News: Elefanten auf dem Küchentisch
So klein und doch so stabil: Die einzelligen Kieselalgen haben sich im evolutionären Wettkampf mit ihren Fressfeinden einen erstaunlich widerstandsfähigen Panzer zugelegt.
© R. Crawford, Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (Ausschnitt)
Sie sind so winzig, dass sie nur unter dem Mikroskop zu sehen sind, ihre Kolonien hingegen erstrecken sich mitunter über viele Kilometer Ozean. Die Rede ist von Diatomeen oder Kieselalgen, winzigen, meist weniger als 0,1 Millimeter großen, einzelligen Wesen, die seit Ende der Kreidezeit überaus erfolgreich sind und heute mit wenigstens 10 000 Arten etliche Algenblüten dominieren.
Dabei sind die Kieselalgen begehrtes Futter – und zwar für planktonische Räuber, die kaum größer sind als sie selbst, genauso wie für Plankton fressende Wale. Dass sie dennoch so erfolgreich und so weit verbreitet sind, haben die Einzeller nach Ansicht von Forschern um Christian Hamm vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven vor allem dem Umstand zu verdanken, dass sie sich im Laufe der Evolution ein überaus kräftiges Gehäuse zulegten. Ihrer beiden Silikatschalen wegen können sie nicht nur manche Darmpassage unverdaut überstehen, an ihnen beißen sich kleinere Räuber sogar die Zähne aus.
Vermutlich befanden sich die Feinde der Kieselalgen, etwa die millimetergroßen Ruderfußkrebse, im Laufe ihrer Lebensgeschichte in einem steten Wettkampf um Aufrüstung, und während dort die Kiefer und Zähne bedrohlich wuchsen, wurden hier die Panzer härter und statisch immer ausgefeilter.
Wie stabil der Diatomeenpanzer schließlich wurde, offenbart sich unter dem Mikroskop der Forscher, wenn sich der durchscheinenden und filigran anmutenden Zelle von der Seite eine haarfeine Nadel aus Glas nähert, die gepanzerte Alge an den Rand des Objektträgers drückt, deformiert und schließlich zerdrückt.
Bevor die Zelle ihr Leben aushaucht, zeigt sie, wie elastisch ihre winzigen Silikatgehäuse sind. Mithilfe von Computersimulationen fanden die Forscher heraus, dass die raffinierten Strukturen in Leichtbauweise so biegsam sind wie menschliche Knochen. Die an rippenverstärkte Lochbleche aus dem Flugzeugbau anmutenden Zellen sind extrem leicht und zugleich stabil. Würde man die gleiche Silikatmenge in eine schlichte Kugelform bringen, wäre ihre Stabilität um 60 Prozent geringer als die einer lebenden Diatomeenzelle.
Am Ende gibt im Crashtest aber auch das stabilste Diatomeengehäuse nach. Immerhin macht dabei etwa die 30 Mikrometer große Fragilariopsis kerguelensis ihrem Namen keine Ehre: Das haardicke Geschöpf zerbricht erst bei einer ganz und gar nicht fragilen Belastung von 730 Mikronewton. Und das entspricht einer Belastung von über 700 Tonnen pro Quadratmeter - oder hundert ausgewachsenen Elefanten auf dem Küchentisch.
Dabei sind die Kieselalgen begehrtes Futter – und zwar für planktonische Räuber, die kaum größer sind als sie selbst, genauso wie für Plankton fressende Wale. Dass sie dennoch so erfolgreich und so weit verbreitet sind, haben die Einzeller nach Ansicht von Forschern um Christian Hamm vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven vor allem dem Umstand zu verdanken, dass sie sich im Laufe der Evolution ein überaus kräftiges Gehäuse zulegten. Ihrer beiden Silikatschalen wegen können sie nicht nur manche Darmpassage unverdaut überstehen, an ihnen beißen sich kleinere Räuber sogar die Zähne aus.
Vermutlich befanden sich die Feinde der Kieselalgen, etwa die millimetergroßen Ruderfußkrebse, im Laufe ihrer Lebensgeschichte in einem steten Wettkampf um Aufrüstung, und während dort die Kiefer und Zähne bedrohlich wuchsen, wurden hier die Panzer härter und statisch immer ausgefeilter.
Wie stabil der Diatomeenpanzer schließlich wurde, offenbart sich unter dem Mikroskop der Forscher, wenn sich der durchscheinenden und filigran anmutenden Zelle von der Seite eine haarfeine Nadel aus Glas nähert, die gepanzerte Alge an den Rand des Objektträgers drückt, deformiert und schließlich zerdrückt.
Bevor die Zelle ihr Leben aushaucht, zeigt sie, wie elastisch ihre winzigen Silikatgehäuse sind. Mithilfe von Computersimulationen fanden die Forscher heraus, dass die raffinierten Strukturen in Leichtbauweise so biegsam sind wie menschliche Knochen. Die an rippenverstärkte Lochbleche aus dem Flugzeugbau anmutenden Zellen sind extrem leicht und zugleich stabil. Würde man die gleiche Silikatmenge in eine schlichte Kugelform bringen, wäre ihre Stabilität um 60 Prozent geringer als die einer lebenden Diatomeenzelle.
Am Ende gibt im Crashtest aber auch das stabilste Diatomeengehäuse nach. Immerhin macht dabei etwa die 30 Mikrometer große Fragilariopsis kerguelensis ihrem Namen keine Ehre: Das haardicke Geschöpf zerbricht erst bei einer ganz und gar nicht fragilen Belastung von 730 Mikronewton. Und das entspricht einer Belastung von über 700 Tonnen pro Quadratmeter - oder hundert ausgewachsenen Elefanten auf dem Küchentisch.
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