Algengene könnten Landpflanzen ertragreicher machen

Spezielle Meeresschnecken, die auch im Mittelmeer leben, verwischen die sonst so klar gezogene Linie zwischen dem Tier- und dem Pflanzenreich. Sie sind die einzigen bekannten Tiere, welche Photosynthese betreiben – sonst eine definierende Eigenschaft der Pflanzen.

Wissenschaftler der Heinrich-Heine-Universität haben nun in einer Kooperation mit einer Arbeitsgruppe des Forschungsmuseums Alexander Koenig (Bonn) die „photosynthetischen Schnecken“ neu untersucht und ihre überraschenden Ergebnisse in zwei, in den Fachblättern „Proceedings of the Royal Society B“ und „Genome Biology and Evolution“ erschienenen Artikeln, publiziert.

Die Meeresschnecke Elysia timida frisst die Alge Acetabularia und isoliert aus dieser spezifisch nur die Plastiden, d.h. die Organellen, welche die Photosynthese betreiben. Die Schnecken lagern die aus den Algen übernommenen Plastiden während der Verdauung in spezialisierte Darmzellen ein, wo diese unangetastet bleiben. Dort betreiben die Plastiden weiterhin Photosynthese. Bemerkenswert ist dabei vor allem die Ausdauer der Plastiden in den Schnecken:

„Diese Plastiden sind sehr stabil und das unterscheidet sie von allen anderen in Landpflanzen vorkommenden Plastiden“, erklärt Dr. Sven Gould vom Institut für Molekulare Evolution. „Sie können bis zu einem Jahr in der neuen Umgebung, sprich der Schnecke, überleben und dort Photosynthese treiben.“

Dass Meeresschnecken viele Monate ohne Nahrung auskommen war bislang schon bekannt, aber die Düsseldorfer und Bonner Biologen haben nun aufgedeckt, dass es nicht die Photosynthese ist, welche die Schlüsselrolle spielt, sondern der Nährwert der Algen.

Zudem wurde noch eine weitere Besonderheit mit weitreichenden Konsequenzen entdeckt, für welche sich auch die Agrarindustrie interessieren könnte.

Identifiziert wurden bestimmte Gene in den Plastiden der Algen, welche Landpflanzen in ihrem photosynthetischen Organell fehlen. Diese Gene sind sehr wahrscheinlich für die lange Lebensdauer der Algenplastiden – auch in den Schnecken – verantwortlich. Fügt man diese Gene nun in die Plastiden der Landpflanzen ein, so könnten diese die Landpflanzen bei ihrer Arbeit unterstützen und Licht „unempfindlichere“ Plastiden generieren.

„Das kann man sich vorstellen wie beim Autofahren. Stellen sie sich vor, sie hätten den Mechaniker (die speziellen Algengene) die ganze Zeit im Auto (den Plastiden) mitfahren. Geht etwas kaputt kann sofort repariert werden ohne das erst einmal alles still steht. Der Umweg über die Zentrale, die den Mechaniker erst noch losschickt, wird ausgelassen.“

Wird in den Plastiden nämlich nicht sofort der durch Licht entstandene Schaden behoben, so gehen diese umgehend kaputt. Nach der Hypothese der Wissenschaftler ließen sich so die Erträge der Nutzpflanzen deutlich steigern.

Kontakt:
Dr. Sven Gould
gould@hhu.de
0211 8113983
Christa G, Zimorski V, Woehle C, Tielens AGM, Wägele H, Martin W, Gould SB (2014). Plastid-bearing sea slugs fix CO2 in the light but do not require photosynthesis to survive. Proceedings of the Royal Society B: Biology. In press

de Vries J, Habicht J, Woehle C, Changjie H, Christa G, Wägele H, Nickelsen J, Martin WF, Gould SB (2014). Is ftsH the key to plastid longevity in sacoglossan slugs? Genome Biology and Evolution.