Exosuit für die Biolumineszenz-Forschung

Seit zwei Jahren verfolge ich nun den möglichen Einsatz des „Exosuits“ in der Biolumineszenz-Forschung. Bei dem Exosuit handelt es sich im Grunde um ein 1-Mann-U-Boot. Es ist allerdings keine druckfeste Sphäre (in der sich die Insassen befinden) wie die allermeisten Unterwasserfahrzeuge, sondern vielmehr ein beweglicher Ganzkörperpanzer oder, wenn man so will, ein Exoskelett . Dieses Design erlaubt es dem Piloten, direkt mit der Unterwasserwelt zu interagieren. Er kann sich nicht nur in 6 Richtungen frei bewegen, sondern auch mit den Greifzangen ganz einfach Proben entnehmen oder über integrierte Kameras Fotos aufnehmen. Der Anzug besteht aus einer neuartigen Aluminium-Legierung, die hohen Drücken standhalten kann. Die Lebenserhaltungssysteme sind am Rücken angebracht und ermöglichen mehrstündige Tauchgänge mit einem 50-stündigen Sauerstoffvorrat.

Ein Mensch kann mit diesem System ausgerüstet in eine Tiefe von bis zu dreihundert Metern vorstoßen und die dortige Fauna zwar nicht „hautnah“, aber doch so direkt, wie es nur irgend möglich ist, erleben und erforschen. Der Exosuit wurde speziell entwickelt, um neue biolumineszente oder fluoreszente Lebewesen zu entdecken. Bei der Biolumineszenz laufen im Grunde selbstleuchtende chemische Reaktionen ab, die aus einem oxidativen Enzym (Luciferase) und einem zu oxidierenden Substrat (Luciferin) bestehen. Das Substrat wird kurzzeitig auf ein höheres Energieniveau gebracht, fällt wieder in den Ausgangszustand zurück – und gibt dabei überschüssige Energie in Form von Photonen ab. Fluoreszenz hingegen findet nicht spontan statt, sondern das fluoreszierende Molekül muss erst durch eine externe Lichtquelle (z.B. durch einen Laser) angestrahlt werden. Dadurch wird es angeregt – also ebenfalls auf ein höheres Energieniveau gebracht – und gibt wiederum Energie in Form von Photonen ab. Normalerweise nehmen fluoreszierende Stoffe kurzwelliges Licht (energiereich) auf und geben langwelliges (energieärmeres) Licht ab.

Jellyfish

Das GFP-Molekül (Green Fluorescent Protein) wurde aus der Qualle Aequorea victoria isoliert und ist zum Standardwerkzeug der Molekularbiologie avanciert. Wenn es durch UV-Strahlung angeregt wird, leuchtet es grün auf

Wissenschaftler sind an den leuchtenden Proteinen interessiert, da sie sich davon Durchbrüche in der Neurobiologie und in der Krebsforschung erhoffen. Vor allem in bildgebenden Verfahren wie der Mikroskopie haben Photoproteine und lumineszente Farbstoffe zu einer Revolution geführt. Wenn man die Leuchtmoleküle an natürlich in der Zelle vorkommende Strukturen wie DNA, RNA oder Proteine koppelt, werden diese erst unter dem Mikroskop gut sichtbar. Die Zellen leuchten dann buchstäblich auf! Außerdem erhoffen sich Forscher, neue noch unbekannte Wirkstoffe für die Arzneimittelforschung ausfinding zu machen.

Die erste Expedition mit dem Exosuit sollte eigentlich im Juli 2014 in nordatlantischen Gewässern stattfinden, doch konnte ich leider noch keine detaillierten Berichte über diesen geplanten Einsatz finden. Anscheinend ist das Gerät nun aber zur Unterwasser-Archäologie in Griechenland eingesetzt worden. Ich bin auf jeden Fall gespannt, welche Entdeckungen mit Hilfe des Exosuits gemacht werden!

Das Konzept des Exosuits könnte natürlich auch in zukünftigen bemannten Missionen auf Europa zum Einsatz kommen. Zugegebenermaßen ist das noch Zukunfsmusik, doch können wir schon heute über die wissenschaftlichen Durchbrüche von morgen nachdenken. Das ist immer der erste Schritt. Wie schreibe ich schon in meiner Kurzgeschichte „Photonengeflacker“:

„Ein Schwarm biolumineszenter Wesen umtanzt uns! Mehrzellige, komplexe Lebensformen, angelockt von unserem Laser! Ihre Pracht ist kaum zu beschreiben: Ihre Flossen, die wie Flügel aussehen, und ihr Federkleid aus pulsierendem Licht lassen an Mischwesen aus Quallentier und Seraph denken. Vorsichtshalber schalten wir sämtliche Scheinwerfer ab. Da erlöschen auch die filigranen Lichtfäden der Xeno-Organismen. Ahmen sie uns nach? Ist das Mimicry?“

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