Wenn es hart auf hart kommt … kommen die Organellen in Schwung

Chloroplasten, die winzigen Photosynthese-Kraftwerke der Pflanzenzellen, wurden bereits vor einem Jahrhundert als Reaktion auf Licht und Temperatur beobachtet. Innerhalb einer Zelle können diese Organellen zur lichtnahen Zellwand wandern und so die Photosynthese optimieren. Bei sehr starkem Licht bewegen sie sich jedoch weg, vermutlich um Lichtschäden zu vermeiden. Bei niedrigen Temperaturen wandern die Chloroplasten von der der Außenwelt zugewandten Zellwand weg. Diese Temperaturreaktion ist weniger gut erforscht als die Reaktion auf Licht. eine aktuelle Studie über Pflanzen, Zellen und Umwelt diese Experimente mit dem Leberblümchen erneut aufgegriffen, Marchantia polymorpha (im Bild) und untersuchten auch die durch niedrige Temperaturen induzierte Mobilität anderer Organellen.

Das Lebermoos Marchantia-Polymorph. Foto von Cathy Shields.

Bei Kälte wandern Chloroplasten innerhalb der Zelle, in der sie sich befinden, zum Zentrum der Pflanze. Diese Bewegung scheint durch Aktinfilamente vermittelt zu werden, die sich an der Vorderseite des Chloroplasten (in Bewegungsrichtung) befinden. Obwohl die genauen Mechanismen noch nicht vollständig verstanden sind, wurde die Bewegung von Chloroplasten als Reaktion auf Kälte bei immergrünen, nicht aber bei laubabwerfenden Farnen beobachtet. Dies deutet darauf hin, dass sie eine Rolle in den Kälteresistenzmechanismen von Pflanzen spielen könnte. Interessanterweise wurde auch beobachtet, dass Pflanzenzellkerne von hellem Licht wegwandern. Dies könnte als Schutzmechanismus gegen ultraviolette DNA-Schäden erklärt werden. M. polymorpha Kerne bewegen sich auch bei kalten Temperaturen in Richtung Zentrum der Pflanze. Die Autoren spekulieren, dass dies eine Migration in eine etwas wärmere intrazelluläre Umgebung darstellen könnte, wo die Aktivität von DNA-reparierenden Enzymen weniger beeinträchtigt wäre.

Neue Techniken bieten uns Möglichkeiten, sowohl die Mechanismen als auch die Gründe der Organellenmigration als Reaktion auf Umweltbedingungen besser zu verstehen, und die Autoren schlagen mehrere mögliche Linien für weitere Forschung vor.