News: Abgewürgt
Es ist ein Zusammenleben zum gegenseitigen Vorteil: Knöllchenbakterien liefern Stickstoffverbindungen und erhalten im Gegenzug von ihrem pflanzlichen Wirt Kohlenhydrate. Verweigern die Bakterien jedoch ihre Zahlung, greift der Wirt zu drastischen Maßnahmen.
© Ford Denison (Ausschnitt)
Die friedliche Koexistenz von Knöllchenbakterien und Hülsenfrüchtlern gilt als Paradebeispiel für eine funktionierende Symbiose: Die Leguminosen, zu denen wichtige landwirtschaftliche Nutzpflanzen wie Erbsen, Bohnen und Klee zählen, beherbergen in ihren Wurzeln Stickstoff fixierende Bakterien. Diese häufig zur Gattung Rhizobium gehörenden Mikroorganismen vermögen – im Gegensatz zu höheren Pflanzen – elementaren Stickstoff aus der Luft zu Ammoniak zu reduzieren.
Die Leguminosen nehmen die bakteriellen Stickstoffprodukte gerne an und gewähren dafür ihren Untermietern Kost und Logis, in dem sie ihnen in ihren Wurzelknöllchen eine Heimstätte geben und sie mit Kohlenhydraten und anderen organischen Verbindungen versorgen. Eine perfekte Gemeinschaft.
Was ist aber, wenn einer der Partner nicht mitspielt? Die Leguminosen infizieren sich in der Regel mit verschiedenen Bakterienstämmen, die in durchaus unterschiedlichem Maße Stickstoff fixieren. Schließlich ist die Reaktion äußerst energieaufwändig, und daher wäre es für die Bakterien effektiver, die Fixierungsrate auf das Allernötigste zu beschränken. Dann sollten sich letztendlich die Bakterien durchsetzen, die mit den Stickstoffverbindungen knausern und deshalb schneller wachsen können als ihre freigebigeren Kollegen. Die Symbiose dürfte demnach gar nicht funktionieren. Sie tut es aber. Warum?
Um dieses Rätsel zu lösen, haben Toby Kiers von der University of California in Davis und seine Kollegen die Stickstoff fixierenden Knöllchenbakterien daran gehindert, ihren Verpflichtungen nachzukommen: Sie kultivierten Sojabohnen (Glycine max) zusammen mit ihrem Symbionten Bradyrhizobium japonicum in einer Atmosphäre, bei welcher der Luftstickstoff durch Argon ersetzt war.
Den Bakterien bekam das schlecht. Sie wuchsen langsamer, und die Knöllchen waren sichtlich unterentwickelt. Offensichtlich verweigerten die Leguminosen die weitere Zusammenarbeit mit den zahlungsunfähigen Bakterien.
Weitere Untersuchungen offenbarten, wie die Pflanzen ihre Gäste sanktionierten: Sie drehten ihnen schlicht die Luft zum Atmen ab. Normalerweise versorgt der Wirt seine Symbionten mit frischem Sauerstoff - die Pflanzenzellen besitzen extra dafür ein Leghämoglobin genanntes Sauerstoff bindendes Molekül -, doch in den stickstofffreien Wurzelknöllchen war die Sauerstoffkonzentration erheblich reduziert.
Die Kooperation funktioniert also nur, wenn beide Partner mitmachen. Bakterien, die ihren Wirt auszunutzen versuchen, werden hart bestraft: mit dem Tod durch Ersticken.
Die Leguminosen nehmen die bakteriellen Stickstoffprodukte gerne an und gewähren dafür ihren Untermietern Kost und Logis, in dem sie ihnen in ihren Wurzelknöllchen eine Heimstätte geben und sie mit Kohlenhydraten und anderen organischen Verbindungen versorgen. Eine perfekte Gemeinschaft.
Was ist aber, wenn einer der Partner nicht mitspielt? Die Leguminosen infizieren sich in der Regel mit verschiedenen Bakterienstämmen, die in durchaus unterschiedlichem Maße Stickstoff fixieren. Schließlich ist die Reaktion äußerst energieaufwändig, und daher wäre es für die Bakterien effektiver, die Fixierungsrate auf das Allernötigste zu beschränken. Dann sollten sich letztendlich die Bakterien durchsetzen, die mit den Stickstoffverbindungen knausern und deshalb schneller wachsen können als ihre freigebigeren Kollegen. Die Symbiose dürfte demnach gar nicht funktionieren. Sie tut es aber. Warum?
Um dieses Rätsel zu lösen, haben Toby Kiers von der University of California in Davis und seine Kollegen die Stickstoff fixierenden Knöllchenbakterien daran gehindert, ihren Verpflichtungen nachzukommen: Sie kultivierten Sojabohnen (Glycine max) zusammen mit ihrem Symbionten Bradyrhizobium japonicum in einer Atmosphäre, bei welcher der Luftstickstoff durch Argon ersetzt war.
Den Bakterien bekam das schlecht. Sie wuchsen langsamer, und die Knöllchen waren sichtlich unterentwickelt. Offensichtlich verweigerten die Leguminosen die weitere Zusammenarbeit mit den zahlungsunfähigen Bakterien.
Weitere Untersuchungen offenbarten, wie die Pflanzen ihre Gäste sanktionierten: Sie drehten ihnen schlicht die Luft zum Atmen ab. Normalerweise versorgt der Wirt seine Symbionten mit frischem Sauerstoff - die Pflanzenzellen besitzen extra dafür ein Leghämoglobin genanntes Sauerstoff bindendes Molekül -, doch in den stickstofffreien Wurzelknöllchen war die Sauerstoffkonzentration erheblich reduziert.
Die Kooperation funktioniert also nur, wenn beide Partner mitmachen. Bakterien, die ihren Wirt auszunutzen versuchen, werden hart bestraft: mit dem Tod durch Ersticken.
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