Quallen

Quallenforschung

Lange Zeit galt die Qualle für die Forschung als primitiv und uninteressant. Inzwischen beschäftigen sich Wissenschaftler mit den interessanten Fähigkeiten der Qualle. Zum Beispiel haben sie spezielles Gen, mit dem sie Fangarme nachwachsen lassen können. Lassen sich so auch menschliche Organe züchten?

Von Bärbel Heidenreich

Quallen sind älter als unsere Kontinente

Quallen beherrschen seit rund 670 Millionen Jahre die Meere. Zu dieser Erkenntnis kamen Wissenschaftler, als sie Fossilien von Quallen in den USA, in Australien und im deutschen Solnhofener Juragestein fanden.

Solche Fossilien sind selten. Das liegt daran, dass Quallen kein hartes Skelett haben und daher auch kaum Abdrücke im Sediment hinterlassen haben.

Vor 670 Millionen Jahren gab es noch keine Kontinente, sondern nur eine zusammenhängende Landmasse. Die Quallen lebten daher in einem einzigen weltweiten Meer. Erst rund 500 Millionen Jahre später bildeten sich die Kontinente und damit die verschiedenen Ozeane wie der Pazifik, Atlantik und der Indische Ozean.

Dass Quallen bis heute nicht ausgestorben sind, hat vermutlich einen biologischen Grund: Bevor diese Tiere zur Qualle werden, schwimmen sie als Larve frei durch das Meer auf der Suche nach einem geeigneten Platz, um als Polyp sesshaft zu werden.

Festsitzend müssen sie sich dem begrenzten Lebensraum anpassen. Später bildet der Polyp seitlich eine Blase, die sich ablöst und zur freischwimmenden Qualle entwickelt. Biologen vermuten: Die Fähigkeit, sich immer wieder an neue Lebensräume anzupassen, ist ein Grund für ihren Fortbestand.

Wie beschreibt man unförmige Glibberklumpen?

Der Naturforscher Carl von Linné begann Mitte des 18. Jahrhunderts als Erster, alle Lebewesen nach Arten zu klassifizieren. Sie wurden beschrieben und erhielten lateinische Namen, damit sich die Wissenschaftler und Forscher weltweit verständigen konnten und Verwechslungen vermieden wurden. Auch die Quallen fasste er als Art zusammen.

Mit der Beschreibung der Gallert-Tiere haperte es allerdings noch eine lange Zeit. Der Grund: Keiner hatte sie bis dahin als schöne transparente Wesen schwimmen sehen, denn Tauchausrüstungen mit Beatmungssystem gab es noch nicht. Die vielen Meeresforscher dieser Zeit kannten Quallen nur gefangen im Netz als hässlich beschädigte Glibberklumpen. So hielt man Quallen für primitiv und uninteressant.

Fasziniert war allerdings Mitte des 19. Jahrhunderts der französische Schriftsteller Jules Verne von den phantastischen Wesen. Er beschreibt sie in seinem Science-Fiction-Roman "20.000 Meilen unter dem Meer".

Ende des 19. Jahrhunderts machte ein erster Quallenfachmann von sich reden: Ernst Haeckel. Seine Zeichnung von der Qualle wirkt wie ein schönes Jugendstilornament.

Abbildungen von Quallen waren bis dahin der Phantasie der Biologen überlassen gewesen. Entsprechend naturfremd sahen die Exemplare oft aus.

Trotzdem gab es Beschreibungen von 130 Arten der Schirmquallen und 20 Arten der hochgiftigen Würfelquallen. Erst in den 1960er-Jahren konnten Taucher die Schönheiten unter Wasser naturnah erleben. Das Interesse an der nesselnden Wunderwelt war geweckt.

Das Geheimnis des Meeresleuchtens

Auf allen Meeren der Welt ist ein geheimnisvolles Meeresleuchten (Biolumineszenz) zu beobachten, verursacht von Tieren wie der Qualle. Schon vor mehr als 2000 Jahren beschrieb der Römer Plinius der Ältere die Leuchtqualle. Sinngemäß heißt es bei ihm: "Schabt man den leuchtenden Schleim vom Quallenschirm ab und heftet ihn an den Spazierstock, findet man den Heimweg selbst bei Dunkelheit." Noch heute schwimmen die stark nesselnden Nachtleuchter im Mittelmeer.

Schließlich wollten Wissenschaftler herausfinden, wie das Leuchten zustande kommt. Eine erste Annahme war, dass das Tier wohl den gleichen Stoff in sich tragen müsse wie die Glühwürmchen, nämlich das Luziferin. Das reagiert mit Sauerstoff und setzt Energie in Form von Licht frei.

Doch man fand kein Luziferin in der Quallenhaut, stattdessen das lichtempfindliche Aequorin. Kommt es mit Kalziumionen in Verbindung, entsteht Licht. Das Aequorin reagiert so extrem empfindlich auf die Kalziumionen, dass man dieses Verfahren noch heute dazu benutzt, um selbst winzigste Spuren von Kalzium in Stoffen nachweisen zu können.

Leuchtende Gene zur Krankheitsbekämpfung

Nachdem die Wissenschaftler herausgefunden hatten, wie die Qualle ihre Leuchtkraft erzeugt, experimentierten sie damit Ende der 1990er-Jahre. Sie untersuchten, wie dieses lichtempfindliche Eiweiß chemisch mit verschiedenen Stoffen reagiert.

Man erhielt ein bläuliches Licht, das grünlich umrändert war und nannte es "Grün-fluoreszierendes-Protein", kurz GFP.

Mithilfe des Proteins sollten Gene identifiziert werden. Dazu wurde es gezielt in das Erbgut eingebracht und mit ultraviolettem Licht bestrahlt. Auf diese Weise können Wissenschaftler nun beobachten, wann und wie ein Gen aktiv wird.

Inzwischen haben die Wissenschaftler farblich unterschiedlich leuchtende Proteine zur Verfügung. So ließen sich Selbstheilungsprozesse verstehen und das Zusammenspiel verschiedener Gene untersuchen, sagen die Forscher. Auch könne man verfolgen, wie Krebszellen im Körper wandern. Das Ziel: Kranke menschliche Gene sollen durch gesunde ersetzt werden.

Unsterblich werden wie der Polyp

Nur zu Beginn der menschlichen Entwicklung wird aus wenigen Zellen ein ganzer Mensch. Verantwortlich dafür ist ein genetisches Programm in der sogenannten Stammzelle. Im Laufe der Entwicklung zum ausgewachsenen Menschen wird dieses Programm komplett zurückgefahren.

Der Polyp, aus dem die freischwimmenden Quallen hervorgehen, behält dagegen dieses genetische Programm und kann sich daher immer wieder erneuern. Er ist im wahrsten Sinne des Wortes unsterblich, falls er nicht von Schnecken aufgefressen wird. Auch die Qualle kann sich immer wieder erneuern, aber nicht mit allen Zellen, sondern nur mit ihren "Super-Zellen".

Je höher ein Tier entwicklungsgeschichtlich anzusiedeln ist, umso geringer die Regenerationsfähigkeit. Der Mensch kommt dabei besonders schlecht weg. Forscher versuchten, das genetische Programm einer gealterten Zelle durch ein neues, uneingeschränktes Programm aus einer Eizelle auszutauschen, um Ersatzorgane züchten zu können. Doch zeigten Studien bis vor einigen Jahren, dass die Fehlerquote noch hoch war.

Die Entwicklung eines Bio-Kollagens war dagegen ein voller Erfolg. Forscher der Universität Lübeck spezialisierten sich darauf und benutzten dafür das Gel der Ohrenqualle aus der Kieler Förde. Sie hilft, die Elastizität der Knorpel, Sehnen und Bänder im menschlichen Körper zu erhalten.

Man fand heraus, dass der Glibber der Qualle besser geeignet ist, als alle anderen bisher verfügbaren Kollagene. Er ist den Knorpelzellen des Menschen am ähnlichsten.

(Erstveröffentlichung 2008. Letzte Aktualisierung 25.03.2020)