Ein Großteil der Meereslebewesen gehört zum Plankton, also zu den Organismen, die weitgehend ohne Eigenantrieb im Wasser treiben und mit den Strömungen driften. Bakterien zeigen ein solches Verhalten, aber auch Pilze, Algen und kleine Tiere. Viele dieser Arten vollführen eine ständige Auf-und-ab-Bewegung: Sie steigen im Tagesrhythmus aus der Tiefe zur Oberfläche und sinken anschließend wieder nach unten. Ein Phänomen, das sich im Verborgenen abspielt, bei dem es sich jedoch um die größte regelmäßige Migration von Lebewesen auf unserem Planeten handeln dürfte.

Wie gelingt speziell den einzelligen Plankton-Organismen diese Wanderung? Das ist noch weitgehend ungeklärt. Denn viele von ihnen können sich nicht oder kaum aktiv bewegen. Ein Forschungsteam um Manu Prakash von der Stanford University in Kalifornien liefert jetzt Antworten darauf. Wie die Fachleute entdeckt haben, blähen sich Algen der Spezies Pyrocystis noctiluca auf das Sechsfache ihrer Größe auf, um dann wie kleine Ballons im Wasser emporzuschweben. So legen sie täglich mehrere zehn Meter zurück; umgerechnet auf die Körperlänge eines Menschen entspricht das mehreren hundert geschwommenen Kilometern. Die Forschungsgruppe berichtet darüber im Fachjournal »Current Biology« .

Pyrocystis noctiluca ist eine Algenspezies, die Fotosynthese betreibt. Unter bestimmten Bedingungen leuchtet sie grünlich blau, was als Biolumineszenz bezeichnet wird. Die Einzeller haben typischerweise einen Durchmesser von rund 100 Mikrometern (millionstel Metern) und eine Dichte, die geringfügig größer ist als die von Meerwasser. Damit würden sie immer weiter absinken. Um das zu verhindern und nahe der Oberfläche zu bleiben, wo es Licht gibt und Fotosynthese möglich ist, müssen sie hin und wieder für Auftrieb sorgen.

Wie den Algen das gelingt, beschreibt die Gruppe in ihrer Arbeit. »Wir haben herausgefunden, dass Pyrocystis-noctiluca-Zellen wie kleine U-Boote sind, die ihre Dichte so präzise kontrollieren, dass sie selbst entscheiden können, wo innerhalb der Wassersäule sie sich aufhalten«, erklärt Prakash in einer Pressemitteilung. Auf Videoaufnahmen, gefilmt durchs Mikroskop, erkannten die Fachleute, dass die Einzeller manchmal binnen weniger Minuten massiv anschwellen. Als »lebende Ballons« haben sie eine geringere Dichte als das umgebende Meerwasser, wie Laborversuche belegten. So bekommen sie Auftrieb und schweben zur Oberfläche.

Weitere Untersuchungen ergaben: Das Aufblähen gehört zum natürlichen Teilungszyklus der Algen. Sobald sich eine Zelle in zwei gespalten hat, pumpt ein bestimmtes Zellorganell, die Vakuole, reichlich Wasser aus der Umgebung in ihr Inneres und filtert es dabei. Das führt zu einem Nettoeinstrom von Süßwasser, welches eine geringere Dichte besitzt als Meerwasser. Die Zellen legen an Größe zu und steigen empor. Daraus ergibt sich eine periodische Lebensweise: An der Oberfläche betreiben die Algen Fotosynthese und produzieren Biomasse, bis sie so schwer geworden sind, dass sie absinken. In der Tiefe teilen sie sich und schwellen an, um wieder zur Oberfläche zurückzukehren. Ein solcher Zyklus dauert laut den Autoren etwa sieben Tage.