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Fruchtkörper des Schleimpilzes Dictyostelium discoideum

Ein Schleimpilz als Mikrobenzüchter

Der Schleimpilz "Dictyostelium" hat bei der Besiedlung neuer Lebensräume seine Lieblingsspeise, nämlich Bakterien, immer mit dabei. Einmal angekommen, züchtet er an Ort und Stelle essbare Kolonien - laut Forschern eine primitive Form der Landwirtschaft.

Evolution 20.01.2011

Kooperation mit dem Weizen

682 Millionen Tonnen Weizen wurden laut FAO im Jahr 2009 weltweit angebaut. Die Domestizierung der einstigen Wildpflanze hat der Menschheit zweifelsohne Vorteile gebracht, aber man könnte mit gleichem Recht sagen: Der Weizen hat den Menschen für seine Vermehrung benutzt, und das überaus erfolgreich. Letztlich ist auch die Landwirtschaft eine Form der Symbiose, bei der definitionsgemäß nicht entschieden werden kann, wer nun der eigentliche Profiteur der Allianz ist.

Dictyostelium, der Ein-Vielzeller

Landwirtschaft gibt es auch bei anderen Lebewesen: Ameisen und Termiten kultivieren beispielsweise Pilze, um ihre Ernährung sicher zu stellen, selbiges tun diverse im Holz lebende Rüsselkäfer. Und selbst Schleimpilze haben gewisse landwirtschaftliche Talente entwickelt, wie nun Debra Brock im Fachblatt "Nature" berichtet.

Die Studie

"Primitive agriculture in a social amoeba" von Debra Brock et al. ist in "Nature" (Bd. 469, S. 393) erschienen.

Die Biologin von der Rice University in Houston, Texas, hat mit ihren Kollegen die Spezies Dictyostelium discoideum genauer untersucht. Die Art ist unter Evolutionsbiologen bekannt, weil sie ein evolutionäres Rolemodel für den Übergang von der Ein- zur Mehrzelligkeit darstellt. Dictyostelium besitzt nämlich zwei unterschiedliche Lebenszyklen: Unter guten Bedingungen neigt der Schleimpilz zur solitären Lebensweise. Geht das Futter indes zur Neige, schließen sich die einzelnen Amöben zu vielzelligen Aggregaten zusammen und bilden Sporen aus, um neue Lebensräume zu erschließen.

Strategien: Schlemmen oder Haushalten

Ö1-Sendungshinweis

Über diese Studie berichtet auch die Sendung "Wissen aktuell", Donnerstag, 20.1., 13:55 Uhr

Wie Brock und Co. nun herausgefunden haben, verfolgt die Art bei dem Wechsel vom vegetativen zum "sozialen" Zyklus eine Mischstrategie. Zwar ernähren sich alle Stämme von Bakterien, zwei Drittel fressen die vorhandenen Mikroben jedoch ohne Maß und Voraussicht, während die restlichen Amöben mit ihren Ressourcen sparsamer umgehen.

Fruchtkörper des Schleimpilzes Dictyostelium discoideum

Owen Gilbert

Mit Sporen und Bakterien gefüllte Fruchtkörper von Dictyostelium discoideum.

Letztere haben eine Strategie entwickelt, die auch das Überleben in Mikroben-armen Milieus möglich macht: Sie infizieren ihre eigenen Sporen mit Bakterien, auf dass in neuen Lebensräumen wieder neue Bakterienkolonien wachsen. Die US-Biologen nennen das in ihrer Arbeit eine "primitive Form der Landwirtschaft unter sozialen Amöben".

Auf halber Strecke stehen geblieben

Dass in ein und derselben Art beide Strategien - mit und ohne Landwirtschaft - koexistieren, ist zumindest erklärungsbedürftig. Denn mit der amöboiden Landwirtschaft sind keine geringen Kosten verbunden: Auf einen Teil der Nahrung zu verzichten, beeinträchtigt zum einen die Energiebilanz sowie die Fortpflanzung.

Zum anderen schneiden mit Bakterien infizierte Sporen bei der räumlichen Ausbreitung schlechter ab als die Sporen jener Stämme, die auf die Kultur von Bakterien gänzlich verzichten. So gesehen ist es überraschend, dass sich im Verlauf der letzten Jahrmillionen nicht eine Strategie im evolutionären Wettbewerb durchsetzen konnte.

Kommentar von Jacobus Boomsma: "Farming writ small", "Nature" (Bd. 469, S. 308).

Der Grund für die Koexistenz beider Ansätze dürfte in der fehlenden Spezialisierung von Dictyostelium discoideum liegen, wie Jacobus Boomsma von der Universität Kopenhagen in einem begleitenden Kommentar schreibt. Der Schleimpilz ernährt sich nämlich von mehreren Bakterienarten, die ihre eigene Vermehrungsfähigkeit trotz der langen Kooperation mit dem Schleimpilz nicht aufgegeben haben.

Das wäre jedoch notwendig gewesen, um die gegenseitige Anpassung voranzutreiben - und das Kosten-Nutzen-Kalkül der Bakterienzüchtung dauerhaft in die Gewinnzone zu bringen.

Robert Czepel, science.ORF.at

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