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Bärtierchen (Tardigrada)

Wissenschaftliche Aspekte der Kryokonservierung

Das Problem beim Trockenen oder Einfrieren von lebenden Zellen besteht darin, dass fast alle Proteine, aber auch Nucleinsäuren oder bestimmte Lipide ohne Wasser (in Form einer Hydrathülle) ihre Funktionsfähigkeit verlieren oder denaturieren - damit ist eine Zelle irreversibel geschädigt und stirbt ab.

Der besondere Trick der Bärtierchen besteht darin, das Wasser sukzessive durch andere Moleküle zu ersetzen, die schnell abgebaut werden können, wenn Wasser wieder verfügbar ist. So wird beispielsweise neben Glycerol auch mehr als 20-mal soviel des Zuckers Trehalose synthetisiert als unter normalen Bedingungen.

Vermutlich gibt es noch eine ganze Reihe weiterer, bisher unbekannter Frostschutzmoleküle, oder Bärtierchen verfügen noch über andere Tricks, mit denen sie ihre Zellen schützen.

Anwendungsorientierte Fragestellungen

Abb.1
Lebende Zellen werden beim Auftauen oft stark geschädigt

Wie Proteine und Zellstrukturen während des Einfrierens oder der Gefriertrockung unbeschadet konserviert werden können, interessiert nicht nur Wissenschaftler weltweit.

Für Menschen mit unheilbaren Krankheiten könnte es beispielsweise eine attraktive Vorstellung sein, sich einfrieren zu lassen, bis ein Heilmittel gegen ihre Krankheit gefunden ist. Die Wissenschaft ist aber noch weit davon entfernt, auch nur niedere Wirbeltiere über einen längeren Zeitraum lebensfähig konservieren zu können.

Normalerweise werden die Proteine und die Membranen der Zellen beim Trockenen oder beim Einfrieren durch die entstehenden Eiskristalle so sehr geschädigt, dass die Zellen sterben. Das ist auch für die Gefriertrocknung von Organen in der Transplantationsmedizin oder von Embryonen in der Reproduktionsmedizin ein großes Problem.

Auch für Forscher, die sich für den Erhalt der Biodiversität auf der Erde einsetzen, wäre ein sicheres Verfahren zur Langzeitkonservierung von bedrohten Arten wünschenswert.

Übungsaufgabe

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