Ein Team aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Exzellenzclusters ?Balance of the Microverse“ der Universit?t Jena hat einen bislang unbekannten Verjüngungsmechanismus bei Einzellern entdeckt. Die Forschenden untersuchten einzellige Mikroalgen, die in den Ozeanen als Grundlage der Nahrungsketten dienen. Auch Einzeller altern, wenn sie sich wegen N?hrstoffmangels nicht mehr teilen k?nnen. Der Mechanismus erm?glicht es alten Zellen, sich zu verjüngen und wieder zu teilen, nachdem sie in n?hrstoffreiche Gebiete gelangen. Die Ergebnisse der Studie k?nnten weitreichende Konsequenzen für das Verst?ndnis der Zellalterung und -regeneration in marinen ?kosystemen haben. Die dazugeh?rige Studie wurde jüngst im Fachjournal ?Nature Microbiology“ ver?ffentlicht.

Einzeller, wie Mikroalgen, vermehren sich durch Zellteilung. Doch wenn die für sie verfügbaren N?hrstoffe ersch?pft sind, stoppen sie diesen Prozess. Die Zellen überleben und altern, k?nnen sich jedoch nicht mehr teilen. Im Ozean sorgen Str?mungen dafür, dass diese ?alten“ Zellen in n?hrstoffreichere Gebiete transportiert werden k?nnen, was eine erneute Zellteilung erm?glichen kann.

Das Forschungsteam um Dr. Yun Deng, Postdoc am Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Universit?t Jena und Erstautor der vorgelegten Studie, sowie Prof. Dr. Georg Pohnert, Professor für Analytische Chemie, hat nun herausgefunden, dass alte Zellen einen Verjüngungsmechanismus besitzen, der es ihnen erm?glicht, wieder teilungsf?hig zu werden. Die Forschenden entdeckten, dass diese Zellen Blasen, sogenannte ?Vesikel“, absondern. Diese transportieren sch?dliche Stoffwechselprodukte und Toxine aus den Zellen heraus, was die Voraussetzungen für eine neue Zellteilung schafft.

?Unsere Studie hat gezeigt, dass diese Vesikelproduktion ein essentieller Bestandteil der Zellverjüngung ist. Indem die Zellen sch?dliche Stoffe loswerden, schaffen sie die Voraussetzungen für eine neue Zellteilung“, erkl?rt Prof. Pohnert. Zudem fanden die Forschenden heraus, dass dieser Verjüngungsprozess von Bakterien gesteuert wird. Diese Bakterien induzieren die Vesikelproduktion durch chemische Signale und tragen so zur Wiederherstellung der Teilungsf?higkeit der alten Zellen bei. ?Dies ist ein faszinierendes Beispiel für die komplexen Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen im Ozean“, so Dr. Deng.

Diese Entdeckung k?nnte weitreichende Auswirkungen auf unser Verst?ndnis der marinen ?kosysteme und ihrer biogeochemischen Kreisl?ufe haben. Im Plankton teilen sich Algen mit enormer Geschwindigkeit und tragen durch ihre Photosynthese zur globalen CO₂ Fixierung und Sauerstoffproduktion bei. In der Tat produzieren Algen in den Ozeanen fast genauso viel Sauerstoff, wie alle Pflanzen auf der Erde zusammengenommen. Der neu entdeckte Verjüngungsmechanismus liefert jetzt neue Erkl?rungsm?glichkeiten für die komplexen, sich j?hrlich wiederholenden Muster der Artzusammensetzung im Plankton und damit für das fundamentale Verst?ndnis der globalen Klimaprozesse.