Die Schalenamöbe Paulinella chromatophora

[Bernd]

Liebes Forum,

Während der „Kornrade“ hatte ich am letzten Wochenende aus dem großen Teich im Botanischen Garten Darmstadt eine Wasserprobe entnommen. Auf der Oberfläche des Teichs schwammen zahlreiche braune Flocken, die auf ein reichliches Vorkommen von Kieselalgen hindeuteten. Bei der mikroskopischen Untersuchung der Probe wurde diese Vermutung bestätigt. Es fanden sich aber auch viele Exemplare von der Schalenamöbe Paulinella chromatophora.

P. chromatophora ist das einzige Tier, das sich ausschließlich durch Photosynthese ernährt. Die Aufnahme von Nahrung ist nie beobachtet worden. Im Zellinneren liegen zwei von Blaualgen abstammende Chromatophoren, die außerhalb von P. chromatophora nicht lebensfähig sind, weil sie einen signifikanten Teil ihres Genoms an den Zellkern der Amöbe abgegeben haben. Somit entsprechen diese Chromatophoren den Chloroplasten der Pflanzen. Da P. chromatophora ihre Chromatophoren erst vor ca. 100 Mio. Jahren erworben hat, ist diese Amöbe zu einem Modellorganismus der Evolutionsforschung geworden.

Alles Wichtige über die Morphologie von P. chromatophora (Filiopodien, Zellkern, kontraktile Vakuole, Aufbau der Schale aus 5 Reihen sechseckigen Kieselsäure-Platten) findet sich in der äußerst präzisen und weitsichtigen Erstbeschreibung: Lauterborn, R. (1895) Protozoenstudien. II. Paulinella chromatophora nov. gen. nov. spec, ein beschalter Rhizopode des Süßwassers mit blaugrünen chromatophorenartigen Einschlüssen. Zoologischer Anzeiger 59, 537-544, Tafel 30. Die Arbeit ist frei zugänglich: http://www.biodiversitylibrary.org/bibl ... 2#/summary

Einen recht aktuellen Überblick über die Bedeutung von P. chromatophora für die Evolutionsforschung und Endosymbiontentheorie bietet Nowack, E. C. M. (2014) Paulinella chromatophora – rethinking the transition from endosymbiont to organelle. Acta Soc Bot Pol 83(4):387–397. Auch diese Veröffentlichung ist frei zugänglich: https://pbsociety.org.pl/journals/index ... 2014.049/0

Eine Beschreibung von P. chromatophora inklusive einer Kopie der Originalabbildungen von Lauterborn wurden hier im Forum vor einiger Zeit von Holger Adelmann veröffentlicht: http://www.mikroskopie-forum.de/index.p ... 7#msg38197

Bild 1 – 3: P. chromatophora mit den blaugrünen Chromatophoren



Bild 4: Der optischer Querschnitt zeigt den Aufbau der Schale aus 5 Reihen von Platten und die kreisrunden Chromatophoren

Bild 5 & 6: Zellteilung. Man beachte die Zellkerne


Bild 7: Fokus auf die Zelloberfläche. Hier sind die Filopodien und der Aufbau der Schale aus sechseckigen Platten zu sehen.


Viele Grüße
Bernd

[MartinKreutz]

Hallo Bernd,

ganz tolle Aufnahmen von dieser winzigen Schalenamöbe, die ich leider selber noch nie gefunden habe. Es war mir bisher auch nicht bekannt, dass Paulinella sich ausschließlich über seine Chromatophoren ernährt und dass es sich um die einzige tierische Lebensaform handelt, bei der das so ist. Das muss man sich erstmal bewusst machen! Tatsächlich fällt mir beim groben durchscannen der Viecher, die ich so kenne, kein weiteres Beispiel ein. Paulinella besitzt ja zwei der symbiontischen Blaualgen. Ich nehme an, dass eine bei der Teilung der Tochterzelle übergeben wird und die solo verbliebenen Zellen sich jeweils neu Teilen. Oder werden erst 4 Zellen in der Mutterzelle gebildet, von denen zwei übergeben werden? Konntest Du einen solchen Zustand beobachten?

Martin

[Bernd]

Hallo Martin,

laut Literatur bekommt bei der Teilung die Tochterzelle einen Chromatophor von der Mutterzelle mit. Anschließend teilen sich die Chromatophoren, so daß jede Zelle wieder zwei Stück enthält. Bei den beiden von mir fotografierten Tieren sind je zwei Chromatophoren pro Zelle zu sehen. Sie hatten sich also bereits geteilt.

Viele Grüße
Bernd

[Eckhard]

Hallo Bernd,

Sehr schöne Aufnahmen von der Teilung.

Das Paulinella nur von der Photosynthese lebt, war mir unbekannt. Amphitrema wrightianum hat Zoochlorellen und "frisst" nicht im klassischen Sinn, sondern nimmt Nährstoffe über Osmose auf. Das die Filopodien bei Paulinella nur der Fortbewegung dienen, finde ich doch erstaunlich.

Herzliche Grüße
Eckhard

[Ole]

Hallo Bernd,

vielen Dank für diesen schönen, hochinteressanten Beitrag. Ich habe ihn als Ausgangspunkt für eine Literaturrecherche genutzt und habe viel dazu gelernt. Mir war überhaupt nicht bewusst, dass bei Paulinella chromatophora ein Fall von Endocytobiose von Cyanobakterien vorliegt, der unabhängig von der Aufnahme von Cyanobakterien und damit der Bildung von Chloroplasten in der Stammlinie u.a. der grünen Pflanzen stattgefunden hat. Ich würde diese Amöbe ja nun gerne mal selbst finden ...

Viele Grüße

Ole