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Gentransfer: Wozu ein Wurm Gene vom Schleimpilz hat

Dieser Wurm hat acht Kopien eines Schleimpilz-Gens. Der Gentransfer ist doppelt kurios, weil das so gewonnene Enzym Pflanzen zersetzt - die der Wurm aber gar nicht frisst.
Das gelbe Röhrennetzwerk eines Schleimpilzes breitet sich auf Holz aus.

Einem Schleimpilz und dem von ihm gespendeten Gen verdankt der Fadenwurm Pristionchus pacificus, dass er sein Futter besser verwerten kann. Das berichtet eine Arbeitsgruppe um Ziduan Han vom Max-Planck-Institut für Biologie in Tübingen. Der Wurm trägt, wie das Team in »Molecular Biology and Evolution« berichtet, acht Kopien eines Gens für das Enzym Zellulase, das Zellulose abbaut – den wichtigsten Bestandteil von Holz und anderen Pflanzenstoffen. Ungewöhnlich ist das nicht nur wegen des seltenen Falls einer Gen-Übertragung zwischen zwei Nichteinzellern, sondern auch, weil der Wurm gar kein Pflanzenfresser ist. Die Arbeitsgruppe wies dennoch nach, dass das Tier von dem Gentransfer profitiert. Wie sich herausstellt, bricht das Enzym die Biofilme auf, von denen sich der Wurm ernährt – und macht Nährstoffe so besser zugänglich.

Dass die Fadenwürmer der Gattung Pristionchus das Gen für die Zellulase vor einigen Millionen Jahren von einem Schleimpilz übernahmen, ist seit einer Weile bekannt. Doch rätselhaft blieb bisher, was Pristionchus pacificus mit dem Enzym anstellt – der Wurm weidet Mikrobenfilme auf Käferpanzern ab. Das Molekül dagegen baut Pflanzenmaterie ab, die der Wurm aber gar nicht frisst. Dennoch ist Zellulase für den Wurm so hilfreich, dass sich das Gen dafür im Lauf der Zeit mehrmals verdoppelte. Wie das Team um Han in Versuchen mit genetisch veränderten Würmern feststellte, gedeihen die Tiere mit Zellulase deutlich besser als solche, bei denen die Gene ausgeschaltet sind.

Die Erklärung für den Befund liegt darin, dass die Nahrung des Wurms quasi verpackt ist. Die Mikroorganismen, von denen sich das Tier ernährt, bilden Biofilme – Schleimschichten aus vernetzten Biomolekülen, in denen Bakterien vor äußeren Einflüssen geschützt sind. Zum Teil bestehen die Biofilme auch aus zelluloseähnlichen Molekülen, die durch die Zellulase des Wurms zerlegt werden. Dadurch zerfällt der robuste Film, und der Wurm kann dank Gentransfer mehr Nährstoffe aus den enthaltenen Bakterien gewinnen. Zusätzlich lieferten die zersetzten Moleküle des Biofilms Energie, merkt Han laut einer Pressemitteilung des Instituts an. »Zellulase abzugeben ist, als wenn man die Pizza samt dem Karton essen kann«, sagt er.

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