Im Borstenwurm schlägt es Mitternacht

Juni 2015, Vivai
Die Natur ist perfekt durchorganisiert. Alles läuft wie am Schnürchen. Der Grund dafür ist die Zeit. Denn in jedem Lebewesen gibt eine biolgische Uhr den Takt an. Sie bringt Ordnung ins Chaos des Lebens.

Der Borstenwurm Platynereis dumerilii besitzt
gleich zwei innere Uhren. Eine für den
Mond-Zyklus und eine für den Tages-Zyklus.
Diesen Frühling konnten wir wieder eines der grössten Wunder der Natur beobachten: die Zeit. Pünktlich zur Schneeschmelze spross in den Wäldern wie auf Kommando landauf landab der Bärlauch aus dem Boden. Eine Woche später reckten sich die Krokusse über den Rasen und kurz darauf öffneten die Kirschbäume ihre Blüten, als ob sie sich insgeheim abgesprochen hätten.

Dieses Mass an Koordination ist nur möglich, weil die Natur ein Zeitgefühl besitzt. In den meisten Lebwesen vom Bakterium, über Pflanzen bis zu den Tieren tickt eine biologische Uhr. Sie besteht aus einer Reihe von Zeit-Genen. Ihre Funktionen sind so raffiniert ineinander verflochten, dass sie die Zeit sehr genau messen können. 

Das Prinzip funktioniert so: Das erste Gen stellt ein zweites Gen an. Dieses zweite stellt nun das erste langsam ab. Dadurch wird auch das zweite mit einer gewissen Verzögerung in seiner Aktivität unterbunden. In der Folge stellt sich das erste erneut an. So entsteht ein einfacher biologischer Takt. «Es sind typischerweise mehrere solche Rückkopplungs-Schleifen miteinander verflochten», sagt Robertson McClung, Biologe an der Universität Dartmouth in den USA. Er ist Experte für das Zeitgefühl von Pflanzen.

«Wie alle Uhren so laufen auch die biologischen nicht ganz synchron mit der Tageslänge», sagt McClung. Darum besitzen Pflanzen einige Zeit-Gene, die nur dazu da sind, die Uhr richtig zu stellen. Sie werden durch das erste Tageslicht aktiv und richten die innere Uhr jeden Tag erneut am Sonnenaufgang aus, so wie man früher die Taschenuhr nach der Kirchturmuhr gestellt hat.

Ihr Uhrwerk besitzen Pflanzen und Tiere nicht zum Spass. Dank ihm sind sie in der Lage, wichtige Veränderungen in ihrer Umwelt vorauszuahnen und sich zeitig auf sie einzustellen. Das kann unter Umständen über Leben und Tod entscheiden.

Würde der Bärlauch beispielsweise einen Monat früher zu wachsen beginnen, würden seine Blätter im Schnee erfrieren. Und einen Monat später, hätte er den Frühstart ins Jahr verpasst und müsste sich seinen Lebensraum mit vielen anderen Pflanzen teilen.

Gänseblümchen können dank ihrem Zeitgefühl ihre Blüten bei Nacht verschliessen. Dadurch sind sie vor Fressfeinden besser geschützt. Mimosen gehen noch einen Schritt weiter. Sie falten in der Abenddämmerung sogar ihre Blätter zusammen, um Heuschrecken und anderen gefrässigen Tieren weniger Angriffsfläche zu bieten.

Genau umgekehrt agiert die Nachtkerze. Sie öffnet ihre Blüten in der Abenddämmerung. Erst sind diese noch ohne Geruch. Doch sobald es ganz Dunkel ist verströmt sie einen intensiv süsslichen Duft. Auf diese Weise lockt die Pflanze Nachfalter an, welche ihre hauptsächlichen Bestäuber sind. Ohne Zeitgefühl würden ihre Blüten ihren wertvollen Duft wahllos während des ganzen Tages verströmen.

Die winzige Taufliege kann mit ihren Zeit-Genen sogar ihren Geburtstermin selber festlegen. Als Made frisst sie sich durch verfaulendes Obst. Nach wenigen Tagen verpuppt sie sich und vollzieht während vier Tagen ihre Verwandlung zur Fliege. Wenn sie schlüpft, sind ihre Flügel noch zerknittert. Sie müssen sich erst entfalten und hart werden. Erst dann ist das Insekt flugfähig.

Eine hohe Luftfeuchtigkeit und eine kühle Temperatur wirken sich günstig auf die Entfaltung der Flügel aus. Darum schlüpfen die Fliegen stets in der Morgendämmerung aus ihrem Kokon. Würden sie das beispielsweise in der Mittagshitze tun, könnten sich die Flügel wegen der trockenen Luft nicht richtig entfalten. Die Fliege wäre ein Leben lang verkrüppelt und flugunfähig.

In den 1970er Jahren fanden Forscher Taufliegen mit mutierten Zeit-Genen. Ihre innere Uhr lief statt nach einem 24-Stunden-Rhythmus nach einem 19-Stunden-Rhythmus. Da ihre innere Uhr aus dem Takt war, wussten sie nicht mehr, wann es Morgen oder Abend war und schlüpften entsprechend zur falschen Tageszeit. 

Bei der Fortpflanzung spielt die Zeit eine besonders wichtige Rolle. Bei einem Rendezvous ist es entscheidend, dass Liebhaber und Geliebte zu selben Zeit am selben Ort sind. Mit dieser Herausforderung muss auch der Borstenwurm fertig werden. Männchen und Weibchen leben meistens getrennt am Grunde des Meeres. Zur Paarung schwimmen sie an die Wasseroberfläche. Dort tanzen sie miteinander und geben dabei Spermien und Eizellen ins Wasser ab, wo die Befruchtung stattfindet. 

Die Paarung findet nur bei Neumond statt und zwar genau vier Stunden nach Sonnenuntergang. Um diesen Termin auf keinen Fall zu verpassen, besitzen Borstenwürmer gleich zwei innere Uhren. Eine tickt im 24-Stunden-Rhythmus und gibt den Würmern die Tageszeit an. Die zweite Uhr richtet sich nach dem Mondzyklus. Sie sagt den Würmern, wann der nächste Neumond kommt. Damit ist die Nachkommenschaft gesichert.

Noch seltener als die Borstenwürmer feiern die Periodischen Zikaden Hochzeit. Für ihre Entwicklung brauchen sie genau 17 Jahre. Diese Zeit verbringen sie als Larven bis zu einem halben Meter tief unter der Erde. Dort ernähren sie sich von Pflanzensaft, den sie mit einem Rüssel aus den Wurzeln von Bäumen saugen.

Ihre Zeitmessung beruht auf der wechselnden Qualität des Wurzelsaftes. Im Winter nimmt diese wegen mangelnder Sonneneinstrahlung ab. Im Sommer ist sie wieder bestens. Die Zikaden zählen diese Zyklen. Bei 17 angekommen, kriechen Millionen von ihnen gleichzeitig an die Oberfläche. Dort häuten sie sich und gehen danach auf Partnersuche.

Den wohl erstaunlichsten Umgang mit der Zeit pflegen die Rehe. Die Weibchen paaren sich im Sommer. Würden sie ihre Nachkommen nun gleich austragen, würden diese mitten im Winter zur Welt kommen, wenn es kalt ist und es nicht sehr viel Nahrung gibt. Darum halten sie die Entwicklung der Embryonen einfach an. Das heisst, sie wachsen während vier Monaten nicht weiter. Erst ab Dezember setzt das Wachstum erneut ein. In der Folge kommen die Kitze pünktlich im Mai auf die Welt, wenn es warm ist und es Futter im Überfluss gibt. So hat die Mutter alle Zeit der Welt, um ihr Kitze gross zu ziehen.

Keine Kommentare:

Kommentar veröffentlichen