Chemische Abwehrmaßnahmen können Tiere am Meeresboden der Antarktis möglicherweise nicht schützen, was ihren Wert für die Arzneimittelforschung gefährdet

Langlebige Schwämme, darmähnliche Würmer, Kolonien von Seescheiden und viele andere kälteliebende Tiere bevölkern den Meeresboden rund um die Antarktis. Aber die Ankunft von Außenstehenden – getragen im Ballastwasser von Schiffen, auf Plastikmüll oder auf schwimmendem Seetang oder gefördert durch die Erwärmung – bedroht diese Menagerie.

Wie ihre nördlichen Gegenstücke stellen benthische Organismen in der Antarktis chemische Verbindungen her, um sich gegen lokale Raubtiere zu verteidigen. Conxita Avila, Whitman Fellow des University of Chicago Marine Biological Laboratory (MBL) von der Universität Barcelona, ​​fragte sich, ob diese Verteidigung ausreichen könnte, um ausländische Eindringlinge abzuwehren.

In einem Meeresdrogen Während ihrer Arbeit am MBL im vergangenen Sommer stellten Avila und ihre Kollegen die chemische Abwehr von 29 antarktischen Arten auf die Probe. Als Ersatz für hungrige gebietsfremde Arten verwendete das Team zwei Arten von Raubtieren, die im Mittelmeer gesammelt wurden: Verwandte von Garnelen, bekannt als Amphipoden, und Einsiedlerkrebse.

Die Ergebnisse sind zwar nicht ganz negativ, verheißen aber nichts Gutes. Die meisten der antarktischen Verbindungen konnten die Amphipoden abwehren, aber nur sehr wenige schreckten die Einsiedlerkrebse ab. Diese geschälten Krabben ernähren sich ähnlich wie die größeren Königskrabben, von denen Wissenschaftler wissen, dass sie aus tieferen Gewässern in diese Gemeinschaften eindringen.

„Das Ökosystem des antarktischen Meeresbodens ist aus vielen Gründen in Gefahr, und dies ist nur einer mehr“, sagt Avila. „Wenn die Königskrabben auftauchen, werden sie die Populationen dieser Tiere dezimieren und diese Gemeinschaften komplett verändern.“

Herausforderungen und Chancen am antarktischen Meeresboden

Trotz der Kälte beherbergt der große Festlandsockel der Antarktis eine Vielzahl von Lebewesen, darunter Schwämme und sich verzweigende Moostiere, die eine waldähnliche Umgebung schaffen. Wissenschaftler wissen viel weniger über die Bewohner dieser Gemeinschaften und die Verbindungen, die sie herstellen, als über die weiter nördlich gelegenen Meerestierwälder. Aber wie chemische Verbindungen aus wärmeren Gewässern haben die von antarktischen Tieren hergestellten Produkte eine biologische Aktivität, die möglicherweise die Grundlage für therapeutische Medikamente bilden kann.

Für ihre Experimente extrahierten die Forscher die Abwehrstoffe der antarktischen Arten und bauten sie in die Nahrung der Amphipoden und Einsiedlerkrebse ein. Diese Verbindungen waren größtenteils gegen die Amphipoden wirksam, vielleicht weil Kaltwasser-Amphipoden dieses Ökosystem bereits bewohnen, sagt Avila. Krabben sind jedoch neuere Eindringlinge in flache Gemeinschaften der Antarktis, und nur Extrakte von zwei Tieren schreckten die Einsiedler im Mittelmeer ab.

Da Einsiedler und viele andere Krabben, vor allem die einfallenden Könige, ähnliche Ernährungsgewohnheiten und Systeme zur Erkennung von Nahrung haben, deutet dieses Ergebnis darauf hin, dass viele antarktische Tiere anfällig wären, sollten sich diese Krebstiere in diesem neuen Gebiet etablieren.

Für Avila ist diese Raubtierstudie ein Teil eines viel größeren Bildes. Im Rahmen des Challenge-Projekts der Universität Barcelona, ​​das sie leitet, untersucht Avila natürliche und vom Menschen verursachte Veränderungen des antarktischen Meeresbodens, einschließlich seiner Biodiversität und der chemischen Wechselwirkungen zwischen seinen Meeresorganismen.

Langjährige ökologische Forschung am MBL

Avilas Interesse an Ökologie hängt mit ihrer langjährigen Beziehung zu MBL zusammen. Letztere geht auf das Jahr 1988 zurück, als sie nach ihrem College-Abschluss einen Sommerökologiekurs in Woods Hole belegte. Später kehrte sie als Postdoktorandin zum MBL zurück.

Letztendlich strebt sie eine langfristige Forschung auf dem antarktischen Meeresboden an, ähnlich der, die von Wissenschaftlern des MBL Ecosystem Center in der Arktis und auf Plum Island in Massachusetts geleitet wird. Auf dem südlichsten Kontinent wurden ähnliche Langzeitforschungsstationen eingerichtet, aber bisher konzentriert sich keine auf den Meeresboden.

MBL hat „eine lange, lange Geschichte sehr guter Arbeit in Ökosystemen“, sagt Avila. Als Whitman-Stipendiatin nutzte sie dieses Fachwissen, um sich über die Überwachung und Untersuchung dieser Ökosysteme zu informieren. Darüber hinaus gab ihr das Stipendium Zeit und Raum, um über ihre aktuellen Projekte nachzudenken.

Wenn wir diese antarktischen Gemeinschaften verlieren, verlieren wir viele Tiere – und potenziell nützliche Moleküle – von denen wir noch nicht einmal etwas wissen, sagt sie und merkt an, dass ein solches Verschwinden den Rest der natürlichen Welt beeinträchtigen würde.

„Alles hängt zusammen“, sagt Avila. „Wenn du ein Loch in ein Spinnennetz machst, bricht das Ganze einfach zusammen.“