Australische Biologen haben eine zusätzliche Art der Korallenzucht entdeckt • Elena Naimark • Science News zu "Elementen" • Embryologie, Biologie

Australische Biologen haben eine zusätzliche Art der Korallenzucht entdeckt

Koralle Acropora Millepora – ein langjähriger und gründlich erforschter Bewohner des Great Barrier Reef. Es überrascht aber auch Wissenschaftler. Der abgerundete Körper zwischen zwei Korallenzweigen ist ein Bündel aus Eiern und Sperma. Bild von www.secore.org

Die Sturmbedingungen an den Küsten des Ozeans, wo die Korallen leben, sind nicht nur ein Faktor der Instabilität, der die Sterblichkeit dieser Kreaturen erhöht. Sie tragen auch zu einer Zunahme der Korallenlarven bei. Die Wellen brechen die Embryonen in getrennte Blastomere, und aus jedem Blastomer entwickelt sich eine unabhängige Larve. Diese zusätzliche Möglichkeit erhöht die Anzahl der Nachkommen um das Zwei- bis Vierfache, und die Überlebenschancen und das Absetzen der Larven an einem geeigneten Ort erhöhen sich um den gleichen Betrag. Wahrscheinlich waren es genau die Anpassungen an die verschiedenen Vermehrungen der Jungtiere, die den Korallen ein so erfolgreiches Überleben in den instabilen Bedingungen der Sturmzonen und der evolutionären Langlebigkeit ermöglichten.

Wie Sie wissen, reproduzieren sich Korallen sexuell und asexuell. Oozyten und Spermien reifen im Endoderm und werden ins Wasser abgegeben. Gleichzeitig ist die Freisetzung von Sexualprodukten synchronisiert um die Jahreszeit und die Mondphase: Aller Wahrscheinlichkeit nach reagieren die Korallen auf eine bestimmte Wellenlänge im blauen Bereich und der Temperatur des Wassers.Die Synchronisation der Fortpflanzung in Jahreszeiten und Mondphasen ist nicht nur charakteristisch für Korallen, sondern auch für viele andere Meerestiere (zum Beispiel sind die Forscher des marinen Lebens des Weißen Meeres mit genialen Brutmustern vertraut): Beim ersten Vollmond im Juli steigen diese eindrucksvollen Polychaeten im Chor an die Oberfläche und, wie Seeschlangen durch das Wasser gleitend, strahlen sie die sexuellen Produkte aus.

Korallen säen gleichzeitig Gameten ins Wasser (rosa Cluster) auf der linken Seite), bilden Bündel von Eiern und Sperma. In jedem Bündel sind 5-10 Eizellen und Tausende von Spermien (abgerundete Bänder sind auf dem Foto vergrößert) auf der rechten Seite). Bild von www.secore.org

Das befruchtete Ei schwimmt in Wasser und bildet nach mehreren aufeinander folgenden Aufspaltungen die Blastula, dann die Gastrula und schließlich die Planula-Larve. Diese Larve ist bewimpft und beweglich. Sie sinkt auf den Boden und wenn sie es schafft, an einen Ort zu kommen, wo es ein geeignetes Substrat für die Befestigung gibt, geht sie durch Metamorphose und verwandelt sich in einen Polyp. Nachdem ein Polyp sich asexuell vermehren kann, entstehen immer mehr neue Korallen. So entsteht eine modulare permanente Kolonie – also zdas besteht aus starr verbundenen genetisch einheitlichen Organismen (unterscheiden jetzt zwischen modularen und kolonialen Organismen, die letzteren bestehen aus lose verbundenen verschiedenen Individuen). Planula gilt als Siedlungsstufe, da durch die Freisetzung einer großen Anzahl solcher Larven neue Lebensräume entstehen.

Das Schema der Erfahrung mit Polypen. Die erste Spalte (ganz links) – ein-, zwei- und vierzellige Embryonen. Es folgt eine Transfusion von einem Aquarium in ein anderes aus einer Höhe von dreißig Zentimetern – das ist eine Nachahmung eines Sturms mittlerer Stärke. Zweite Spalte – zerfallene Zellen von Embryonen unterschiedlicher Größe. Dritte Spalte – ein neuer Anfang einer unterbrochenen Entwicklung. Die folgenden Spalten zeigen, dass bis zum Ende der Gastrulation ein unterschiedlicher Anteil der Embryonengrößen beobachtet wird. Letzte Spalte – junge Polypen nach Metamorphose, die Proportionen der Größe sind erhalten. Bild von zusätzlichen Materialien zu dem diskutierten Artikel in Wissenschaft

Australische Wissenschaftler vom Institut für Meereswissenschaften (Australian Institute of Marine Science, AIMS) haben eine interessante Ergänzung zum klassischen System des Alterns von Korallengenerationen gemacht.Sie beobachteten eine andere asexuelle Reproduktionsmethode im experimentellen Aquarium neben gewöhnlichem Knospen. In Aquarien wuchsen sie 7 Kolonien von Korallen Acropora Millepora. Korallen produzierten Eier und begannen mit der Befruchtung nach der Befruchtung. Nach drei Stunden bestand die Mehrzahl der Blastuli – die Frühstadien der zerdrückenden Eier – aus 2, 4 oder 8 Zellen. Und dann machten die Forscher ein einfaches Experiment: Das Wasser, das diese Embryonen (genauer: Blastula) enthielt, wurde von einem Aquarium in ein anderes übertragen. So wurden Blastula den üblichen natürlichen Bedingungen ausgesetzt – es war ein Analogon einer kleinen oder mittleren Welle auf See. Die meisten blastuli spalten sich in einzelne Zellen oder Fragmente von zwei bis vier Zellen.

Hier ist eine besondere Besonderheit der Korallen betroffen – das Fehlen einer dichten Schale im Ei. Gäbe es eine solche Hülle, dann hätten keine Wellen und Winde die Integrität dieser Embryonen zerstören können. Dennoch blieb jedes einzelne Fragment der Blastula normal entwickelt. Sie unterschieden sich von gewöhnlichen Larven nur durch ihre Größe. Bei gleichmäßiger Entwicklung betrug die durchschnittliche Eigröße etwa 440 Mikron, der Blastomendurchmesser von Zwei- und Vierzell-Blasulas 313 und 227 Mikron.die Größe der beweglichen Larven nach dem Ende der Gastrulation und der Schließung des Blastopors – und dies geschieht am 7. Entwicklungstag – ist ungefähr gleich der Größe der befruchteten Eier, also ungefähr 440 Mikron. Nach dem experimentellen "Sturm" erwiesen sich die sich bewegenden Larven als drei Größenklassen – 440, 344 und 267 Mikrometer. Es ist klar, dass die Probe zusammen mit normalen Larven aus zwei- und vierzelligen Blastomeren bestand. Larven aller Größen gingen mit derselben Effizienz durch Metamorphose: etwa 80% von ihnen verwandelten sich in kleine Polypen von drei Größenklassen – 866, 568 und 406 Mikron. Nachdem diese Polypen photosynthetisierende Symbionten adaptiert hatten, wurden ihre Größen allmählich ausgeglichen.

Juvenile Korallen Entwicklungsstadien Acropora millipora. A – die anfängliche Mischung von Embryonen vor Beginn des Experiments, drei Stunden nach der Befruchtung. B – einzelne Blastomere nach Nachahmung eines Sturms. C – viertägige Embryonen von drei Größenklassen. D – Sechs-Wochen-Polypen mit Symbionten. Maßstabsbalkenlänge 0,5 mm. Bild aus dem Artikel in der Diskussion Wissenschaft

Viele Tiere sind in der Lage, eine normale Entwicklung von individuellen Blastomeren fortzusetzen, insbesondere wenn die Trennung in solch frühen Stadien auftritt. Aber nur Korallen haben diesen riskanten Weg zu ihrem Vorteil genutzt, indem sie die dichte Eierschale losgeworden sind.Die Korallen der Familien Acroporidae, Faviidae, Mussidae, Fungidae und Occulinidae sind an diese Multiplikation der Anzahl der Nachkommen angepasst. Auf diese Weise verdoppeln oder vervierfachen sie die Anzahl der Nachkommen und verdoppeln oder vervierfachen die Überlebens- und Umsiedlungschancen. Es ist möglich, dass die Fülle der Nachkommen, die auf allen möglichen Wegen erreicht wurde, ihre Fähigkeit zur Anpassung an die instabilen Bedingungen der Sturmzonen und dementsprechend die evolutionäre Widerstandsfähigkeit bestimmten.

Quelle: A.J. Heyward, A.P. Negri. Turbulenz, Spaltung und der nackte Embryo: Ein Fall für Korallenklone // Wissenschaft. 2. März 2012. V. 335. P. 1064.

Elena Naimark


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