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 transparenten 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, Temperatur, 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, Zusammensetzung aus Untereinheiten, Charakterisierung der UE, 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:

DFG

Beteiligte Wissenschaftler:

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

Veröffentlichungen:

Pirow R, F Wollinger, RJ Paul: The importance of the feeding current for oxygen uptake in the water flea Daphnia magna. J Exp Biol 202, 553-562 (1999)

Goldmann T, B Becher, KH Wiedorn, P Pirow, ME Deutschbein, E Vollmer, RJ Paul: Epipodite andfat cells as sites of hemoglobin synthesis in the branchiopod crustacean Daphnia magna. Histochem Cell Biol 112, 335-339 (1999)

Pirow R, F Wollinger, RJ Paul: The sites of respiratory gas exchange in the planktonic crustaceanDaphnia magna: an in vivo study employing blood haemoglobin as an internal oxygen probe. J Exp Biol202, 3089-3099 (1999)

Bäumer C, R Pirow, RJ Paul: Physiological adaptations to running-water microhabitats in mayflylarvae (Epeorus sylvicola and Ecdyonurus torrentis, Ephemeroptera). Physiol Biochem Zool 73, 77-85 (2000)

Paul, RJ: Visualisierung von Lebensfunktionen. Unikunsttage 2000, Der Mensch im Tier, WWU Münster, 78-89 (2000)