Chronobiologie: Nicht alles dreht sich um die Sonne

27. September 2013
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Der Zeitgeber ist ein äußerer Einfluss, der auf die "innere Uhr" eines Lebewesens wirkt und veranlasst, dass die inneren Rhythmen mit der Umwelt synchronisiert werden. Im Meer stellen Tiere ihre innere Uhr jedoch auch nach dem Mond.

Zwar wurde schon in der Antike beobachtet, dass sich Meerestiere für die Fortpflanzung nach den Mondphasen richten, auf molekularer Ebene sind diese sogenannten circalunaren Rhythmen und der zugrunde liegende endogene Mechanismus – die “Monduhr” – bisher allerdings fast gänzlich unerforscht. Völlig unbekannt war insbesondere, wie diese mit der 24-Stunden (circadianen) Uhr zusammenspielen. Am Beispiel des marinen Wurms “Platynereis dumerilii” beschreiben Kristin Tessmar-Raible, Leiterin der Forschungsplattform “Marine Rhythms of Life” der Universität Wien, und ihr Team nun erstmals sowohl seine 24-Stunden-Uhr als auch seine Monduhr, und wie diese beiden Uhren miteinander interagieren.

Organismus von zwei inneren Uhren gesteuert

Die etwa drei Zentimeter großen Würmer, die am Meeresboden leben, reifen und schwimmen in Abhängigkeit vom Mond- und Sonnenzyklus an die Wasseroberfläche. Dort vollführen sie einen Paarungstanz und geben zeitgleich ihre Spermien und Eier in das Wasser ab. Dieses Phänomen der synchronisierten Fortpflanzung findet man bei vielen Meereslebewesen mit äußerer Befruchtung, etwa bei den Korallen des Great Barrier Reefs oder den Krabben der Weihnachtsinsel. Eine bisher ungeklärte Schlüsselfrage war, ob ein Organismus von einer oder von mehreren inneren Uhren gesteuert wird. Das Team um Kristin Tessmar-Raible konnte nun erstmals nachweisen, dass mindestens zwei Uhren, die circadiane und die circalunare Uhr, daran beteiligt sind. Diese Uhren beeinflussen sich sowohl auf Genregulationsebene als auch bei der Verhaltenssteuerung. Letzteres konnte auch mithilfe des technischen Setups von Andrew Straw vom Institut für Molekulare Pathologie (IMP) geklärt werden.

Wie Monduhr und 24-Stunden-Uhr interagieren

Die Ergebnisse weisen einerseits darauf hin, dass die Monduhr unabhängig von der 24-Stunden-Uhr ist, genauer gesagt vom Oszillieren der Clock-Gene. Andererseits scheint die 24-Stunden-Uhr sehr wohl von der Monduhr beeinflusst zu sein: Der Wurm ist eigentlich nachtaktiv, aber er “tagwandelt” während jener Phase des Monats, in der Vollmond wäre. “Die richtig spannende Frage ist jetzt, ob solche mehrfachen Uhren auch in anderen Tieren und dem Menschen vorhanden sind. Erste Hinweise, dass der Mondzyklus zumindest den menschlichen Schlafzyklus beeinflusst, gibt es bereits”, erklärt Juliane Zantke, Erstautorin der Studie und Doktorandin bei Kristin Tessmar-Raible, und bezieht sich auf die Publikation “Evidence that the Lunar Cycle Influences Human Sleep“. Auf diesen Erkenntnissen basierend können nun weitere Fragestellungen beantwortet werden, etwa welche einzelnen Gene und Zelltypen bei der Monduhr involviert sind und worum es sich eigentlich bei dem Mondlichtrezeptor handelt. Daran forschen Kristin Tessmar-Raible und ihr Team bereits parallel.

Originalpublikation:

Circadian and Circalunar Clock Interactions in a Marine Annelid
Juliane Zantke et al.; Cell Reports, doi: 10.1016/j.celrep.2013.08.031 , 2013

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1 Kommentar:

Für die Schlafmedizin wichtig, denn die praktische Erfahrung zeigte, dass die bisherigen wissenschaftlichen Untersuchungen einer Nicht-Beeinflussung des Rhythmus durch den Mond nicht stichhaltig sind

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