München (OTS) – München (ots)
– LMU-Forschende haben ein bisher unbekanntes Wimperntierchen
entdeckt, das das Erdmagnetfeld als biologischen Kompass nutzen kann.
– Möglich wird diese Fähigkeit durch die Symbiose mit
magnetotaktischen Bakterien und Archaeen im Zellinneren des
Wimperntierchens.
– Die Symbiose ermöglicht allen drei Partnern, in sauerstofffreien
Sedimenten effizient zu überleben.
Wie orientieren sich Mikroorganismen, um den optimalen Lebensraum
zu finden? Dass sogenannte magnetotaktische Bakterien das Magnetfeld
der Erde als biologischen Kompass nutzen, ist bereits gut untersucht.
Einige eukaryotische Einzeller – also komplexere Organismen wie
Wimperntierchen, die im Gegensatz zu Bakterien einen Zellkern
besitzen – haben diese Fähigkeit ebenfalls. Wie sie aber dazu kommen,
blieb bisher weitgehend ein Rätsel. Ein internationales Team um
Professor William Orsi vom Department für Geo- und
Umweltwissenschaften der LMU hat nun ein bisher unbekanntes
magnetotaktisches Wimperntierchen entdeckt, das eine ungewöhnliche
Strategie verfolgt: die Symbiose mit gleich zwei Partnern in seinem
Zellinneren.
Die Forschenden fanden das neue Wimperntierchen Tropidoatractus
magnetotacticus in sauerstoffarmen Fluss-Sedimenten aus der Nähe von
Libreville in Gabun. Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigten, dass
es winzige Magnetitpartikel besitzt, die in einer perlenkettenartigen
Struktur angeordnet sind und ihm helfen, sich am Magnetfeld zu
orientieren – und dass diese Partikel von lebenden bakteriellen
Symbionten im Inneren des Einzellers stammen. „Als wir diese Zellen
zum ersten Mal beobachteten, wurde uns sofort klar, dass wir etwas
Ungewöhnliches vor uns hatten. Die Entdeckung, dass sie sich mithilfe
dieser Endosymbionten orientieren, offenbarte eine faszinierende neue
Art und Weise, wie Eukaryoten das Erdmagnetfeld nutzen können“, sagt
Leon Kaub, gemeinsam mit Mitali Chitnis Erstautor der Studie.
Kooperation als Anpassung an den Lebensraum
Zudem legten die mikroskopischen Aufnahmen nahe, dass das
Wimperntierchen noch weitere mikrobielle Partner besitzt. Genetische
Analysen bestätigten dies: Neben den Magnetit-bildenden Symbionten
beherbergt das Wimperntierchen auch methanproduzierende Archaeen, die
Stoffwechselprodukte des Wimperntierchens verwerten und damit
vorteilhafte Bedingungen für den Energiestoffwechsel der Partner in
den sauerstofffreien Sedimenten schaffen. Gemeinsam mit der
Orientierung am Erdmagnetfeld, die den Wimperntierchen hilft, nach
unten zu schwimmen und schneller in sauerstoffarme Sedimente zu
gelangen, ermöglicht diese Symbiose allen Partnern ein effizienteres
Überleben in ihrer ökologischen Nische.
„Unser Fund eröffnet neue Perspektiven auf die Evolution des
Magnetsinns“, sagt Chitnis. „Demnach kann diese Fähigkeit nicht nur
durch die Evolution eines einzelnen Organismus entstehen, sondern
auch aus einer langfristigen Symbiose verschiedener Mikroorganismen
hervorgehen.“ Orsi ergänzt: „Nachdem diese Art der Symbiose nun
entdeckt wurde, gehe ich davon aus, dass noch viele weitere ähnliche
Kooperationen in sauerstofffreien Umgebungen entdeckt werden und dass
diese Zusammenhänge häufiger vorkommen als bisher bekannt.“
Publikation:
M. Chitnis, L. Kaub et al.: Magnetotaxis in an anaerobic ciliate
via tripartite syntrophy. PNAS 2026
10.1073/pnas.2609513123 (nach Erscheinen des Papers)
https://orsigeomicrobiologylab.com/#
www.orsigeomicrobiologylab.com
