Von Köcherfliegenlarven zu unsterblichen Nesseltieren

Forschung macht (auch) Spaß: Stefanie Kuen in Heidelberg.

Stefanie Kuen aus Tumpen erforscht Hydren aus dem Piburger See an der Uni Heidelberg

Die sessilen (=„festsitzend“) und transparenten, circa einen Zentimeter großen Süßwasserpolypen Hydren sind quasi unsterblich – sie können dissoziiert (getrennt) werden und sich trotzdem wieder völlig regenerieren. Die meisten Arten zeigen darüber hinaus keine Anzeichen von Alterung oder Tumorentwicklung. – Klingt nach einer äußerst spannenden Materie, der sich eine Forschungsgruppe der Uni Heidelberg verschreibt. Unter ihnen ist die 30-jährige Stefanie Kuen aus Tumpen, die das Thema der Embryonalentwicklung dieser Hydren zum zentralen Thema ihrer Doktorarbeit gewählt hat.

Von Elisabeth Zangerl

So könnte die Antwort auf die große Frage nach der „Unsterblichkeit“ tatsächlich in diesem Forschungsbereich, konkret bei den Stammzellen, liegen. Nicht weniger spannend ist der Lebensraum dieser zu den Cnidaria (Quallen, Seeanemonen und Korallen) zählenden Lebewesen – diese kommen unter anderem im Piburger See vor. Mit der RUNDSCHAU spricht die Biologin über höchst interessante Forschungsergebnisse und über theoretische Ansätze, die diese erforschten Fähigkeiten für die Wissenschaft mit sich bringen könnten. Das konkrete Ziel dabei ist natürlich, dadurch größere Zusammenhänge zu eruieren.

Permanente Erneuerung.

„Sie können sich ihr ganzes Leben lang erneuern, sie sind unsterblich. Die meisten Arten zeigen keine Anzeichen von Alterung oder Tumorentwicklung“, erzählt die Ötztalerin Stefanie Kuen, die sich nach dem abgeschlossenen Biologie-Studium in Innsbruck (Bachelor und Master in Zoologie) nun ihrer Doktorarbeit an der Uni Heidelberg verschreibt. Konkret in der Abteilung Molecular Evolution and Genomics, als Glied einer Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Dr. Thomas Holstein. Dabei kamen bereits höchst spannende Ansätze rund um diese einzigartigen Nesseltiere zum Vorschein: „Wir konnten in unserem Labor bereits zeigen, welche Gene während der einzigartigen Regenerationsprozesse aktiv und wichtig sind, durch welche Gene dies eher gehemmt wird und welche auch in anderen Lebewesen zu finden sind. Viele Homologe besitzt auch der Mensch. Leider geht aber mit der steigenden Komplexität des Körpers die Fähigkeit zur Regeneration zurück“, erzählt die Biologin. Mit diesem gewonnenen Wissen wird nun versucht herauszufinden, wie genau die Regenerationsfähigkeit verloren geht bzw. wie man sie wiederherstellen kann. Höchst interessant erweist sich auch die Tatsache, dass diese Lebewesen zwar Tumorgene aufweisen, diese führen jedoch zu keiner Tumorentwicklung: „Dies wirft die Frage auf, ob Hydren bessere Reparaturmechanismen haben oder bei der Genexpression weniger Fehler passieren. All dies versuchen wir zu erforschen, um damit nicht nur die Tiere, sondern größere Zusammenhänge zu verstehen“, erklärt die passionierte Biologin. Der Lebensraum dieser Hydren ist beinahe allen Seen oder langsam fließenden Gewässern, die nicht zu kalt sind, zuzuschreiben: „Ich habe schon welche in Innsbruck im Lohbach gesammelt, im Lanser See, im Alten-Rhein Gebiet in Vorarlberg – eigentlich könnte man fast jedes Seerosenblatt in Tirol umdrehen und eine Hydra darunter vermuten“, schmunzelt die Biologin, die einen besonderen Fund im Piburger See gemacht hat: „Dort hab‘ ich Hydra oligactis gefunden, die ausnahms- und interessanterweise Zeichen des Alterns zeigt.“

Erinnerung mit Köcherfliegen.

Doch wie kommt man als „Ötztaler Mädel“ auf die Idee, Hydren zu erforschen? Der Weg hin zu dieser Wissenschaft ist ein langer, eigentlich hat alles begonnen mit einer Faszination von „Köcherfliegen“ in der Kindheit der Ötztalerin. „Ich erinnere mich noch gut an eine Situation aus meiner Kindheit – damals war ich ca. neun Jahre alt und wir haben eine Wanderung inklusive Rast bei einem Hochgebirgssee gemacht. Da entdeckte ich sie: Köcherfliegenlarven – diese Tiere haben mich so fasziniert, dass ich um mich herum alles vergaß. Stunden später entdeckte mich meine Schwester noch immer an derselben Stelle sitzend mit Köcherfliegen in der Hand – da war wohl klar, dass ich meine Berufung gefunden hatte“, schmunzelt Stefanie Kuen.

Das Potenzial zur Unsterblichkeit.

Aber nun zurück ins „Hier und Jetzt“ und zur aktuellen Forschungsarbeit der Ötztalerin. Die Frage der Fragen, welches Geheimnis hinter dieser unvergleichlichen Regenerationskraft bzw. Unsterblichkeit steckt, erläutert die Expertin: „Ob sie wirklich unsterblich sind, wissen wir nicht, dafür leben Menschen nicht lange genug – aber das Potenzial dazu haben sie.“ Und: „Diese Fähigkeiten verdanken sie ihren Stammzellen, welche den Körper alle drei bis vier Wochen erneuern und niemals damit aufhören. Hydren sind einfach gebaut und dennoch so komplex.“ Und dabei verfügen diese Lebewesen über eine einzigartige Fähigkeit – so können sich diese in freier Wildbahn bei schlechten Umweltbedingungen verkapseln und wieder öffnen – sie haben auch die Fähigkeit, sich asexuell über Knospung oder sexuell fortzupflanzen. Hydren gehören zu sogenannten Modellorganismen in der molekularen Biologie, bereits vor 270 Jahren hat Abraham Trembley übrigens entdeckt, dass diese Tiere spannende Eigenschaften haben und damit eine Ära der Hydraforschung eingeleitet. Zentrales Thema der Doktorarbeit ist die Embryonalentwicklung: „Ich bin besonders an den frühen Stadien interessiert, also an der Gastrulation und der Entstehung der einzigartigen Stammzellen. Da Quallen bereits seit 600 Millionen Jahren existieren, hoffen wir, Einblicke in die frühe Entwicklung wichtiger Signalwege zu bekommen,“ erklärt Kuen. Ein wichtiger und hilfreicher Schritt wäre es mit Sicherheit, die Lebewesen unversehrt aus den Eiern zu bekommen: „Hierzu haben wir noch keine Lösung gefunden – es wäre allerdings sehr wichtig zu wissen, was in der kutikulären Phase passiert, da bereits vermutet wird, dass die Entstehung der Stammzellen während dieser Zeit erfolgt“, erklärt die Ötztalerin, die sich bereits bei ihrer Masterarbeit den Hydren verschrieb (Thema: Tumorgene).

Wissen in praktikablen Zusammenhang bringen.

Das Forschungsprojekt bzw. das Doktorat dauert im Schnitt drei Jahre, meist etwas länger. Die Ötztaler Biologin steckt sich dabei hohe Forschungsziele: „Mein Ziel wäre es, in dieser Zeit zu zeigen, wie sich diese sehr alten Tiere entwickeln sowie Parallelen zwischen den verschiedenen embryonalen Entwicklungsformen. Außerdem möchte ich die Evolution der Stammzellen besser verstehen und dieses Wissen vielleicht auch in einen praktikableren Zusammenhang bringen.“

Diese Hydra wurde genetisch manipuliert, ihr Gewebe leuchtet permanent „grün“. Foto: Stefanie Kuen
Stefanie Kuen im Labor der Universität in Heidelberg. Fotos: Theresa Bentele

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