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Altruismus

Selbstlose Schleimpilze können auch anders

Fruchtkörper von <i>Dictyostelium</i>

Schleimpilze fressen Bakterien und leben als amöbenähnliche Einzelgänger, bis ihre Umweltbedingungen sich verschlechtern, um sich dann aber wie auf Kommando zusammenzuschließen. In dem so gebildeten vielzelligen Körper opfern nun einige der Zellen ihr Leben in der Konstruktion des Schleimpilzkoloniekörpers, damit die Mehrzahl dann als Sporen überdauern kann. Aber auch manche der Überlebenden fungieren altruistisch: Sie säen als Farmer-Kaste arbeits- und ressourcenintensiv einen Bakterienrasen, von dem später alle profitieren, wie Joan Strassman und ihre Kollegen von der Rice University in Houston schon vor einiger Zeit ermittelt hatten. Völlig selbstlos werden diese Schleimpilze allerdings nicht zu Bakterienfarmern, ergänzt dieselbe Arbeitsgruppe nun. Tatsächlich sorgte wohl nur ein genetischer Zufall dafür, dass die Keime zu potenziellem Saatgut wurden.

Lebenszyklus von <i>Dictyostelium discoideum</i>
Lebenszyklus von Dictyostelium discoideum | Der Schleimpilz Dictyostelium discoideum lebt und teilt sich als Einzeller, solange das Nahrungsangebot ausreicht. Bei schlechten Umweltbedingungen aggregieren die einzelnen Zellen aber zu mehrzelligen Gebilden, die dann zu einem Fruchtkörper auswachsen. Er besteht aus einem Stiel (die Zellen, die ihn bilden, sterben ab) und einem sporenhaltigen Kopf, in dem einzelne Schleimpilze geschützt überdauern können. Die Sporen keimen dann, wenn die Gelegenheit wieder günstiger ist.

Die Farmer-Kaste des Schleimpilzes Dictyostelium discoideum lebt mit zwei unterschiedlichen Stämmen des Bakteriums Pseudomonas fluorescens in Gemeinschaft, wie die Wissenschaftler herausarbeiteten – und nur einer dieser Stämme taugt als Futter für die Art und damit auch als Saatgut. Die andere Variante produziert dagegen eine Reihe kleinerer Moleküle, die etwa als Pilzgifte wirken und den Lebenszyklus benachbarter Schleimpilze beeinflussen können. Diese Moleküle verschaffen den Farmer-Schleimpilzen wohl einige Vorteile in Zeiten, in denen die Versorgung für die einzelnen Schleimpilze gut ist.

Fruchtkörper von sozialen Schleimpilzen
Fruchtkörper von sozialen Schleimpilzen | Der Schleimpilz Dictyostelium discoideum überlebt schlechte Zeiten, indem er sich zu einem vielzelligen Fruchtkörper zusammenfindet. Dessen Köpfchen auf dem Stiel enthält Sporen, die bei günstigeren Umweltbedingungen wieder auskeimen können. Zudem bringt rund ein Drittel aller Schleimpilze auch Bakterien mit in die Spore, um die Keime später als Saatgut zu verwenden. Der wachsende Bakterienrasen wird dann zur ersten Nahrungsquelle einer neuen Schleimpilzpopulation.

Die beiden von den Schleimpilzen beherbergten Bakterienstämme sind sich dabei auffallend ähnlich, so die Forscher weiter: Eine einzige Mutation in einem zentralen Regulatorgen hat im Laufe der Evolution dafür gesorgt, dass der eine der beiden Stämme heute viele Metaboliten nicht mehr produziert. Nur so wurde er aber auch für alle Schleimpilze gut verdaulich und damit zur Futterquelle in Notfällen. Offenbar haben sich demnach die Farmer-Schleimpilze erst zu altruistischen Mitgliedern der Gemeinschaft entwickeln können, nachdem ein Teil ihrer Bakteriensymbionten nach diesem Mutationsereignis zu harmlosen Futterbakterien geworden ist. Vorher dienten die bakteriellen Untermieter dagegen eher dazu, konkurrierende Schleimpilze mit den produzierten Metaboliten zu hemmen.

Neben den Menschen zählen Biologen im Wesentlichen nur drei weitere Gruppen von Organismen neben den Schleimpilzen, die durch Agrartätigkeiten ihre Art gemeinschaftlich mit Nahrung versorgen können: Sowohl die Termiten wie auch die Blattschneiderameisen und Borkenkäfer züchten Pilzkulturen als Futter für den Nachwuchs und nutzen somit eine Symbiose zum gemeinschaftlichen Vorteil.

31. KW 2013

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 31. KW 2013

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