Die Koordination energikonvertierender Substanzen von Algen während der Anpassung an Änderungen in der Phosphatzufuhr

In dem vorliegenden Projekt untersuchten wir die Frage, in welchem Ausmaß Bakterien die Fähigkeit besitzen, Informationen über vergangene Umweltereignisse zu speichern und nach einer Zellteilung an Tochtergenerationen weiterzugeben. Besonders interessierte dabei, inwiefern bei dieser Informationsspeicherung vergangene Ereignisse den Verlauf zukünftiger Anpassungen in antizipatorischer Weise bestimmen und ob dabei ein rudimentäres Lernen beobachtet werden kann. Konkret haben wir das "Gedächtnis" von Cyanobakterien für die im Verlauf des vorhergehenden Wachstums "erfahrenen" Phosphatfluktuationen studiert. Wir konnten zeigen, daß Cyanobakterien in der Lage sind, bestimmte Fluktuationsmuster der externen Phosphatkonzentration in Membraneigenschaften zu speichern und an Tochtergenerationen zu vererben. Die Informationsspeicherung ist dann besonders anhaltend, wenn sich während eines Umwelteinflusses (mindestens) zwei interdependente energiekonvertierende Subsystem der Zelle adaptiv aufeinander und auf die jeweilige Phosphatzufuhr einstellen und dabei ein stabiles Ensemble bilden.Wenn derartige stabile Ensembles bei einer Zellteilung an Tochtergenerationen "vererbt" werden, beeinflussen sie dann in distinkter Weise eine Neuanpassung an neuerliche Phosphatfluktuationen. Ob bei diesem Vorgang eine Erhöhung der externen Phosphatkonzentration als Stimulus einen adaptiven Response auslöst oder ignoriert wird, hängt dann von der jeweiligen Geschichte der vorhergehenden Stimuli ab, die der Organismus im Verlauf seines Wachstums "erfahren" hat.