Maus, Fliege, Wurm und Co. dominieren Forschungslabore weltweit – aus guten Gründen. Die Tiermodelle sind bestens charakterisiert, und die Forschung an gleichen Organismen bietet eine gewisse Vergleichbarkeit der Ergebnisse. Jede Art hat spezifische Vorteile, dennoch haben die konservativen Modellorganismen einiges gemein: Von ihnen gibt es die unterschiedlichsten Mutanten, und sie haben eine vergleichsweise kurze Lebensdauer sowie Generationszeit. Außerdem sind ihre Zucht- und Haltungsbedingungen denkbar einfach und etabliert.
Dennoch hat es Vorteile, sich als Forscher an eher unübliche Modellorganismen heranzuwagen. Ralph Oliver Schill an der Universität Stuttgart etwa forscht seit 16 Jahren an einer besonders robusten Tierart, die er während seiner Promotion ganz zufällig kennengelernt hatte: „Es war während eines Waldspaziergangs in Tübingen, als ich mir einige kleine Zweige und Moose in die Jackentasche gesteckt hatte, ohne zu wissen, was ich überhaupt damit wollte“, erinnert sich Schill. Nachdem die Mitbringsel nach längerer Zeit in einem Regal schon fast in Vergessenheit geraten waren, legte Schill den mittlerweile verdorrten Moosfetzen in eine kleine Schale voll Wasser und betrachtete ihn unter einem Binokular. Nach kurzer Zeit kroch zwischen den Mooszweigen ein kleines Wesen hervor und schaute den Forscher förmlich mit seinen dunklen Augenpunkten an – ein Bärtierchen (Tardigrada).
Einzigartig im Tierreich
„Der Grund, warum wir Bärtierchen letztlich als Modellorganismus gewählt haben, ist ihre Fähigkeit, Trockenheit und Gefrieren unbeschadet zu überstehen“, so Schill. „Das kann kein anderes Tier so gut wie die Bärtierchen.“ 2007 hatten die Forscher die kleinen Wasserbären getrocknet in einer Kapsel mit einer Rakete ins All geflogen. Den Weltraum-Spaziergang überlebten die Tiere problemlos. „Während die Bärtierchen getrocknet quasi im Stand-by-Modus sind, altern sie nicht“, beschreibt der Zoologe ihre Relevanz in der Alterungsforschung. „Diese sogenannte Dornröschen-Hypothese können wir nicht mit Freiland-Tieren untersuchen, wir brauchen einen Organismus, der sich im Labor kultivieren lässt.“
Die Haltung der Wasserbären im Labor hatte Schill zu Beginn seiner Bärtier-Forschung vor eine große Hürde gestellt. „Es war beispielsweise nicht bekannt, welche Temperatur die Eier für die Entwicklung brauchen oder was sie fressen. Bei Letzterem habe ich mich bei den Kulturen für den biologischen Anfängerkurs an der Universität bedient und einfach ein paar Nahrungsangebote ausprobiert“, so Schill – mit Erfolg. Denn die Bärtierchen-Art (Milnesium inceptum, bis 2018 Milnesium tardigradum genannt) aus Schills Labor frisst in jungen Jahren Algen, wird dann aber räuberisch und vertilgt Rädertierchen sowie Fadenwürmer. „Wenn man keine Informationen findet, beginnt das Abenteuer Forschung. Man arbeitet sich in eine Tiergruppe ein und nimmt Kontakt zu Kollegen auf.“
Zu Beginn waren Schills Kollegen aus der Drosophila- und Fadenwurm-Fraktion äußerst skeptisch: „Sie waren zwar der Meinung, die Bärtierchen seien äußerst spannend, aber als Modellorganismus nicht geeignet, weil sie sich nicht schnell genug vermehren.“ In der Tat schlüpfen Bärtierchen aus ihren Eiern je nach Temperatur und Art erst nach einer Woche bis zu zwei Monaten. „Und auch die Lebensspanne ist länger.“ Zudem gibt es noch keine Bärtierchen-Mutanten.
„Die Punkte sind zwar alle richtig, dennoch haben mich die Bedenken meiner Kollegen damals nicht abgeschreckt, an den Tieren zu forschen“, sagt Schill. „Es kommt ganz auf das Forschungsprojekt an, denn es gibt Fragen, die lassen sich schlicht nur mit Bärtierchen beantworten – wie etwa Fragen zur Trockentoleranz.“
Schmerzloses Nagetier
Im Labor von Gary Lewin am Max-Delbrück-Centrum in Berlin haust derweil ein ganz anderer ungewöhnlicher Modellorganismus. Mithilfe des Nacktmulls (Heterocephalus glaber) möchten die Neurobiologen die somatische Sensorik von Lebewesen erforschen, also wie sie etwa Berührung oder Wärme, aber auch die Bewegung der Gliedmaßen oder Schmerzen spüren. Der Nacktmull eignet sich für diese Forschungsfragen besonders, denn er hat ein außergewöhnliches Schmerzempfinden – beziehungsweise, der Nager empfindet manche Schmerzen überhaupt nicht.
Im Jahr 2008 war Lewins Kollege Thomas Park von der University of Illinois in Chicago ganz zufällig darauf gestoßen, dass der Stoff Capsaicin (das Schmerz verursachende Alkaloid aus verschiedenen Paprika-Sorten) beim Nacktmull keinerlei Reaktion auslöste. „Normalerweise verursacht die Substanz bei Berührung mit der Haut einen kurzen brennenden Schmerz “, beschreibt Lewin die Auswirkung. Weil Park aber kein Schmerzforscher war beziehungsweise ist, wandte er sich an Lewin und flog mitsamt den Nagern nach Berlin. Zusammen erforschten Park und Lewin die Schmerzlosigkeit der Tiere. „Für mich war es erstmal ein kleines Sommerprojekt“, erinnert sich Lewin. „Aber als ich den Nacktmull genauer studiert habe, verstand ich, dass die Tiere sehr besonders sind.“ Mithilfe von Parks Erfahrungen und einem European Research Council Grant konnte Lewin die Nacktmull-Zucht starten.
„Damals war die Forschung an einem unbekannten Tiermodell schon sehr ungewöhnlich“, so Lewin. Heute realisierten die Forscher viel eher, dass sich nicht nur Maus und Co. als Forschungsobjekte eignen, sondern auch ungewöhnliche Modellorganismen dabei helfen würden, biomedizinische Fragen zu beantworten.
Förderung verwehrt
Dennoch sei es auch heute noch schwierig, Forschungsförderung bewilligt zu bekommen, wenn ungewöhnliche Tiere im Antrag stehen, sind Schill und Lewin einer Meinung. „Aus meiner Erfahrung kann ich berichten, dass schon mehrere meiner Anträge abgelehnt wurden, weil ungewöhnliche Organismen beteiligt waren“, so Lewin. „Doch ich merke, wie es zunehmend anerkannt wird. Häufig liegt es vermutlich gar nicht an den Organismen, sondern weil es sich einfach um ein neues Forschungsfeld handelt.“ Schill vertritt eine ähnliche Meinung: „Ich glaube, es ist schwieriger, Forschungsförderung mit ungewöhnlichen Tiermodellen zu bekommen. Die bestehenden Tiersysteme bekommen recht viel Unterstützung, was aber nicht nur an den Systemen liegt, sondern auch an den Namen, welche die Förderung beantragen. Mit den klassischen Modellorganismen fahren die Forscher natürlich auf einer sichereren Spur.“
Juliet Merz
Dieser Artikel wurde für unsere Webseite stark gekürzt. Im aktuellen Laborjournal-Heft (12-2019) stellt Juliet Merz weitere ungewöhnliche Tiermodelle vor.
Foto: Pablo Castagnola/MDC