Vergleichende Untersuchungen zur Gravitaxis und Phototaxis bei Ciliaten

Abstract

Vier Ciliatenspezies (Ophryoglena flava, Didinium nasutum, Paramecium aurelia, Paramecium caudatum) wurden mit verhaltensphysiologischen Methoden auf ihre Reaktionen bei variablen Beschleunigungen (Parabelflüge mit Beschleunigungen von 1,8 g bis µg) sowie bei unterschiedlichen Lichtreizen (verschiedene Kombinationen aus Wellenlängen und Lichtintensitäten) untersucht. Aus den reizbedingten Veränderungen der Schwimmgeschwindigkeiten wird auf die Funktion von spezifischen Rezeptoren und Änderungen des Membranpotentials geschlossen.<br /> Alle untersuchten Arten zeigten eine eindeutige Phototaxis, die vermutlich auf zwei Mechanismen zurückzuführen ist: Photoorientierung und Photokinese. Die Photoorientierung aller Populationen war positiv, die Mehrheit der Zellen schwamm auf die Lichtquelle zu. Alle Arten zeigten ebenfalls eine lichtrichtungsabhängige Schwimmgeschwindigkeitsänderung. Diese reizrichtungsbezogene Photokinese widerspricht der üblichen Definition von Kinesen. Sie stimmt jedoch mit der Definition der Gravikinese überein, die ja ebenfalls von der Richtung des Beschleunigungsvektors abhängt. Es wird diskutiert, ob Kinesen nicht grundsätzlich richtungsabhängig sind. <br /> Die Phototaxis von Ophryoglena flava resultiert wahrscheinlich aus der Funktion einer speziellen Struktur, des Lieberkühn’schen Organells. <br /> Die schon bei mehreren Ciliaten nachgewiesene Gravitaxis wurde in Parabelflugkampagnen weiter untersucht. Die Ergebnisse stehen im Einklang mit der speziellen Statocystenhypothese. Schwellen für die Graviperzeption ließen sich für Paramecium aurelia (unter 0,53 g), Paramecium caudatum und Didinium nasutum (unter 0,75 g) bestimmen. Möglichkeiten und Grenzen einer Schwellenbestimmung der Graviperzeption bei Ciliaten in Parabelflügen werden diskutiert. So war für Ophryoglena flava mit dieser Methode keine Schwellenbestimmung möglich.<br /> Die Ausbildung von Taxien (Ergebnis von aktiven Prozessen (Kinese, Orientierung) und/oder passiver Ausrichtung) scheint prinzipiell asymmetrische Strukturen vorauszusetzen. Es ist offensichtlich, dass auch für Spezies auf einem frühen Entwicklungsstand, wie Ciliaten, die Wahrnehmung von Richtung und Intensität eines Reizes von entscheidender phylogenetischer und ökologischer Bedeutung ist.