Die Alge „Sanguina nivaloides“ nutzt die ersten Zentimeter des Schnees | Polarjournal
Mikroalgen sind in der Lage, Gipfel und Pole zu bezwingen, indem sie sich an die Lebensbedingungen in den Zwischenräumen des Schnees anpassen. Bild: Jean-Gabriel Valay / Jardin du Lautaret / UGA / CNRS

Die Zellstrukturen der Alge, die sich im Frühjahr in den Bergen und im Sommer in den Polarregionen rot färbt, wurden gerade auf mikroskopischer Ebene beschrieben.

Eine rote Zelle in schattenlosem weißen Licht. „Blut auf dem Schnee“: Dieses Phänomen, das im Frühjahr auf den Gletschern und im Sommer an den Polen auftritt, wurde im Laufe der Zeit von vielen Menschen, Wanderern wie Wissenschaftlern, beobachtet und hinterfragt. Bereits Aristoteles machte sich 300 v. Chr. Gedanken über die Natur der Pflanze, lange vor dem Botaniker und Naturforscher Horace Bénédict de Saussure, der im 18. Jahrhundert eine Beschreibung der Pflanze vorschlug. 1918 wurden von John Ross‘ Grönlandexpeditionen Proben von gefärbtem Schnee nach Europa gebracht.

Aber es sollte noch hundert Jahre dauern, bis der Ursprung des „Schneebluts“ tatsächlich beschrieben wurde: Es handelt sich um eine Alge namens Sanguina nivaloides. Und noch ein paar Jahre, um einige der Geheimnisse um diese Pflanze zu lüften. Ein französisches Forscherteam, dem auch Eric Maréchal vom Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale in Grenoble angehört, hat diese Algen in Flüssigwasserströmungen um Eiskristalle herum beobachtet. „Sie betreiben Photosynthese, können monatelang überleben und sind frostempfindlich“, heißt es in der Studie, die am 18. November in Nature Communication veröffentlicht wurde.

Da die Kultivierung von Sanguina nivaloides im Labor nicht möglich ist, wurden Schneeproben mit der Alge auf dem Brevent und dem Galibier in den Alpen, auf dem Olymp und in der Region Trondheim in Norwegen gesammelt.

Dank der mikroskopischen Aufnahmen konnten die Forscher sie daher aus nächster Nähe beobachten. Bild: J. Ezzedine / Alpalga

So konnten sie feststellen, dass sich diese Rotalge in winzigen Wasserkreisläufen im Schnee entwickelt hat. Im Frühjahr besteht er in den Alpen zu 10-20 % aus flüssigem Wasser. „Ich habe dieses Jahr im August mit Greenlandia eine Expedition zum Scoresby Fjord unternommen“, erinnert er sich, um den Zeitpunkt der arktischen Sanguina nivaloides-Blüte zu bestimmen.

Diese Algen sind entgegen aller Erwartung kälteempfindlich: Bei -4 °C sterben sie über Nacht ab. Unter dem ersten Zentimeter Schnee leben sie in der Nähe des Schmelzpunkts (0°C), in diesem Wasserfilm, der nicht gefriert, weil er Mineralien enthält, ähnlich wie das Wasser auf einer Bergstraße, ein Verbündeter gegen die Kälte. Dank dieser Mineralien vermehren sich die Algen, auch wenn sie selten sind, wie auch der Phosphor, der unerlässlich ist.

„Wir haben den Schnee mit und ohne Algen analysiert und festgestellt, dass er den gesamten Phosphor absorbiert hat“, erklärt Eric Maréchal. Dieses Ergebnis stützt die Hypothese, die sich um die merkwürdigen Falten an der Außenseite der einzelnen Zellen dreht. „Dadurch wird die Austauschfläche um 10 % vergrößert, so dass sie mehr Kontakt mit ihrer Umgebung haben“, beschreibt er.

Dreidimensionale Architektur der Schneealgenzelle Sanguina nivaloides. Bild: Grégory Si Larbi / LPCV

In der Zelle wird Phosphor in Lipiden gespeichert, die die Forscher analysierten. „Wir schließen daraus, dass sie Phosphor speichern, sie sind im Resistenzmodus“, erklärt er. Um diese Lipide zu bilden und ihre Zellwände zu versiegeln, spalten sie mit Hilfe der Sonnenenergie während der Photosynthese Wassermoleküle ab.

Die Anatomie ihrer Photosyntheseorgane ist anders als bei anderen Pflanzen. Sie sind in alle Richtungen ausgerichtet, so dass das Chlorophyll das von allen Seiten einfallende und von den Eiskristallen reflektierte Licht einfängt.

Diese Lichtfülle ist jedoch übermäßig und führt zur Bildung von freien Radikalen, die die Moleküle der Zelle verbrennen. Um sich zu verteidigen, produziert Sanguina nivaloides einen roten Farbstoff, die Carotinoide, die diese Energie absorbieren.

Sobald der Schnee vollständig geschmolzen ist, sinken die Algen in die Erde, aber die Forscher wissen noch sehr wenig darüber, wie sie bis zum nächsten Schneefall überleben.

Camille Lin, PolarJournal

Link zur Studie : Ezzedine, J.A., Uwizeye, C., Si Larbi, G., Villain, G., Louwagie, M., Schilling, M., Hagenmuller, P., Gallet, B., Stewart, A., Petroutsos, D., Devime, F., Salze, P., Liger, L., Jouhet, J., Dumont, M., Ravanel, S., Amato, A., Valay, J.-G., Jouneau, P.-H., Falconet, D., Maréchal, E., 2023. Adaptive Eigenschaften der Zysten der Schneealge Sanguina nivaloides durch subzelluläre 3D-Bildgebung enthüllt. Nat Commun 14, 7500. https://doi.org/10.1038/s41467-023-43030-7.

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