestimmte Nervenwege aktivieren und eine bestimmte Art von Bewegungen auslösen, durch die der Wurm die Nahrung erreicht. Trotz der offensichtlichen Unterschiede hat dieser konkrete Kreislauf viel mit der Art und Weise gemeinsam, wie die Netzhaut beim Säugetier Licht wahrnimmt und das Gehirn diese Information verarbeitet, um andere Funktionen auszulösen.ANCHOR

Lamarcks Schmiede und die Gene des Wurms

 

Im späten 18. und im 19. Jahrhundert wurde beobachtet, dass die Söhne von Schmieden muskulösere Arme als die Söhne von Webern hatten. Würde man heutzutage einen Biologen nach einer Erklärung dafür fragen, würde er wahrscheinlich zahllose Gegenfragen stellen: Wer hat diese Beobachtung angestellt? Wo wuchsen sie auf? Wie sah die Mutter aus? Wie umfangreich sind die Stichproben? Oder sogar: Kann man die Kinder bei der Geburt austauschen?...

Die Muskeln der Schmiede und ihrer Söhne reagieren auf ihr Umfeld. Dieses Beispiel für diese Wechselwirkung ist zwar etwas trivial, aber das Phänomen einer solchen Anpassung ist weitverbreitet und die Natur bietet dafür zahlreiche faszinierende Beispiele. Die Wechselwirkung zwischen C. elegans und seinem Umfeld ist ebenfalls bemerkenswert: Wenn die Bedingungen zur Reproduktion nicht gegeben sind, kann ein Wurm seine Entwicklung stoppen und entwickelt sich nicht zu einem erwachsenen Tier, sondern geht in einen umweltresistenten und langlebigen Zustand der Stasis über. Sobald sich die Umweltbedingungen wieder verbessern, nimmt der Wurm das Wachstum erneut auf und entwickelt sich zu einem vollkommen normalen, erwachsenen Tier.

Extract from the full article in University of Bristol, Research News, May 2005.


Quellen

  1. Sreekanth H. Chalasani et al. (2007) Nature 450, 63

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