Gravitationsbiologie
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XENOPUS: Einfluss der Schwerelosigkeit auf die Entwicklung des Gleichgewichtssinns beim Krallenfrosch Xenopus laevis

XENOPUS
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Schon seit Jahrzehnten ist bekannt, dass sich ein zeitweiliger Aufenthalt in einer reizfreien Umgebung bei Mensch und Tier nachteilig auf die Entwicklung von Sinnesleistungen wie Sehen, Hören, Fühlen oder Riechen auswirken kann. Vor mehr als 40 Jahren hatten die Nobelpreisträger David Hunter Hubel und Torsten Nils Wiesel über Beeinträchtigungen des Sehens berichtet, wenn junge Katzen für eine gewisse Zeit ihre Umgebung nicht sehen konnten. Diese und nachfolgende Untersuchungen an anderen Sinnessystemen führten zu der Erkenntnis, dass es sogar eine kritische Zeitspanne in der Entwicklung von Mensch und Tier gibt, bei denen sich ein Reizentzug besonders nachteilig auswirkt.

Das Experiment XENOPUS soll nun zeigen, ob es diese altersabhängige Empfindlichkeit auch bei der Entwicklung des Gleichgewichtssinns gibt. Dies gelingt nur, wenn (1) der Reizentzug, hier also die Schwerelosigkeit, bei unterschiedlich alten Kaulquappen geboten wird, und (2) die Dauer der Schwerelosigkeit bei den verschiedenen Experimenten immer gleich lang ist.

In Weiterführung früherer Experimente mit Xenopus im Rahmen der Deutschen Weltraummission D2 (1993), der Shuttle-to-Mir-Mission SMM06 (1997) und der französischen Sojus-Mission Andromède (2001) ist es das 4. Mal, dass Ulmer Wissenschaftler Kaulquappen der Schwerelosigkeit aussetzen, um Auswirkungen auf den Gleichgewichtsinn zu untersuchen. Anders als bei den früheren Missionen werden diesmal Kaulquappen eingesetzt, bei denen die Entwicklung des so genannten vestibulookularen Reflexes, kurz VOR, einer durch eine Kippung des Tieres ausgelöste Augenbewegung, schon weiter vorangeschritten ist

Körper einer Kaulquappe
  Körper einer Kaulquappe

Demgegenüber waren die bisherigen Krallenfrosch-Experimente auf Embryonen und sehr junge Kaulquappen begrenzt, bei denen die Entwicklung des Gleichgewichtssinns während des Raumflugs begann. Diese Experimente zeigten deutliche Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf die Entwicklung des VORs und der Mechanismen des Schwimmens. Das Ausmaß der VOR-Änderungen war vom Alter der Kaulquappen während ihres Weltraumflugs abhängig. Zusätzlich zeigte sich aber auch eine überraschende Beziehung zwischen der Art der VOR-Veränderung und dem Auftreten einer so genannten Schwanzlordose, einer Aufwärtskrümmung des Schwanzes, die häufig nach einem Aufenthalt in der Schwerelosigkeit oder dem Ausschalten bestimmter Gene beobachtet werden kann, nie aber unter normalen Entwicklungsbedingungen.

Der Krallenfrosch steht bei dem Experiment XENOPUS gewissermaßen stellvertretend für den Menschen. Dessen Sensoren des Gleichgewichtssinns ähneln morphologisch nicht nur denen des Froschs, sondern sie lösen auch gleichartige Reaktionen der Augen aus, wenn der Mensch gekippt oder gedreht wird. Die Forschung am Krallenfrosch wird daher Erkenntnisse erbringen, die zum besseren Verständnis und einem frühzeitigen Erkennen von Erkrankungen des Gleichgewichtssystems führen.

XENOPUS:

Entwicklung des Gleichgewichtssinns beim Krallenfrosch Xenopus laevis

Forschungsgebiet:  Gravitationsbiologie
Zeitraum: Oktober 2008
Einsatzbereich:Columbus
Partner: ESA
Status:laufendes Experiment
Ansprechpartner:Prof. Dr. Eberhard Horn, Universität Ulm

Zuletzt geändert am:
16.06.2011 14:09:14 Uhr