Überleben in extremer Kälte: Ursprünge des tierischen Frostschutzmittels enthüllt!
Die Fähigkeit bestimmter Tiere, in Eis und Schnee zu überleben, beruht auf speziellen Gefrierschutzproteinen, die, wie Wissenschaftler herausgefunden haben, viel früher entstanden sind als bisher angenommen.
Frostschutzproteine entwickelten sich viel früher als bisher angenommen und entstanden zuerst in einem winzigen insektenähnlichen Tier, das Sie wahrscheinlich in Ihrem Garten finden können, haben Forscher herausgefunden.
Die Fähigkeit, Zellschäden bei extremer Kälte zu verhindern, hat sich mehrfach unabhängig voneinander bei bestimmten Fischen, Insekten und Spinnen entwickelt. Diese einzigartige Fähigkeit wird durch spezielle Proteine verliehen, die sich an Eiskristalle in den Zellen binden und sie daran hindern, zu wachsen und in einer Weise zu rekristallisieren, die tödlich ist.
Wissenschaftler glaubten bisher, dass diese Proteine innerhalb der letzten 40 Millionen Jahre entstanden sind. Neue Forschungsergebnisse, die in Scientific Reports veröffentlicht wurden, zeigen jedoch, dass sie mindestens zehnmal so alt sind und vor etwa 400 Millionen Jahren in gewöhnlichen Gliederfüßern, den sogenannten Springschwänzen, entstanden sind.
Ein Frühling im evolutionären Schritt
Am Ende des Ordoviziums, vor etwa 450 Millionen Jahren, war die Erde ein klebriges, feuchtes, ozeanisches Paradies, das von seltsamen und wunderbaren Lebewesen bewohnt wurde, die den Sprung ans Land noch nicht geschafft hatten.
Doch das sollte sich bald darauf ändern, als die globalen Temperaturen sanken und die Eiskappen zu wachsen begannen. Die Folge war das zweitgrößte Massenaussterben der Geschichte, das die Hälfte allen Lebens auf der Erde auslöschte. In dieser neuen Welt aus Eis und Schnee gab es ein Tier, das sich durchsetzte: der einfache Springschwanz, der sich an die kältere Umgebung anpasste, indem er das erste Gefrierschutzprotein entwickelte.
Für die Studie wurden Springschwänze aus arktischen Gebieten gesammelt und in Petrischalen im Labor gehalten. Dann wurde eine Reihe von molekularen Experimenten durchgeführt, um herauszufinden, wann die Tiere das eisabstoßende Protein zum ersten Mal entwickelt haben, was auf das Ordovizium eingegrenzt werden konnte.
"Wir wussten, dass sich Frostschutzproteine im Laufe der Evolutionsgeschichte mehrmals unabhängig voneinander entwickelt haben", sagt Martin Holmstrup, Mitautor der Studie und Professor am Department of Ecoscience der Aarhus University. "Fische haben sie. Insekten haben sie. Einige Spinnen haben sie. Aber bis wir diese Ergebnisse sahen, wussten wir nicht, dass sie sich so früh in der Tierwelt entwickelt haben."
Was sind Springschwänze, und wo leben sie?
Springschwänze sind winzige, weniger als 7 mm lange Tiere, die wie Insekten aussehen, aber eigentlich einen eigenen Zweig im Stammbaum der Evolution haben. Es gibt über 9.000 verschiedene Springschwanzarten, die fast überall auf der Welt vorkommen, auch in deinem Garten.
Ihren Namen haben sie von ihren gegabelten Schwänzen, die sie wie Katapultstangen unter ihren Körper halten. Wenn sie losgelassen werden, katapultiert das das Tier bis zu 10 cm in die Luft und hilft ihnen, Raubtieren wie Spinnen zu entkommen.
Springschwänze sind vor allem in der Arktis verbreitet, wo sie aufgrund des Fehlens zahlreicher natürlicher Fressfeinde oder Konkurrenten gut gedeihen. In der Regel leben sie in den oberen Schichten des Bodens oder der Laubstreu. Sie ernähren sich von mikroskopisch kleinen Pilzen, Bakterien und anderen Mikroorganismen und verbessern das Ökosystem durch das Recycling von Nährstoffen.