Morphologie und Ökologie endemischer Ciliaten von Bromelien

Zur Jahrtausendwende entdeckten Foissner et al. (2003) eine vermutlich endemische Cili-atenfauna in Tank- Bromelien. Ciliaten sind mikroskopisch kleine (~ 15-1000 m) Lebewesen, z.B. das weit bekannte Pantoffeltierchen (Paramecium). Bromelien sind Rosettenpflanzen aus der Gruppe der Lilien und kommen nur in Mittel- und Südamerika vor. Die Blattachseln der Bromelien sind verwachsen, wodurch kleine Zisternen ("Tanks") entstehen, die sich mit Regenwasser und Pflanzenresten füllen. Seit Picado (1913) ist bekannt, dass in diesem Habitat viele spezifische Organismen leben, nun beginnend von Protisten bis zu Fröschen. Unsere Untersuchungen begannen ohne finanzielle Unterstützung (Foissner et al. 2003). Mittlerweile haben sich viele interessante Daten (~ 40 neue Ciliaten-Arten, darunter mehrere neue Gattungen und Familien) und Ideen angehäuft, für deren Publikation und Verwirklichung wir Unterstützung erbitten. Das Projekt soll mit einem ökologischen Partner (Prof. Dr. T. Weisse, Österreich); einem noch nicht festgelegten Laboratorium für die Sequenzierung der Ciliaten; und drei Partnern aus Jamaika, nämlich Dr. Klaus Wolf (Koordination vor Ort), Dr. G. Procter (ein Botaniker zur Identifikation der Bromelien) und einem jamaikanischen, noch zu findenden Post-doc durchgeführt werden. Dadurch ist ein optimaler Wissenstransfer gegeben. Die wesentlichen Ziele und Aussichten des Projektes sind: Die Veröffentlichung der neuen Ciliaten-Arten, sowohl jener, die wir schon gesammelt ha-ben als auch solcher, die wir bei dem geplanten Aufenthalt in Jamaika entdecken werden. Das werden insgesamt etwa 60 Arten sein, deren Verbreitung wir in unterschiedlich großen Regionen studieren werden. Dieser Teil soll die Spezifität der Tank-Ciliaten dokumentieren und damit die beschränkte Verbreitung von Mikroorganismen im Allgemeinen. Die Studie ist ein grundlegender Beitrag zur Biodiversitätsforschung in einer Region, die in Hinsicht Protisten nahezu eine tabula rasa ist. Die ökologischen Forschungen werden sich auf die funktionelle Ökologie der endemischen Arten und auf ein Phänomen konzentrieren, nämlich die stark erhöhte Frequenz von Arten, die von einer bakterienfressenden, mikrostomen (kleinmündigen) Morphe zu einer räuberischen, makrostomen (großmündigen) Morphe wechseln können. Ausbildung eines(er) jungen, jamaikanischen Wissenschaftlers(in) in klassischer und molekularer Taxonomie (= Beschreibung neuer Ciliaten-Arten), einer in Europa und den USA aussterbenden Disziplin, zumindest hinsichtlich der freilebenden, heterotrophen Protisten. Das Projekt, das vom Dekan der Universität of the West Indies befürwortet wird, ist für drei Jahre geplant und benötigt 299.000 EUR, hauptsächlich zur Finanzierung eines Post-doc und einer ganztägigen technischen Assistenz.

Ciliophora oder Ciliaten (Wimpertiere) sind einzellige Lebewesen (Protozoa) von mikroskopischer Größe (meist < 1 mm), deren Diversität (Artenvielfalt) und Phylogenie (Verwandtschaftsgeschichte) noch sehr wenig bekannt sind. Ciliaten findet man in fast allen wässrigen Biotopen, d.h., im Meer- und im Süßwasser, freilebend und auf vielzelligen Tieren und Pflanzen. Wie der Name sagt, sind sie mit feinen Härchen (Cilien) bedeckt, die zur Fortbewegung und Nahrungsbeschaffung dienen. Bei ungünstigen Verhältnissen können viele Ciliaten Dauerstadien (Cysten) bilden. Dabei runden sie sich ab und bilden eine dicke Membran, die so widerstandsfähig ist, dass die zarten Zellen viele Jahre überleben können. Zusammen mit den Amöben, den Geißeltierchen und den Sporentierchen bilden die Ciliaten die so genannten heterotrophen Protozoen, die kein Chlorophyll haben und sich daher durch Fressen ernähren müssen. Bisher wurden etwa 10 000 Ciliaten- Arten beschrieben; vermutlich sind das aber nur 20% der tatsächlichen Diversität, die deswegen so ungenügend bekannt ist, weil es sich größtenteils um harmlose Organismen handelt für die sich nur wenige Forscher begeistern konnten.Im Jahr 2000 verbrachte ich meinen Urlaub in Brasilien an der Mater Atlantica. Dort wachsen nahe des Meeresufers massenhaft große, terrestrische Bromelien, bei denen die Blätter so angeordnet sind, dass das Regenwasser nicht abfließen kann: es bilden sich daher zwischen den Blättern kleine Tümpel (Zisternen), von denen bekannt war, dass sie viele besondere (endemische) Organismen enthalten. Die Einzeller dieses besonderen Biotops waren allerdings praktisch unbekannt. Daher nahm ich einige Proben mit in mein Labor, wo ein Blick durchs Mikroskop zeigte, dass hier eine neue Welt zu entdecken war, d.h. die beiden Proben enthielten fünf neue Ciliaten-Arten. Daher reichte ich zusammen mit einem Ökologen (Prof. Dr. T. Weisse, Mondsee) und einem Deutsch-Jamaikaner (Dr. habil. Klaus Wolf) das oben genannte Forschungsprojekt ein. Die Resultate haben wir in 40 wissenschaftlichen Arbeiten und vielen Tagungen veröffentlicht. Als Beispiel sei das neue Wimpertier Bromeliothrix metopoides angeführt. Diese Art kommt nur in Bromelientrichtern vor und benötigt die bisher bei Ciliaten höchste bekannte Futterkonzentration; wenn diese vorhanden ist, kann es sich sehr rasch vermehren, indem es Teilungsketten bildet. Die Untersuchungen bestätigten den ersten Eindruck, dass in den Bromelientrichtern Hunderte bisher unbeschriebene Wimpertier-Arten leben, von denen wir im Verlaufe der Jahre etwa 20 genau beschrieben haben.Ein wichtiges Ziel des Projekts war die Ausbildung von jungen alpha- Taxonomen (nur Taxonomen können die vielen Arten identifizieren und beschreiben), an denen weltweit großer Bedarf besteht. Aber es ist ein schwieriges Fach mit wenig sozialer Anerkennung und wird daher selten studiert. Deshalb betrachte ich es als Glücksfall, dass ich Herrn Mag. Omar Atef aus Ägypten für das Projekt gewinnen konnte. Er promovierte im November 2013 mit einer Arbeit über die microthoraciden Ciliaten in Bromelien.