Regenwürmer findet sich fast in allen Böden weltweit und übernehmen dort als Ökosystem-Ingenieure wichtige Funktionen. Zum Beispiel bohren sie riesige Gangsysteme in die Erde, sodass Humus untergemischt und der Boden aufgelockert wird und Wasser in tiefere Bodenschichten abfließen kann. Zudem transportieren die Würmer organisches Material in die Erde, fressen es und ernähren dann mit ihrem Kot Bodenbakterien sowie Pilze. In ihrem Körper beherbergen sie dabei symbiotische Mikroben und auch kleine tierische Parasiten, die ihr Immunsystem bekämpfen muss.
Chemie und Anatomie kombiniert
Welche Interaktionen aber genau im Inneren eines Regenwurms stattfinden, war bisher nicht bekannt. Ein Forscherteam um Benedikt Geier vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie (MPIMM) hat nun versucht, einen genaueren Einblick in die Anatomie und den Stoffwechsel des Regenwurms zu bekommen. Das Problem: Das Verständnis der chemischen Interaktionen zwischen den kleinen Tieren und den in ihrem Körper lebenden Mikroorganismen ist bisher extrem begrenzt, weil es dafür kaum geeignete Methoden gibt. Um die grundlegenden Abläufe von Tier-Mikroben-Symbiosen und Parasiten aufzudecken, muss man zunächst verstehen, welche chemischen Stoffe von den einzelnen Partnern wo produziert werden. Dazu muss bildlich dargestellt werden, wie Moleküle auf Mikrometerebene verteilt sind. Zudem ist es fast unmöglich, die chemischen Bilder bisheriger Methoden richtig zu interpretieren, wenn unbekannt ist, ob, wo und mit welchen nützlichen oder pathogenen Mikroben oder sogar tierischen Parasiten ein Gewebe infiziert ist.
Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, haben Geier und seine Kollegen zwei hochauflösende Bildgebungsverfahren zu einer neuen Methode kombiniert. „Wir stellen in unserer Studie die Chemo-Histotomografie vor, eine besondere dreidimensionale Darstellung von Chemie und Anatomie millimetergroßer Tiere und ihrer Parasiten auf zellulärer Ebene“, so Geier. Die Chemo-Histotomografie besteht einerseits aus der Mikro-Computertomografie, die nicht in die Organe des Untersuchungsobjekt eingreift, aber dennoch eine 3D-Darstellung der Gewebe ermöglicht, indem eine Vielzahl von Röntgenbildern der Probe rekonstruiert werden. Zudem verwendeten die Wissenschaftler die bildgebende MALDI-Massenspektrometrie. Mit dieser können mikrometergroße, natürliche Verteilungen von Stoffwechselprodukten visualisiert und die chemischen Profile ihrem Produktionsort und möglicher Weise ihrem Produzenten zugeordnet werden.
