Analyse physiologischer Funktionen des Zooplanktons

Im Mittelpunkt dieser Untersuchungen stehen die für Ökologie und Toxikologie wichtigen Cladoceren (Daphnien). Dabei werden mit optischen Methoden physiologische Vitalprozesse dieser Tiere untersucht. Es kommen konfokale Lasermikroskopie, Videomikroskopie, Mikrospektralphotometrie, Fluorimetrie, Phosphorimetrie und digitale Bildverarbeitung zum Einsatz. Im Mittelpunkt stehen die Gasaustausch- und Gastransportprozesse (Atmung, Kreislauf, Blutfunktionen) sowie Osmoregulation, Säure-Basenhaushalt und Stoffwechsel. Ein besonderer Schwerpunkt dabei sind die Struktur-Funktionsbeziehungen des Atmungsproteins, des hochaggregierten Daphnien-Hämoglobins (Hb; ca. 500000 Da). Einerseits werden funktionale Aspekte der Interaktionen von Molekül und Tier untersucht: in vivo und in vitro Sauerstoffbeladung, Einfluß von Modulatoren, Rolle physiologischer Faktoren (Sauerstoffpartialdruck, pH, Hb-Konzentration, Perfusion), Hb-vermittelter Sauerstofftransport und Zellstoffwechsel (zelluläre NADH-Fluoreszenz) sowie Adaptations- und Evolutionsaspekte (Analyse der Daphnienhämoglobine verschiedener Arten).

Die funktionellen Untersuchungen werden wesentlich erweitert durch Strukturanalysen: Proteinbiochemische Charakterisierung des Hb (Eigenschaften des gereinigten Proteins, Quartärstruktur).

Schließlich wurde damit begonnen, zell- und entwicklungsbiologische Fragen im Zusammenhang mit dem Daphnienhämoglobin zu bearbeiten: Analyse der Hb-Syntheseorte, Untersuchung von mit Synthese und Weitertransport verbundenen zellbiologischen Prozessen (z.B. Transport in die Embryonalzellen), entwicklungsbiologische Aspekte der Hb-Synthese und -Nutzung und Studien zu den Mechanismen der sauerstoffabhängigen Induktion der Hb-Synthese.

Drittmittelgeber:

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. Dr. R.J. Paul (Leiter), Dr. R. Pirow, Dr. B. Zeis

Veröffentlichungen:

Paul, R.J., M. Colmorgen, S. Hüller, F. Tyroller, D. Zinkler: Circulation and respiratory control in millimetre-sized animals (Daphnia magna, Folsomia candida) studied by optical methods. J Comp Physiol B 167, 399-408 (1997).

Paul, R.J., R. Pirow: The physiological significance of respiratory proteins in invertebrates. Zoology 100, 319-327 (1998).

Paul, R.J., M. Colmorgen, R. Pirow, YH Chen, MC Tsai: Systemic and metabolic responses in Daphnia magna to anoxia. Comp Biochem Physiol A 120, 519-530 (1998).

Paul, R.J.: Rotes, grünes, blaues und rosafarbenes Blut: Funktion von Atmungsproteinen bei wirbellosen Tieren. BIUZ 5, 304 -313 (1998).

Pirow, R., F. Wollinger, R.J. Paul: Gas exchange and gas transport in a water breather of millimetre size. Adv Exp Med Biol 428, 193-243 (1998).