Kuhlmann, H-W, Bräucker R, Schepers, AG (1996): Ein Kristallbecher-bildender Scuticociliat mit negativ phototaktischer Orientierung
 

Zellen des marinen Scuticociliaten Porpostoma notatum durchlaufen während ihrer asexuellen Reproduktion fünf charakteristische Stadien, welche sich sowohl bezüglich ihrer Morphologie als auch ihres Verhaltens mehr oder weniger deutlich voneinander unterscheiden. Die ,,Theronten", dieses sind ca. 130 - 190 µm lange, transparente, meist freischwimmende zellen, steilen das nach einer teilung voll ausdifferenzierte stadium innerhalb des lebens-zyklus dar. treffen theronten aufeine geeignete nahrungsquelle (z. b. ver-letzte copepoden, turbellarien, anneliden, nehmen diese als ,,trophonten" Nahrung auf und schwellen dabei auf das Vierfache ihrer ursprünglichen Größe an (Länge: 200 - 250 µm). Anschließend ver-lassen sie den Ort der Nahrungsaufnahme, runden sich zu eiförmigen, nun wieder frei-schwimmenden ,,Protomonten" ab und heften sich schließlich als ,,Tomonten, oft in kleinen Gruppen, an ein Substrat an. Dort umgeben sie sich mit einem Exkret, teilen sich ein- oder zweimal und bilden zwei bis vier ,,Tomiten", aus welchen neue Theronten hervorgehen. Bei 20 °C dauert der Lebenszyklus von P notatum ca. drei Tage.

Mir Ausnahme der sich in Teilung befindenden Tomonten und der noch nicht ausdifferen-zierten Tomiten besitzen alle Lebenszyklusstadien von P notatum ein aus mehreren hundert Kristallplättchen aufgebautes, becherförmiges Organell. In sich teilenden Zellen und jungen Tomiten ist dieses Organell dagegen nur unvollständig enthalten. Das becherförmige Organell befindet sich rückseits der Oralhöhle in einer festen Position innerhalb der Zelle. Seine konkave Seite weist mit einer charakteristischen Abweichung von der Idealausrichtung zum anterioren Zellpol; die von den parallel ange-ordneten Kristallplättchen gebildete konvexe Seite weist in Richtung des posterioren Pols. Das in vivo vermessene Organell hat einen Durchmesser von ca. 5 - 8 µm und eine Tiefe von ca. 3 - 6 µm. Die einzelnen, plättchen-förmigen Kristalle sind rechteckig oder quadratisch und haben eine Seitenlänge von ca. 1 µm. In für die Elektronenmikroskopie vorbereiteten Präparaten konnten die Kristallplättchen bis-lang nur in Ausnahmefällen dargestellt werden (Fixierung: 2,5% Glutaraldehyd in 100 mM PIPES, pH 7,2, anschl. 1% OsO4.; Entwässerung in Ethanol; Einbettung in Epon 812;
Kon-trastierung der Ultradünnschnitte mit 4% Uranylacetat und 0,2% Bleicitrat). An Stelle der Kristalle erkennt man im Präparat längliche "Löcher", deren räumliche Anordnung den Schluß nahe legt, daß es sich dabei um Orte handelt, an welchen sich ehemals die einzelnen Kristalle befunden haben. Die Breite der einzelnen Löcher beträgt im Einklang mit dieser Annahme etwa  µm; ihre Tiefe beträgt 80 - 100 nm. Insgesamt lassen sich in EM-Präparationen etwa 10 Schichten derartiger Löcher erkennen; sie sind jeweils von einer gleich starken Cytoplasmaschicht hinterlagert. Im Zentrum des becherförmigen Organells befinden sich mehrere Bündel fädiger, elektronendichter Strukturen.

Zur Funktion des becherförmigen Organells von P notatum gibt es gegenwärtig keine gesicherten Erkenntnisse. Der Aufbau des Organells, insbesondere die Anordnung der alternierenden Kristall- und Cytoplasmaschichten, weist jedoch große Ähnlichkeiten mit im Tierreich verwirklichten, licht-reflektierenden Oberflächen auf (vgl. LAND 1972). Zur Klärung der Frage, ob P notatum grundsätzlich zu einer Lichtwahrnehmung in der Lage ist, wurden Theronten und Protomonten in eine horizontale Versuchskammer gegeben und unilateralem, weißen Licht der Stärke 10 klx ausgesetzt. Die Schwimmbewegungen der Zellen wurden mit Hilfe eines Videosystems aufgezeichnet, digitalisiert und mit Hilfe eines Computerprogramms ausgewertet. Während die Theronten eine weniger deutliche, entweder positive oder negative Phototaxis zeigten, orientierten sich die Protomonten gezielt von der Lichtquelle weg (r-Wert: 0,7). In weiteren Versuchen gilt es nun zu klären, ob bzw. in welchem Maße die photoraktischen Reaktionen von P notatum von der Präsenz des becherförmigen Organells abhängig sind.

References LAND, M.F. (1972): The physics and biology of animal reflectors. Prog. Biophys. Mol. Biol., 24: 75-106.