Wie Seeanemonen ihre giftigen Stacheln abschießen

Eine Studie hat ans Licht gebracht, wie diese wirbellosen Tiere ihre Giftpfeile abschießen. Über diesen Vorgang war bisher nichts bekannt.
Wie Seeanemonen ihre giftigen Stacheln abschießen

Letzte Aktualisierung: 31. August 2022

Seeanemonen, diese faszinierenden Tiere, die auf den ersten Blick wie Pflanzen aussehen, sind in der Lage, giftige Stacheln in schwindelerregender Geschwindigkeit abzuschießen. Sie sind dabei sogar so schnell, dass es erst jetzt möglich ist, die Architektur dieser natürlichen Waffen im Detail zu studieren.

In diesem Artikel gehen wir ausführlich darauf ein, wie der ganze Vorgang des blitzschnellen Abschusses der Stacheln funktioniert. Lass dir die folgenden Absätze also nicht entgehen! Du wirst bestimmt erstaunt sein, wie eine so kleine und scheinbar unbedeutende Art über einen so komplexen Mechanismus verfügen kann.

Was ist eine Seeanemone?

Als Erstes müssen wir alles über die Tiere wissen, mit denen wir uns heute befassen. Anemonen sind Nesseltiere, die mit wissenschaftlichem Namen Actiniaria heißen und mit den Korallen und Quallen verwandt sind. Wie ihr Name schon sagt, leben sie im Meer, genauer gesagt auf dem Meeresboden, wo sie sich mit ihrer Fußscheibe am Substrat oder an Felsen festhalten.

Es handelt sich bei Aktinien, wie sie auch genannt werden, um solitäre Polypen, die sich über ihren röhrenförmigen Körper erheben. Die Tiere strecken ihre Medusa-ähnlichen Tentakel um ihre Mundscheibe herum aus, in der sich die Öffnung zum Verdauungssystem befindet. In diesen Tentakeln befinden sich ihre Waffen, die einer Harpune ähneln und Nematocysten oder Nesselkapseln genannt werden.

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Sea anenomes.

Nematocysten, hochkomplexe natürliche Waffen

Eine Nematocyste ist ein Organell, das in der Epidermis sitzt und von Nesselzellen gebildet wird. Diese Zellen sind auf die Bildung dieser Stacheln spezialisiert. Sie kommen generell bei Nesseltieren wie giftigen Quallen vor, nicht nur bei Anemonen.

Da ihr Zweck darin besteht, sich zu verteidigen, Beutetieren Gift einzuimpfen (oder sich im Falle einer Strömung am Meeresboden zu verankern), haben Nematocysten die Form einer dünnen Kapsel. Diese ist an einem röhrenförmigen Strang befestigt. Einige von ihnen haben kleine Stacheln, die wie eine Harpune funktionieren, d.h. sie dringen leicht in die Beute ein, kommen aber nicht wieder von selbst heraus.

Nicht alle Nematocysten haben Stacheln. Einige von ihnen sind dafür gemacht, die Haut der Beute zu durchbohren und sich schnell wieder zurückzuziehen.

 

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Das Geheimnis, wie Seeanemonen ihre Stacheln abschießen, ist gelüftet

Dieser Vorgang, bei dem Nesseltiere ihre Nematocysten abschießen, geschieht in Sekundenbruchteilen. Daher hatte man bisher nur eine grobe Vorstellung davon, wie dieser bei Seeanemonen funktioniert. Im Juni 2022 wurden der Mechanismus und die Architektur vollständig beschrieben, so wie im englischen Fachmagazin Nature Communications erschienen.

Die für das Experiment verwendete Art war die Seeanemone Nematostella vectensis. Sie ist in salzigen Lagunen und flachen Flussmündungen an der Westküste der Vereinigten Staaten beheimatet. Ihre Tentakel sind mit Hunderten von giftigen Stacheln (Nematocysten) bewaffnet, mit denen die Seeanemone in ihrem Umfeld ihre Beute jagt, darunter Salzgarnelen und freischwebendes Plankton.

Nematostella vectensis ist in der Lage, ihre Nahrung in einer Hundertstelsekunde zu fangen. Wie du dir vorstellen kannst, bedurfte es eines gewissen Einfallsreichtums und moderner Technologie, um den gesamten Vorgang dieser „Mikromaschine“ im Detail festzuhalten.

Die Mechanik des Abschusses der Nematocysten

Um den gesamten Prozess aufzuzeichnen, mit dem diese Seeanemonen ihre Stacheln abschießen, verwendeten die Wissenschaftler einen fluoreszierenden Farbstoff, der in den Körper der Tiere eingeimpft wurde, und die Technologie der Rasterelektronenmikroskopie. So gelang den Forschern eine dreidimensionale Rekonstruktion des gesamten Vorgangs.

Der Faden, der sich vom Stachel löst, ist für die Inokulation des Giftes verantwortlich. Bevor er die Nematocyte verlässt, wird er um eine zentrale Achse gewickelt. Diese Achse wird durch mechanische Reize ausgelöst, indem sie sich wie eine Art Socke ausdehnt und umdreht. Durch diesen Impuls bewegt sich der Faden, der das Gift enthält, auf das Ende des Schafts zu und dringt mit ihm in den Körper seines Opfers ein.

Die Geschwindigkeit, mit der sich die Nematocyste entlädt, ist auf den Aufbau des osmotischen Drucks im Inneren der Kapsel zurückzuführen.

Sobald die Seeanemone ihren Stachel auf diese Weise abgefeuert hat, verliert sie ihn durch diesen Vorgang. Sie muss dann eine neue Kapsel bilden, ein Prozess, der von Zellen namens Nematocyten durchgeführt wird. Diese sind auch die Kapseln, die explodieren und die Nematocyste freisetzen.

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Welche Bedeutung hat diese Entdeckung?

A sea anemone.

Diese Studie zeigt die Komplexität des Auslösemechanismus der Nematocyste, der als selbstorganisierte biologische Mikrostruktur funktioniert. Diesen Prozess im Detail zu verstehen, lüftet nicht nur ein weiteres Geheimnis der Natur. Uns eröffnet sich damit auch ein ganzes Forschungsgebiet, in dem wir Menschen die gewonnenen Erkenntnisse nutzen können. Damit lässt sich unser Leben sicherlich auf eine bestimmte Weise verbessern.

Solche hoch entwickelten Organellen sind ein ideales Modell für Geräte, die im Mikrobereich arbeiten. Die Medizintechnik würde zum Beispiel von einem mikroskopisch kleinen Gerät äußerst profitieren, das als Reaktion auf bestimmte Reize Substanzen auslöst.

Diese Art von Studie ist wieder einmal ein Beweis dafür, dass wir weiterhin in Bereichen suchen müssen, die außerhalb unserer Wahrnehmung liegen. Der Schlüssel für uns Menschen liegt darin: Wir sollten uns definitiv von der Vorstellung verabschieden, dass wir die einzigen komplexen Wesen auf der Erde sind.

Zudem können wir diese wissenschaftlichen Erkenntnisse dazu benutzen, um unsere Welt immer besser zu verstehen. Mithilfe der oftmals unterschätzten Spezies auf unserem Planeten lässt sich auch das menschliche Leben wunderbar bereichern.

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  • Karabulut, A., McClain, M., Rubinstein, B., Sabin, K. Z., McKinney, S. A., & Gibson, M. C. (2022). The architecture and operating mechanism of a cnidarian stinging organelle. Nature communications13(1), 1-12.
  • Nematostella vectensis. (s. f.). Animal Diversity Web. Recuperado 24 de agosto de 2022, de https://animaldiversity.org/accounts/Nematostella_vectensis/

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