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Effizientes Nährstoff-Recycling im Riff
Tropische Korallenriffe faszinieren durch die bunte Vielfalt ihrer Bewohner. Auffallend üppig und artenreich, gedeihen sie ausgerechnet in besonders kargen Meeresregionen. Hinter dieser Paradoxie steckt nicht nur eine enge Symbiose zwischen Korallenstöcken und einzelligen Algen. Wenn es um das effiziente Recycling kostbarer Nährstoffe geht, scheinen auch Schwämme eine wichtige Rolle zu spielen. Das haben Wissenschaftler um Jasper De Goeij und Anna De Kluijver vom Königlich Niederländischen Institut für Meeresforschung in Den Burg auf Texel bei einem Forschungsaufenthalt auf Curaçao entdeckt, einer Insel der Niederländischen Antillen („The Journal of Experimental Biology“, Bd. 212, S. 3892). Aus nahegelegenen Korallenriffen holten sie einen Schwamm namens Halisarca caerulea, der dort die Wände kleiner Höhlen mit einer lebenden Schicht überzieht.
Wie auch andere Schwämme umschließt dieser Krustenschwamm ein dichtes Netz aus engen Kanälen, die sich immer wieder zu winzigen Kammern weiten. Die sogenannten Geißelzellen, die diese Hohlräume auskleiden, treiben mit ihren beweglichen Geißeln das Wasser durch den Schwammkörper und filtern Nahrhaftes heraus. Dabei handelt es sich nicht nur um Mikroorganismen und andere mikroskopisch kleine Partikeln. In Korallenriffen heimische Schwämme ernähren sich zu neunzig Prozent von organischen Substanzen, die im Wasser gelöst sind. Kein Wunder, dass ihr Appetit lange Zeit drastisch unterschätzt wurde.
Der Krustenschwamm Halisarca caerulea nimmt täglich fast die Hälfte seiner Körpermasse zu sich. Dass er dabei oft nicht einmal merklich wächst, stellte die Wissenschaftler vor ein Rätsel. Was also macht der Schwamm mit all den Nährstoffen, die er sich tagtäglich einverleibt? Größtenteils, so stellte sich heraus, gehen sie an die Geißelzellen. Diese hochspezialisierten Schwammzellen, die aufnahmebereit in den Wasserstrom hineinragen und ihn zugleich in Gang halten, erweisen sich als erstaunlich vermehrungsfreudig. Die Hälfte von ihnen spaltet sich in zwei neue Zellen auf, und dieser Teilungsprozess kann sich jeweils schon nach 5 bis 6 Stunden wiederholen. Damit übertreffen die Geißelzellen der Schwämme die meisten Bakterien ebenso wie sämtliche tierischen Gewebe, die daraufhin untersucht wurden. Rekordhalter sind bislang Epithelzellen des Mäusedarms, die sich alle 12 bis 15 Stunden teilen.
Ähnlich wie die Darmzellen lösen sich auch die ausgedienten Geißelzellen aus ihrem Zellverband. Über das Kanalsystem werden sie dann durch die Ausströmöffnungen aus dem Schwamm herausgespült. Solchen Auswurf hatten Zoologen auch früher schon bei verschiedenartigen Schwämmen beobachtet, aber stets als Überreste der Verdauung interpretiert. Im Gegensatz zu den im Wasser gelösten Substanzen lassen sich die ausrangierten Geißelzellen von vielen Riffbewohnern als Nahrung nutzen. Nach Einschätzung der niederländischen Forscher haben die Schwämme deshalb eine Schlüsselfunktion im Nährstoffkreislauf der Korallenriffe: Sie fördern ein effizientes Recycling, das Riffe zu regelrechten Oasen in einer Wasserwüste macht.
Bleibt die Frage, warum die Geißelzellen eines Schwamms so schnell ausgemustert werden. Vermutlich greift hier eine ähnliche Erklärung wie bei den ebenfalls kurzlebigen Zellen des Darmepithels: Während sie diverse Nährstoffe aufnehmen und dem Stoffwechsel zuführen, sind sie zwangsläufig auch giftigen Substanzen ausgesetzt. Darüber hinaus gilt es ständig, die Angriffe von destruktiven Viren und Mikroben abzuwehren. Diese Aufgaben sind wohl derart aufreibend, dass das komplexe Inventar der Geißelzellen schon bald verschlissen ist.
