Pilze und Schwerkraft: langsame Reaktion, schnelle Auffassung



Ausgangspunkt des Experiments unter Schwerelosigkeit ist die Frage, warum Pflanzen - wie etwa eine 15 Meter hohe Kiefer - nahezu "kerzengerade" in den Himmel wachsen. Die Antwort hierauf lautet: Sie nehmen das Schwerefeld der Erde wahr und richten ihre Wachstumsrichtung parallel und entgegengesetzt aus. Diesen Vorgang bezeichnet man als Gravitropismus. Zunächst muss der Schwerkraftvektor der Erde in Richtung und Stärke erkannt und dann in ein erstes physikalisches/biochemisches Signal (gravitropische Primärreaktion) übersetzt werden.

Bei den Parabelflügen wird der Frage nachgegangen, wie schnell Pflanzen auf Änderungen des Schwerkraftvektors reagieren und welche biophysikalischen Signale dabei auftreten. Um diese Vorgänge zu erhellen, wird als biologischer Modellorganismus anstatt einer langsam wachsenden Kiefer der Sporangienträger des schnell wachsenden einzelligen Pilzes Phycomyces eingesetzt. Er ist gegenüber Licht und Schwerkraft außerordentlich empfindlich. Während die gravitropische Krümmung von Phycomyces und Pflanzen relativ langsam ist (Minuten- bis Stundenmaßstab), laufen - wie bei früheren Parabelflügen entdeckt wurde - die frühen molekularen Schritte der Schwerkraftwahrnehmung quasi sofort, das heißt im Millisekunden-Maßstab, ab. Wegen der außerordentlichen Schnelligkeit, mit der die gravitropischen Primärreaktionen ablaufen, können sie während der 22 Sekunden andauernden Schwerelosigkeit, die bei einer Flugparabel herrscht, analysiert werden.

Die gravitropischen Primärreaktionen werden mit Hilfe von selbst entwickelten, hochempfindlichen Spektralphotometern bei den Flugparabeln gemessen. Während der Schwerelosigkeit und während der Hypergravitationsphase treten bei bestimmten Pigmenten Absorbtionsänderungen auf. Während bei früheren Parabelflügen Spektraländerungen im sichtbaren Bereich (400-800 Nanometer) gemessen wurden, wird auf dem Parabelflug 2005 der Infrarotbereich näher analysiert werden. Die Spektraländerungen als Reaktion der Gravitationsänderungen lassen sich während einer Flugparabel auf dem Computerbildschirm verfolgen.


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Professor Dr. Paul Galland
Universität Marburg

Fachbereich Biologie/Botanik

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Universität Konstanz

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