Selbstlose Einzeller

News: Selbstlose Einzeller

Auch einzellige Organismen sind zum Altruismus fähig - zumindest nach Ansicht eines deutschen Mikrobiologen. Offenbar sterben einige Mikroorganismen in Hungersituation durch einen als programmierten Zelltod bezeichneten Prozess ab, um Nahrung für die Nachbarzellen zur Verfügung zu stellen.

In vielzelligen Tieren sterben gefährlich mutierte oder infizierte Zellen durch eine Art "Selbstmord" zum Wohl des gesamten Organismus ab. Bei diesem als programmierten Zelltod oder auch Apoptose bezeichneten Prozess achten sie darauf, ihren Nachbarn keinen Schaden zuzufügen. Sie lösen sich zu kleinen Päckchen von membrangebundenen Zellresten auf, die fragmentierte DNA und Stücke von anderen Zellkomponenten enthalten. Das gewährleistet, dass die benachbarten Zellen keinen schädlichen Enzymen ausgesetzt werden.

Bei Einzellern erscheint ein selbstloser Freitod allerdings sinnlos, sagt Kai-Uwe Fröhlich von der Universität Tübingen. Aber wenn Wissenschaftler Apoptose-auslösende Gene aus Säugerzellen in die normale Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) einschleusten, starben auch die Einzeller ab. Hefegene scheinen an diesem Prozess aktiv beteiligt zu sein (New Scientist vom 13. Mai 2000). "Der grundlegende Ablauf ist auch bei ihnen vorhanden und zwar ohne die Kontrollmechanismen, die sich bei Tieren ausgebildet haben", erklärt er.

Ähnliches konnten Wissenschaftler schon bei anderen einzelligen Organismen beobachten, wie zum Beispiel bei den Parasiten Trypanosoma und Leishmania, dem Dinoflagellaten Peridinium sowie den Ciliaten Tetrahymena und Dictyostelium. "Die Idee vom programmierten Zelltod in Einzellern ist so neu und erscheint so wenig konstruktiv, dass man sich bisher noch keine Gedanken darüber gemacht hat, warum sie Selbstmord begehen," sagt Martin Zörnig von der Universität Frankfurt.

Fröhlich meint nun die Antwort auf diese Frage gefunden zu haben. Er vermutet, dass sich die Hefezellen aus altruistischen Gründen umbringen: um andere Zellen vor dem Verhungern zu bewahren. "Wenn eine Zelle beschädigt wird, muss sie schnell absterben, da sie ansonsten noch längere Zeit ihren Nachbarn die Nahrung wegnimmt", erklärt er. Da die Zellen in der näheren Umgebung vermutlich Klone der geschädigten Zelle sind, hilft sie somit indirekt, ihre eigenen Gene weiterzubringen.

In Kürze wird der Wissenschaftler auch den Beweis für seine Annahmen veröffentlichen: Wildstämme der Hefe begehen Massenselbstmord, wenn die Nährstoffe knapp sind. "In der natürlichen Umgebung der Hefe – auf Weintrauben – ist Stickstoff oftmals knapp. Die Hefe profitiert davon, wenn einige Zellen absterben damit andere leben können, indem sie die Überreste aufnehmen." Im Verlauf der Apoptose werden gefährliche Enzyme zu verwertbaren Nährstoffen zerkleinert. Je nach Hefestamm, sagt Fröhlich, können durch einen Massenselbstmord eine aus zehn Zellen oder nur eine aus einer Millionen Zellen überleben.

"Das Gute an der Entdeckung des Apoptosemechanismus in Hefe ist, dass wir ihn hier einfach untersuchen können und Medikamente entwickeln können, die diesen Prozess beeinflussen", erklärt Zörnig. Wenn der Apoptosemechanismus in Zellen ausfällt, kann dies Tumore hervorrufen. Andererseits entstehen Krankheiten wie Aids oder Alzheimer, wenn der programmierte Zelltod in den falschen Zellen ausgelöst wird.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 4.11.1999
"Warum Tumorzellen keinen Selbstmord begehen"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 4.10.1999
"Auch Wächter brauchen Unterstützung"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum der Wissenschaft 2/97, Seite 26
"Die Apoptose Regeln und Fehler beim Zellselbstmord"
(nur für Heft-Abonnenten online zugänglich)

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