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Blutrote Schneealge ist Alge des Jahres 2019

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Beim Wandern in den Alpen sieht man es ab und zu: rötliche Schneefelder. Entweder ist es Saharastaub oder aber es handelt sich um die blutrote Schneealge, die sich mit ihrer roten Pigmentierung vor der Sonne schützt. Seit 200 Jahren ist die Alge bereits bekannt, und doch steckt sie für Forscher weltweit noch voller Rätsel.

Die blutrote Schneealge (Chlamydomonas nivalis), die auf der ganzen Welt Schnee blutrot zu färben vermag, haben Forschende zur Alge des Jahres gewählt. Auch 200 Jahre nach einer Expedition des Polarforschers Kapitän John Ross, der den Roten Schnee erstmals skizzierte und untersuchte, gibt die Alge weiterhin Rätsel auf. Bis heute ist es noch nicht gelungen, die Alge im Labor zu kultivieren. Unklar ist auch, wie es die Alge es schafft, sich im Schnee so schnell zu vermehren und wie sie sich weltweit verbreiten konnte. Dass die rote Farbe als Sonnenschutz dient, haben die Forscher allerdings herausgefunden, berichtet das Potsdamer Fraunhofer IZI-BB.

Die blutrote Schneealge stellt Forscher vor Rätsel

Bei der rote Alge Chlamydomonas nivalis handelt es sich um mikroskopisch kleine, rote Gebilde. Es sind sogenannte Zysten, die sich im beinahe leblosen Dauerstadien befinden. «Bislang hat noch kein Wissenschaftler diesen zu den Grünalgen zählenden Organismus im Labor kultivieren können», erklärt der Schneealgenexperte Dr. Thomas Leya. «Die vermehrungsfähigen Stadien der blutroten Schneealge müssten eigentlich aufgrund des enthaltenen Photosynthese-Farbstoffes, des Chlorophylls, grün sein.» Neben dieser roten Schneealgenart gibt es noch eine ganze Reihe anderer Schneealgen, die den Schnee auch grossflächig grün färben können. Dass scheinbar niemand den Verursacher des Roten Schnees kultivieren kann, bestätigten Leya auch Kolleginnen aus dem In- und Ausland. Weltweit rätseln deshalb Forschende, welche Umweltbedingungen sie im Labor nachstellen müssen, damit sich die Mikroalge Chlamydomonas nivalis als Reinkultur wohlfühlt.

Blutroter Sonnenschutz

Was die rote Farbe hervorruft, ist dagegen schon länger bekannt. Sie stammt vom Farbstoff Astaxanthin, einem Carotinoid, das man auch in anderen Algen, Garnelen oder Lachs findet. Letztere eignen sich den Farbstoff allerdings durch den Verzehr von rotgefärbten Algen an. In der Alge schützt der blutrote Farbstoff die lichtempfindliche Photosynthese-Maschinerie vor zu intensiver Sonnenstrahlung. Vermutlich dient das Astaxanthin auch dazu, das Erbmaterial im Zellkern vor schädigendem UV-Licht abzuschirmen.

Vermehrung im ewigen Schnee

Die blutrote Schneealge kommt fast überall auf der Welt im ewigen Schnee vor: in der Arktis, Antarktis und im Hochgebirge. Es ist zu vermuten, dass sie wie ihre Verwandten des Grünen Schnees, an ihren kalten Lebensraum gebunden ist und bei höheren Temperaturen abstirbt, was aber noch keiner belegen kann. Auch über den jährlichen Zyklus der Entwicklung der roten Schneealgenfelder ist wenig bekannt, wenngleich dieses Phänomen doch so verbreitet ist und regelmässig in Sommern beobachtet wird. «Wir wissen zwar, wie Roter Schnee aussieht, aber wir wissen nicht wirklich, wie diese mikroskopische Alge es schafft, im Frühsommer, wenn noch mehrere Meter Neuschnee liegen, solche Massen an Zellen hervorzubringen, die es für das Phänomen des Roten Schnees benötigt. Dabei handelt es sich ja um eine regelrechte Algenblüte», erklärt Leya. Um das herauszufinden, müsste man ein Schneefeld «von Winter über Frühjahr bis zum Ende des Sommer in allen Schichten eines 2-3 Meter dicken Schneefeldes beproben und die verschiedenen Zellstadien untersuchen».

Verwandtschaft noch nicht ganz aufgeklärt

Wie sich die blutrote Schneealge auf der ganzen Welt ausbreiten konnte, ob ihre Verbreitung nur lokal ist oder sie mit Winden weltweit verdriftet wird, ist weiterhin ihr Geheimnis. Bislang ist auch ihre verwandtschaftliche Stellung innerhalb der Algen nicht vollständig geklärt. Ihren wissenschaftlichen Namen, Chlamydomonas nivalis, erhielt sie bereits 1903. Sie wurde aber wohl eher zufällig nach den mit ihr gemeinsam im Schnee vorkommenden anderen Algen der Chlamydomonas-Gruppe zugordnet. «Unsere aktuellen Studien zeigen, dass die Art wohl weltweit in Form ihrer Zysten verbreitet wird», sagt Leya. «Genetisch unterscheiden sich die blutroten Schneealgen Spitzbergens kaum von denen aus den Rocky Mountains oder den Alpen. Auch Zellen aus der Antarktis unterscheiden sich kaum von denen anderer Gebiete der Erde, so dass man wohl von einem weltweiten Genfluss ausgehen kann», berichtet der Algenforscher über die ersten Ergebnisse. «Die Alge des Blutschnees wird auch einer anderen Algengattung als Chlamydomonas zugeordnet werden müssen, das gilt schon jetzt als sicher.»

Verwahrung in Biobanken

«Damals ein Mythos, oft lebhaft zu Seemannsgarn versponnen und auch heute noch voller Fragen», beschreibt Leya die Alge. Auch wenn das Phänomen des Roten Schnees nun 200 Jahre alt ist, liegt noch vieles über die rote Schneealge im Dunklen. Dabei liessen sich diese kälteangepassten Schneealgen vielleicht auch industriell nutzen. Zwar ist Chlamydomonas nivalis nicht im Labor kultivierbar, weswegen zur Untersuchung der roten Zysten immer wieder neue Proben gesammelt werden müssen, doch Leya hält in seiner CCCryo Biobank am IZI-BB eine Reihe anderer, grüner und kälteangepasster Algen. Einige von ihnen werden derzeit hinsichtlich ihres kompletten Genoms und Transkriptoms untersucht. «Wir erhoffen uns Erkenntnisse über kälteaktive Enzyme, die sich zum Beispiel für medizinische und diagnostische Zwecke oder in der Lebensmittelprozesstechnik sowie Kosmetik einsetzen lassen», sagt Leya. «Was aber die rote Schneealge angeht: Solange wir davon keine lebenden Reinkulturen haben, wird sich ihr Leben weiterhin im Verborgenen abspielen», resümiert der Schneealgenexperte.

Die erste Aufzeichnung der blutroten Alge: Als im Jahr 1818 britische Seeleute auf der Suche nach einer Nord-West-Passage die Küsten der Baffins Bay auf Grönland entlangsegelten, staunten sie über Schneefelder in «dunkler Karmesinfarbe». Wie Kapitän John Ross beschreibt, war der Schnee «den Fels herunter, an einigen Stellen bis zu einer Tiefe von 10 bis 12 Fuss von dem färbenden Stoff durchdrungen». Die Schiffsoffiziere betrachteten Proben unter dem Mikroskop und fanden darin dunkelrote, samenkornartige Gebilde, «ein vegetabilisches Produkt» wie sie vermuteten. Den Kapitän faszinierte das Blutschnee-Phänomen so sehr, dass er es im Logbuch niederschrieb. Seine Beobachtungen schilderte er später im Buch „A voyage of discovery“ zusammen mit einer Zeichnung der blutroten Klippen, die er „Crimson Cliffs“ nannte. Eine weitere Expedition im Jahr 1851 brachte Proben-Röhrchen aus der Baffin Bay mit, von denen eine Probe noch immer im Berliner Museum für Naturkunde aufbewahrt wird.

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