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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Bakterieller Nano-Kompass aufgeklärt |
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| | | Die Funktionsweise jenes Nano-Kompasses, mit dem Bakterien das Magnetfeld der Erde erspüren und sich danach orientieren können, haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für marine Mikrobiologie in Bremen aufgeklärt. |
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Die Erkenntnisse dürfen auch ein besseres Verständnis dafür bringen, wie sich Tiere - beispielsweise Lachse oder Tauben - am Magnetfeld orientieren, heißt es in "Nature".
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Die Studie "An acidic protein aligns magnetosomes along a filamentous structure in magnetotactic bacteria" ist als Online-Vorabpublikation in "Nature" (doi:10.1038/nature04382, 20.11.05) erschienen. |
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 Abstract der Studie |
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Im Schlamm der Meeresböden weit verbreitet |
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Bakterien, die sich nach dem Magnetfeld ausrichten, sind vor allem im Schlamm von Meeresböden weit verbreitet. Die Mikroben brauchen diesen Sinn für ihre Orientierung, wo oben und unten im Magnetfeld ist.
So können sie auch in der Dunkelheit der Tiefseeböden navigieren und jeweils jene Schicht aufsuchen, in der gerade die optimalen Bedingungen herrschen.
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Eingebaute Magneten |
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Schon länger ist bekannt, dass die Bakterien für diese Orientierung so genannte Magnetosome ein, Einschlüsse in der Zelle, die aus etwa 50 Nanometer großen Kristallen des magnetischen Eisen-Mineral Magnetit bestehen.
Allerdings müssen mehrere Magnetosome exakt in einer Linie ausgerichtet sein, sonst funktioniert der Orientierungssinn nicht.
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Rückgrat dient Orientierung |
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Die Forschergruppe um Dirk Schüler vom Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie fand bei ihren Analysen am Bakterium Magnetospirillum heraus, dass die Organismen eine bisher unbekannte fadenförmige Struktur besitzen, die sich wie eine Art Rückgrat durch die ganze Zelle zieht.
Entlang dieses Fadens orientieren sich dann die Magnetosome exakt und können so ihre Arbeit als Kompassnadel verrichten.
Für die Ausrichtung zum Faden wiederum ist ein bestimmtes Protein namens "MamJ" verantwortlich, schaltet man das dafür verantwortliche Gen aus, verlieren die Bakterien ihren magnetischen Sinn.
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3-D-Rekonstruktion eines Magnetbakteriums
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Mithilfe der Kryo-Elektronentomographie ist es möglich, Strukturen innerhalb einer intakten Zelle im schockgefrorenen Zustand (bei minus 196 Grad Celsius) mit einer Auflösung von wenigen Nanometern dreidimensional darzustellen und detailliert zu analysieren.
Das Bild zeigt die dreidimensionale Rekonstruktion des Zellinneren eines Magnetbakteriums. Die Zellmembran ist blau, die Magnetosomenkristalle rot und die umgebenden Vesikel gelb dargestellt.
Die Ansicht verdeutlicht, dass sowohl die leeren Membranvesikel als auch die "reifen" Magnetosomen wie Perlen auf einer Schnur entlang einer filamentösen Struktur (grün) aufgereiht sind, die einem Zellskelett ähnelt.
[science.ORF.at/APA/MPG, 21.11.05]
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01.01.2010 |
