Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gene identifiziert: Forscher erlangen tiefere Einblicke in die Entstehung von Algengiften

07.08.2014

Besonders im Sommer kommt es oft zur Ausbreitung von Blaualgen in heimischen Seen. Dadurch kann es auch zu einer Häufung an für Umwelt und Mensch schädlichen Giftstoffen kommen.

Wissenschaftler des Forschungsinstituts für Limnologie der Uni Innsbruck am Mondsee haben nun jene Gene, die die Verbreitung der Giftbildung anregen, identifiziert und die Ergebnisse im Fachjournal „Applied and Environmental Microbiology“ veröffentlicht.


Das Cyanobakterium Microcystis sp. bildet in nährstoffbelasteten Gewässern während der Sommermonate häufig blaugrün gefärbte, toxische Algenblüten.

Kurmayer


Eine Algenprobe.

Kurmayer

Algen sind mikroskopisch kleine, pflanzliche Organismen, die in allen Gewässern der Erde vorkommen. Durch Nährstoffreichtum kann es im Sommer zur Massenentwicklung von Blaualgen in Gewässern kommen. Blaualgen sind genau genommen zur Photosynthese fähige Bakterien, sogenannte Cyanobakterien; die durch diese Bakterien entstehenden, meist grünlich-blauen Schlieren werden als Algen- oder Wasserblüten bezeichnet.

Dabei kann es zu einer Anhäufung von Giftstoffen im Gewässer kommen, vor allem, wenn sich die Cyanobakterien explosionsartig vermehren. Diese gefährliche Wirkung für das gesamte Nahrungsnetz trifft am Ende auch den Menschen.

Aber auch geringe Konzentrationen von Giftstoffen, wie z.B. das Lebertoxin Microcystin, können, bei Einnahme über einen längeren Zeitraum, die Erbsubstanz des Menschen schädigen und zu Tumoren führen. Die dadurch entstehenden direkten (etwa zur Wasseraufbereitung) und indirekten Kosten (zum Beispiel zur Ursachenbekämpfung) belaufen sich jährlich auf viele Millionen Euro.

Funktion von „egoistischen“ Genen

Um Maßnahmen gegen die Toxizität von Cyanobakterienblüten setzen zu können, ist es notwendig, zu verstehen, wie diese Toxine gebildet werden und insbesondere, wie rasch sich Gen-Mutationen für die Toxinproduktion durchsetzen und verbreiten.

„Unsere molekularen, ökologischen Untersuchungen zielen einerseits darauf ab, das Alter verschiedener Mutationen zu bestimmen und andererseits durch das Studium der Verbreitung herauszufinden, wie erfolgreich verschiedene relativ junge Genotypen im Ökosystem sind“, sagt Rainer Kurmayer, Leiter des Forschungsinstituts für Limnologie der Universität Innsbruck am Mondsee.

Eine wichtige Rolle in der Verbreitung der Toxinsynthese könnten sogenannte mobile Elemente haben, die auch als springende Gene bezeichnet werden, da sie ihre Position spontan innerhalb des Erbguts verändern und dadurch zu Mutationen führen. Diese Gene wurden auch als „egoistisch“ bezeichnet, da sie Ähnlichkeit mit Viren aufweisen und sehr häufig ohne offensichtlichen Zweck im Erbgut vorkommen. Eine wichtige Funktion dieser „springenden Gene“ könnte aber die Restrukturierung der Erbinformation sein, indem sie Mutationen hervorrufen.

Erst durch die sogenannte Hochdurchsatz-Sequenzierungs-Technologie der letzten Jahre wurde es möglich, diese mobilen Elemente im Erbgut von Organismen qualitativ und quantitativ vollständig zu erfassen. In ihrem aktuellen Projekt, dessen Ergebnisse kürzlich im Fachjournal „Applied and Environmental Microbiology“ publiziert wurden, konnten die Mondseer Forscher die Genominformation des Cyanobakteriums Planktothrix sp. und den Anteil dieser mobilen Elemente entschlüsseln. Mit eigens entwickelten genetisch modifizierten Elementen können diese Gene nun in Algen experimentell eingeschleust und ihr Einfluss auf die Toxinbildung überprüft werden.

„Ein zweiter Ansatz unserer Forschungsgruppe besteht darin, dass wir die Häufigkeit und Aktivität dieser Elemente direkt in den Gewässern beobachten und ihre Veränderung in Abhängigkeit von klimatischen Veränderungen, wie steigende Wassertemperatur oder Überdüngung und Verschmutzung von Gewässern, analysieren“, erklärt Rainer Kurmayer. Während bei pathogenen Bakterien Erbanlagen z.B. für gefährliche Antibiotikaresistenzen direkt zwischen einzelnen Arten von Bakterien übertragen werden können, ist dies bei den Erbanlagen zur Toxinproduktion bisher nicht beobachtet worden. Weitere Forschung ist nötig, um herauszufinden, welche Umweltfaktoren das Auftreten von Mutationen begünstigen und wie neue (un)giftige Genotypen entstehen können.

Das Forschungsprojekt wurde vom Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) finanziert. Die Veröffentlichung erschien in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Applied and Environmental Microbiology.

Rückfragehinweis:
Ass.-Prof. Dr. Rainer Kurmayer
Leiter des Forschungsinstituts für Limnologie, Mondsee
Universität Innsbruck
Telefon: +43 512 507-50242
E-Mail: rainer.kurmayer@uibk.ac.at

Dr. Sabine Wanzenböck
Öffentlichkeitsarbeit Forschungsinstitut für Limnologie, Mondsee
Universität Innsbruck
Telefon: +43 512 507-50239
E-Mail: sabine.wanzenboeck@uibk.ac.at

Weitere Informationen:

http://aem.asm.org/content/80/16/4887.full Originalartikel: Christiansen G, Goesmann A, Kurmayer R. (2014). Elucidation of insertion elements carried on plasmids and in vitro construction of shuttle vectors from the toxic cyanobacterium Planktothrix. Appl. Environ. Microbiol. 80:4887-4897.

Dr. Sabine Wanzenböck | Universität Innsbruck

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Blattkäfer: Schon winzige Pestizid-Dosis beeinträchtigt Fortpflanzung
26.07.2017 | Universität Bielefeld

nachricht Akute myeloische Leukämie (AML): Neues Medikament steht kurz vor der Zulassung in Europa
26.07.2017 | Universitätsklinikum Ulm

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Robuste Computer für's Auto

26.07.2017 | Seminare Workshops

Läuft wie am Schnürchen!

26.07.2017 | Seminare Workshops

Leicht ist manchmal ganz schön schwer!

26.07.2017 | Seminare Workshops