News: Gift im Zahn
Schwermetalle tauchen häufiger bei Lebewesen auf, aber größere Mengen Kupfer sind schon ungewöhnlich. Doch ein mariner Wurm lagert das giftige Element in seine Zähne ein.
© University of California, Santa Barbara (Ausschnitt)
Er sieht schon etwas merkwürdig aus, der Wurm namens Glycera dibranchiata: ein fast 40 Zentimeter langer roter Schlauch, an dessen Ende vier kranzartig angebrachte Zähne lauern. Normalerweise verbirgt er diese Fangzähne. Wittert er jedoch Beute, dann stülpt der zur Klasse der Polychaeten gehörende Glyzerinwurm seine Zähne aus, krallt sich an seinem Opfer fest und injiziert ein tödliches Gift. Da seine Haut fast durchsichtig ist, schimmert die durch Hämoglobin rot gefärbte Körperflüssigkeit durch – daher auch sein englischer Name bloodworm.
Und die vier Fangzähne des Wurms haben es in sich, wie sich jetzt zeigte. Bereits vor zwanzig Jahren bemerkten Wissenschaftler einen ungewöhnlich hohen Kupfergehalt in den Tieren von bis zu 13 Prozent der Frischmasse. Um dem Wurm näher auf den Zahn zu fühlen, verließ Helga Lichtenegger ihre Wirkungsstätte an der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und ging zur Arbeitsgruppe von Herbert Waite an der University of California in Santa Barbara. Die elektronenmikroskopischen Untersuchungen der Forscher brachten es schließlich an den Tag: Das Kupfer verbirgt sich tatsächlich in den Zähnen von Gylcera dibranchiata.
Die Würmer haben das Element als Atakamit (Cu2(OH)3Cl) in ihre Zähne eingebaut. Das Mineral liegt als hoch organisierte polykristalline Fibrillen vor, die in einer Proteinmatrix eingebettet sind. Die Proteine bestehen wiederum im Wesentlichen aus zwei Aminosäuren: Glycin und Histidin. Letztere kennen Biochemiker als Bindungstelle für Schwermetalle in Metalloenzymen, zu denen auch wichtige Enzyme der Atmungskette gehören. In höheren Konzentrationen ist Kupfer jedoch giftig, und dennoch werden die Würmer mit dem Schwermetall fertig.
Wie sie das machen, bleibt den Wissenschaftler rätselhaft. Auch können sie sich nicht erklären, wie die Würmer das Kupfer, das im Meerwasser nicht gerade in hohen Konzentrationen vorliegt, so stark anreichern können.
Die Vorteile des Schwermetalls für die Tiere scheinen jedoch offensichtlich: Zunächst können sie mit dem Atakamit ihre Zähne härten. Sie erreichen dabei zwar nicht den Härtegrad vom Zahnschmelz der Wirbeltiere, die Zähne sind jedoch gegen Abnutzungserscheinungen im täglichen Gebrauch immer noch leidlich gut gefeit.
Außerdem könnte das Metall als Katalysator dienen: Vermutlich wandeln die Würmer mit dem Kupfer eine nicht toxische Vorstufe ihres Giftes in eine tödliche Waffe um, sobald sie mit ihren Zähnen ihre Beute packen.
Und die vier Fangzähne des Wurms haben es in sich, wie sich jetzt zeigte. Bereits vor zwanzig Jahren bemerkten Wissenschaftler einen ungewöhnlich hohen Kupfergehalt in den Tieren von bis zu 13 Prozent der Frischmasse. Um dem Wurm näher auf den Zahn zu fühlen, verließ Helga Lichtenegger ihre Wirkungsstätte an der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und ging zur Arbeitsgruppe von Herbert Waite an der University of California in Santa Barbara. Die elektronenmikroskopischen Untersuchungen der Forscher brachten es schließlich an den Tag: Das Kupfer verbirgt sich tatsächlich in den Zähnen von Gylcera dibranchiata.
Die Würmer haben das Element als Atakamit (Cu2(OH)3Cl) in ihre Zähne eingebaut. Das Mineral liegt als hoch organisierte polykristalline Fibrillen vor, die in einer Proteinmatrix eingebettet sind. Die Proteine bestehen wiederum im Wesentlichen aus zwei Aminosäuren: Glycin und Histidin. Letztere kennen Biochemiker als Bindungstelle für Schwermetalle in Metalloenzymen, zu denen auch wichtige Enzyme der Atmungskette gehören. In höheren Konzentrationen ist Kupfer jedoch giftig, und dennoch werden die Würmer mit dem Schwermetall fertig.
Wie sie das machen, bleibt den Wissenschaftler rätselhaft. Auch können sie sich nicht erklären, wie die Würmer das Kupfer, das im Meerwasser nicht gerade in hohen Konzentrationen vorliegt, so stark anreichern können.
Die Vorteile des Schwermetalls für die Tiere scheinen jedoch offensichtlich: Zunächst können sie mit dem Atakamit ihre Zähne härten. Sie erreichen dabei zwar nicht den Härtegrad vom Zahnschmelz der Wirbeltiere, die Zähne sind jedoch gegen Abnutzungserscheinungen im täglichen Gebrauch immer noch leidlich gut gefeit.
Außerdem könnte das Metall als Katalysator dienen: Vermutlich wandeln die Würmer mit dem Kupfer eine nicht toxische Vorstufe ihres Giftes in eine tödliche Waffe um, sobald sie mit ihren Zähnen ihre Beute packen.
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