Charakterisierung einer unbekannten Spezies von Planarien

von Lena Stolle (17, Sächs. Landesgymnasium St. Afra zu Meißen)

Kategorie: Biologie 2013
Betreuer: Thomas Klein (Sächs. Landesgymnasium St. Afra zu Meißen), Dr. Jochen Rink
Wettbewerbsart: Jugend forscht

Gewonnene Preise:
  • 2. Platz im Landeswettbewerb
  • Regionalsieger
  • Sonderpreis "Papermint" im Regionalwettbewerb

Für die Erforschung von Regenerationsprozessen werden Plattwürmer aufgrund ihres hohen Vermögens, fehlendes Gewebe selbst zu ersetzen, schon seit einigen Jahrhunderten untersucht. Die Erkenntnisse, die aus dieser Forschung gewonnen werden, könnten zukünftig großen Einfluss auf neue Behandlungsmethoden in der Medizin haben.

In der Regel läuft der Regenerationsprozess bei Plattwürmern wie folgt ab: bei einer Verletzung des Körpers und dem damit einhergehenden Verlust von Haut und Gewebe, legt sich die angrenzende Epidermis über die Wunde und verschließt diese. Daraufhin bildet sich das Blastem, eine gewölbte Masse aus unspezialisierten Zellen, an der Epidermis. Aus diesem Zellzusammenschluss können nun Zellen beliebiger Gewebetypen entstehen. Mit ihnen können fehlende Körperteile ersetzt werden1. Für den Vorgang der Differenzierung, und damit einer Spezialisierung, müssen sich die Zellen mindestens einmal teilen2.

Anlass zu dieser Arbeit war die Entdeckung einer bisher nicht eingeordneten Spezies der Gattung Polycelis 2011 in Nottingham und damit verbundene Beobachtungen zu deren Aussehen und Regenerationsvermögen. Diese Arbeit ist der Versuch einer Charakterisierung dieser Spezies. Aufgrund der äußeren Merkmale der hier untersuchten Spezies, nämlich der großen Zahl an Augen, kann die untersuchte Spezies bereits in die Gattung der Polycelis eingeordnet werden.

Folgende Fragen sollten im Rahmen der Arbeit beantwortet werden:

1. Welche anatomischen Merkmale weißt die Spezies auf?

2. Wie hoch ist deren Regenerationsvermögen?

3. Welche Besonderheiten weist das Genmaterial auf?

4. Kann die Spezies als neue Spezies klassifiziert werden?

Durch gezielte Untersuchungen bestimmter Merkmale wie ihrer Anatomie, Regenerationsfähigkeiten und ihres Karyotyps wurde ein Profil dieser Individuen erstellt. Dafür wurde das Körperlängen-Augenzahl-Verhältnis bestimmt und das Regenerationsvermögen untersucht. Mithilfe der immuncytochemischen Färbung sollten außerdem Aussagen über die Verknüpfungen des Nervensystems getroffen werden können. Ferner fanden Untersuchungen des Genmaterials statt. Folgende Ergebnisse wurden im Rahmen dieser Arbeit erzielt:

1. Die untersuchte Spezies weißt typische anatomische Merkmale der Polycelis auf. Die Augenzahl wächst während des Wachstumsprozesses. Größere Würmer haben mehr Augen.

2. Die untersuchte Spezies regeneriert am hinteren Körperende nicht.

3. Der ermittelte Chromosomensatz einer Zelle besteht aus acht bzw. zwölf Chromosomen. Diese Ergebnisse wurden allerdings noch nicht durch wiederholte Zählungen verifiziert. Das weist auf eine neue Spezies hin.

4. Der Karyotyp (di- und triploid mit n = 4) und das experimentell bestimmte Regenerationsvermögen, deuten auf das Vorliegen einer neuen Polycelis-Art hin. Die Würmer sind unfähig, bei einem Verlust des Vorderteils von circa 45% in Bezug auf den gesamten Körper, einen vollständigen Wurm zu regenerieren. Aufgrund des unterschiedlichen Regenerationsvermögens kann ein Vergleich auf molekularer Ebene dieser Art mit dem Standardmodell, der Schmidtea Mediterranea, helfen, die komplexen Vorgänge der Regeneration zukünftig noch besser zu verstehen.

Charakterisierung einer unbekannten Spezies von Planarien