Logo der Uni Bonn, Link zur Homepage der Universität Bonn Logo der AG Gravitationsbiologie, Link zur Startseite Schriftzug Gravitationsbiologie, Link zur Startseite Logo des IMBIO, Link zur IMBIO-Homepage Link zur Homepage des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technik Link zur Homepage des Deutschen Zentrums für Luft und Raumfahrt Kopfzeile des Layouts: Gravitationsbiologie - Forschung im Weltraum und auf der Erde

+++ FORSCHUNG - Sounding Rockets +++

Ergebnisse einiger Sounding Rocket-Kampagnen

 

[ Esrange Launch Site ]       [ ESA Sounding Rocket ]       [ DLR Sounding Rockets ]

 




zum Tagebuch der
Maxus-5 Kampagne

Maxus 5

MAXUS 5 lieferte uns präzise Angaben über die Empfindlichkeit des Schwerkraft-wahrnehmenden Apparates in Rhizoiden und Protonemata. Durch genau dosierte Zentrifugation im Verlauf der Mikrogravitationsphase wurden die Zellen unterschiedlichen Beschleunigungen ausgesetzt und sowohl die intrazellulären Prozesse analysiert, als auch die Wachstumsreaktionen der Zellen video-mikroskopisch ausgewertet. Dabei stellte sich heraus, dass der Schwellenwert für die Wahrnehmung von Beschleunigungsreizen in beiden Zelltypen etwa bei einem Zehntel der Erdschwerkraft liegt (0,1g).Vom wissenschaftlichen Standpunkt aus war aber die Beschreibung der Empfindlichkeit des Sensorapparates auf zellulärer und molekularer Ebene weitaus interessanter. Danach nimmt die Zelle bereits Änderungen in Richtung oder Betrag der (Erd)Beschleunigung wahr, wenn über die Statolithen eine Kraft von mindestens 2x10-14 Newton (kg m s-2) ausgeübt wird, bzw. eine Energie von ca. 3x10-19 Joule (kg m2 s-2) aufgewändet wird

Texus 37/38

Diese heikle, aber schließlich doch sehr erfolgreiche Kampagne lieferte uns Daten über die Transporteigenschaften des Aktins in Chara-Protonemata. Normal orientierte (senkrecht nach oben) wachsende Protonemata zeigten in Mikrogravitation eine deutlichen Netto-Transport zur Spitze hin (akropetal), wie wir nach Simulationsexperimenten nicht anders erwartet hatten. Protonemata, die dagegen 30 min vor Start der Rakete invertiert, also auf den Kopf gestellt worden waren, transportierten zu unserem Erstaunen ihre Statolithen von der Spitze in Richtung Zellbasis (basipetal). Wir können dieses Ergebnis nur so deuten, daß diese Zellen ein komplex reguliertes Aktinsystem enthalten, dass lokal sehr differenzierte Eigenschaften aufweist, um die Statolithen in einer, für die Schwerkraftwahrnehmung geeigneten Position zu halten.

Literatur: Braun 2002b


Maxus 3

Die 13-minütige Mikrogravitationsphase des MAXUS-Fluges ermöglichte uns Untersuchungen zur Empfindlichkeit des Schwerkraftwahrnehmungsmechanismus der Chara-Rhizoide. Seitliche Beschleunigung durch den Einsatz von Zentrifugen im Raketenmodul während der Mikrogravitationsphase ergaben, dass der Schwellenwert für die Gravisensibilität dieser Zellen zwischen 0.1g und 0.3g liegt.

Literatur: Braun 2002b


Texus 25

Die Zugabe von Cytochalasin D vor Start bewirkte eine Störung der Aktin-Strukturen der Chara-Rhizoide. Die Statolithen lagen daher vor Start in der Zellspitze. Dass die Statolithen nun im Verlauf der Mikrograviationsphase keinerlei Verlagerung erfuhren, ist eine deutliche Bestätigung dafür, dass tatsächlich das Aktin-Myosin-System für die Statolithenbewegung verantwortlich ist und diese nicht durch rein physikalische Effekte der Mikrograviation bewirkt wurde.

Literatur: Sievers et al. 1993








Texus 21 Video:
-Preflight Phase
-Start der Rakete
-µg Phase

Texus 21

Mit Einsetzen der Mikrogravitationsphase (< 10^-4g) ca. 70 s nach Start der Rakete beginnt die Verlagerung der Statolithen in Richtung der Zellbasis, die wir per Videomikroskopie live beobachteten. Nach etwa 6-minütiger Mikrogravitationszeit sind die Statolithen auf das Doppelte des ursprünglichen Abstands von der Zellspitze verlagert. Dieser Flug lieferte uns den unzweifelhaften Beweis, dass Statolithen (= Schwere-körperchen: mit BaSO4-Kristallen gefüllte Zellorganellen, die in Richtung der Schwerkraft sedimentieren und den Zellen "den Weg weisen") durch die Wechselwirkung von zwei Kräften an besonderen Stellen in den Zellen plaziert werden. Die Schwerkraft zieht die Statolithen bei normaler Orientierung der Chara-Rhizoide (Spitze zeigt nach unten) in die Zellspitze hinein. Diese Kraft wird kompensiert durch zelleigene Kräfte, die durch das Aktin-Myosin-System (ähnlich unseren Muskeln) vermittelt werden. Unter 1g befinden sich die Statolithen ca. 15-30 µm oberhalb der Zellspitze in einer dynamisch stabilen Position, an der die herrschenden Kräfte sich im Gleichgewicht befinden. Wird die Schwerkraft reduziert, muß nach dem dritten Newton´schen Prinzip eine Verlagerung der Statolithen in Richtung der verbleibenden Kraft einsetzen, bis eine neue dynamisch stabile Gleichgewichtsposition erreicht ist.

Literatur: Sievers et al. 1991; Volkmann et al. 1991; Braun 1997


 

© Institut für Molekulare Physiologie und Biotechnologie der Pflanzen IMBIO, AG Gravitationbiologie  ( © Fabian A. Paul )