Mitochondrien liefern Hinweise, wie invasive Krabben überleben
Eine kleine Strandkrabbe von den Küsten Europas und Nordafrikas hat in anderen Weltgegenden angesiedelt. Durch die Aktivitäten der Menschen verbreitet, lebt die europäische Gemeine Strandkrabbe (Carcinus maenas) mittlerweile in Australien, Japan, Südafrika und Amerika und ist in der Liste der 100 schlimmsten invasiven gebietsfremden Arten der Welt(öffnet in neuem Fenster) aufgeführt. Ob nun auf natürliche Weise oder absichtlich eingeführt: Diese Spezies sind ein Hauptgrund für den Verlust der biologischen Vielfalt, und in einer Welt des Klimawandels und der Umweltbelastung passen sie sich oft besser als die einheimischen Arten an. Doch warum sind sie derart anpassungsfähig? Jüngste Forschungsergebnisse verknüpfen diesen Faktor mit der schnellen Evolution, die es ihnen ermöglicht, sich rasch anzupassen und auf diese Weise dem Aussterben zu entgehen. Unterstützt innerhalb der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen(öffnet in neuem Fenster) suchte das Team des Projekts MitoRescue(öffnet in neuem Fenster) im Inneren der Zellen, in den diese mit Energie versorgenden Mitochondrien, nach Antworten. Das Projektteam konzentrierte sich auf C. maenas und ging von der Annahme aus, dass mitochondrienreiche Zellen in ihren Kiemen unter Stress zusätzliche Energie produzieren können, was den Tieren die Anpassung erleichtern könnte.
Flexibilität statt Energie
Die Forschungsgruppe entnahm an zwölf Standorten Proben von Krabben: von einheimischen Populationen aus kühleren Gewässern in Frankreich und wärmeren Gewässern in Portugal sowie von einer seit langem etablierten, in warmen Gewässern lebenden invasiven Population in Australien. Sie vermaßen die Atmung beim gesamten Tier, die genetische Vielfalt, stressbezogene biochemische Marker in den Kiemen sowie die Struktur des Hepatopankreas, eines Verdauungsorgans. Die erfolgreiche Invasion der Krabben in Australien ließ sich nicht durch eine bessere Körperkondition oder einen höheren Energiebedarf erklären. Stattdessen lagen die Unterschiede in der biochemischen Regulierung. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Erfolg der invasiven C. maenas-Population eher in regulatorischer und metabolischer Flexibilität als in Veränderungen der grundlegenden Energiebilanz begründet ist“, erläutert Projektkoordinator Jehan-Hervé Lignot. Normalerweise wäre zu erwarten, dass invasive Populationen eine geringere Vielfalt aufweisen als einheimische, da sie von nur wenigen Gründungsmitgliedern abstammen. Die australischen Krabben wiesen jedoch eine mitochondriale genetische Vielfalt auf, die mit der einheimischer Populationen vergleichbar war. Lignot merkt an, dass dies nicht ungewöhnlich sei, wenn Invasionen mit mehreren Einführungen oder einer Vermischung zwischen den Ursprungspopulationen einhergehen.
Von verschmutzten Gewässern lernen
Das Team prüfte zudem, wie Krabben auf Cadmium, ein giftiges Metall, reagieren. Krabben aus Gebieten mit einer Vorgeschichte der Cadmiumbelastung wiesen eine stärkere mitochondriale Atmung auf und produzierten mehr reaktive Sauerstoffspezies, natürliche Nebenprodukte der Energieproduktion, die Zellen schädigen können, und das bei gleichzeitig stärkerer antioxidativer Abwehr. Krabben ohne vorherige Belastung reagierten anders auf das Cadmium. Ihre Mitochondrien verschoben das Gleichgewicht zwischen zwei Schlüsselkomponenten, was die Bildung von Nebenprodukten begrenzen und gleichzeitig die Entgiftung sowie andere Abwehrmechanismen unterstützen könnte. „Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine langfristige Metallbelastung mitochondriale Anpassungen hervorruft, die die Resilienz gegenüber Umweltverschmutzung stärken und möglicherweise den Erfolg der Invasion der Strandkrabbe in kontaminierten Lebensräumen begünstigen“, erklärt Lignot. Im Zuge von MitoRescue wurden außerdem ein Protokoll zur Untersuchung von Meeres- und Süßwasserkrebsarten wie zum Beispiel Krabben entwickelt. Krabbenkiemen sind dicker und weniger durchlässig als Fischkiemen, sodass zur Messung der Mitochondrienfunktion eine intensivere Behandlung notwendig ist. Die üblicherweise verwendete Chemikalie Saponin kann die Mitochondrien selbst schädigen; deshalb testete das Team verschiedene Behandlungen und stellte fest, dass eine 30-minütige Einwirkzeit die besten Resultate lieferte. Der Ansatz des Projekts wird an weiteren einheimischen und invasiven Arten erprobt, beispielsweise an der Mittelmeer-Strandkrabbe sowie an der invasiven Blaukrabbe. Die Arbeit, fügt Lignot hinzu, „eröffnet neue Perspektiven für den Umgang mit marinen invasiven Arten in einem sich wandelnden Ozean.“
