Zur Anpassungsfähigkeit der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii an unterschiedliche Temperatur- und Lichtverhältnisse

In vorliegender Maturaarbeit wurde die Anpassungsfähigkeit der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii auf unterschiedliche Temperatur- und Lichtbedingungen untersucht. Im Zentrum stand dabei die Frage:

„Wie ändert sich die Anpassungsfähigkeit von bei unterschiedlichen Temperatur- und Lichtbedingungen evolvierten C. reinhardtii Zellen an sich verändernde Umweltbedingungen?»

Algen, insbesondere Grünalgen, spielen als Primärproduzenten eine zentrale Rolle für die Ökosysteme der Erde. Der durch den Klimawandel verursachte Temperaturanstieg beeinflusst auch das Wachstum der Grünalgen.

Die Resultate dieser Arbeit bestätigen, dass C. reinhardtii bei verschiedenen Temperaturen unterschiedliche Wachstumsraten und Zelldichten aufweist. Des Weiteren zeigen sie aber auch, dass höhere Temperaturen in zukünftigen Generationen zu tieferen Wachstumsraten führen.

Im experimentellen Teil wurden sechs Gruppen von Zellen der Alge C. reinhardtii bei 14°C, 20°C und 28°C mit jeweils hoher (90 μmol⋅m⁻²⋅s⁻¹) und verringerter
(45 μmol⋅m⁻²⋅s⁻¹) Lichtintensität, während 35 Tagen gezüchtet, resp. evolviert. Diese initialen Kulturen wurden daraufhin während sechs Tagen unter sechs verschiedenen Bedingungen, nämlich bei 14°C, 20°C und 28°C, je mit hoher (90 μmol⋅m⁻²⋅s⁻¹) und mit verringerter (45 μmol⋅m⁻²⋅s⁻¹) Lichtintensität neu kultiviert.

Alle bei 20°C evolvierten Kulturen zeigten in allen Bedingungen am Tag 6 die höchste Zelldichte. Im Gegensatz dazu wiesen die, bei 28°C mit hoher Lichtintensität
(90 μmol⋅m⁻²⋅s⁻¹) evolvierten Kulturen, die geringsten Zelldichten auf, und dies nicht nur bei den niedrigeren Temperaturen, sondern auch in ihrer initialen Bedingung bei 28°C. Das deutet darauf hin, dass Zellen, die bei höheren Temperaturen mit hoher Lichtintensität (90 μmol⋅m⁻²⋅s⁻¹) evolvierten, einen Hitze- und Lichtstress erfuhren und deshalb nicht nur in tieferen Temperaturen, sondern auch in der Temperatur, in welcher sie über längere Zeit wuchsen, eine tiefere Wachstumsrate aufweisen. Interessanterweise zeigte sich bei der Zellkultur, die bei 28°C mit geringer Lichtintensität
(45 μmol⋅m⁻²⋅s⁻¹) evolviert ist, eine höhere Wachstumsrate. Dies lässt sich mit Mutationen erklären.
Die unterschiedlichen Lichtbedingungen in den sich entwickelnden Zellgruppen hatten keine signifikanten Auswirkungen auf die Zellwachstumsraten, was darauf hindeutet, dass unterschiedliche Lichtintensitäten einen geringeren Einfluss auf das Zellwachstum zukünftiger Generationen haben könnten.

Die Resultate zeigen, dass das Wachstum der Alge C. reinhardtii bei einer Wassertemperatur von 28°C und einer hohen Lichtintensität (90 μmol⋅m⁻²⋅s⁻¹) negativ beeinflusst wird. Dies könnte zu weitreichenden Konsequenzen führen, da ein Rückgang der Algenproduktion zu einer erheblichen Störung in sowohl marinen als auch in limnischen Ökosystemen beitragen würde und alle Lebewesen aller Trophiestufen betroffen wären.