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Pilz bringt Blattläuse zum Erröten

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Erbsenblattläuse können grün oder rot gefärbt sein. Dank eines Pilzgens haben sie die unter Tieren einzigartige Fähigkeit zur Produktion von Karotinen ? die Farbstoffe verleihen ihnen die rote Farbe. Credit: Copyright 2010 Charles Hedgcock R.B.P.
Erbsenblattläuse haben eine im Tierreich wohl einzigartige Fähigkeit: Sie können bestimmte Antioxidantien selbst herstellen. Anhand einer genetischen Analyse der Insekten hat ein US-Forscherduo auch herausgefunden, wie ihnen das gelingt: Die Blattläuse können demnach Karotine dank einem Pilzgen produzieren. Dieses wurde vor langer Zeit auf einen Vorfahren der Läuse übertragen und danach weitervererbt. Den Forschern gelang mit ihrer Entdeckung eine doppelte Premiere, denn sie sind auch die Ersten, die funktionierende Pilzgene in tierischem Erbgut nachwiesen. Die neuen Erkenntnisse zeigen, dass verschiedene Organismen und ihre Gene weit mehr gemeinsam haben als bisher angenommen, berichten Nancy Moran und Tyler Jarvik von der University of Arizona in Tucson.

Karotine haben unter anderem eine antioxidative Wirkung und sind wichtig für das Immunsystem und das Sehvermögen. Der menschliche Körper kann sie nicht selbst herstellen, sondern lediglich über die Nahrung aufnehmen ? was, so dachte man bislang, auch für Tiere gilt. Auf die Blattlaus als Forschungsobjekt kamen die Wissenschaftler aufgrund ihrer Färbung. Karotine verleihen als Pigmente nämlich auch zahlreichen Pflanzen und Tieren ihre orangefarbene, rote oder violette Tönung, auch der Erbsenblattlaus (Acyrthosiphon pisum). Dieses Insekt gibt es in zwei Ausprägungen: grün gefärbte Tiere mit gelben und orangen ? aber von grünen Farbstoffen überdeckten ? Karotinen und rote Tiere mit zusätzlichen roten Karotinen.

Die Forscher wollten nun herausfinden, wie die unterschiedliche Färbung zustande kam. Obwohl Tiere Karotine normalerweise mit der Nahrung aufnehmen, schied diese Möglichkeit bei den Blattläusen bald aus, denn die Karotine in den Insekten stellten sich als andere heraus als diejenigen, die in den Nahrungspflanzen der Läuse zu finden sind. Moran und Jarvik untersuchten deshalb zunächst einen möglichen Produzenten der Karotine in den Blattläusen: Bakterien, die in spezialisierten Zellen der Läuse leben und für die Insekten lebenswichtige Nährstoffe aufbauen. Sie entfernten dazu die Bakterien in einigen Blattläusen. Trotzdem kam aber weiterhin Nachwuchs mit Karotinen im Körper zur Welt.

Durch eine Analyse der Blattlaus-DNA stießen Moran und Jarvik schließlich auf die Lösung: Bestimmte Gene codieren in den Blattläusen die Produktion der Carotine. Diese DNA-Abschnitte stimmen mit den Genen einiger Pilze überein ? woraus die Forscher schließen, dass ein Vorfahre der Blattläuse Pilzgene in sein eigenes Erbmaterial integriert hat. Diese wurden danach von Blattlaus zu Blattlaus weitervererbt und erwiesen sich erstaunlicherweise als funktionsfähig. Leichte Kopierfehler während der Blattlaus-Evolution verursachten genetische Abweichungen, weshalb heute die roten und grünen Blattläuse unterschiedliche Karotine produzieren. ?Tiere haben im Laufe ihrer Entwicklung einige Gene zur Produktion bestimmter lebenswichtiger Stoffe verloren. Bis jetzt hat man angenommen, es gäbe keine Möglichkeit diese verschwundenen Fähigkeiten wiederzugewinnen?, erklärt Moran. Mit dem Transfer der Pilzgene in ihr Erbgut hat die Erbsenblattlaus einen Weg gefunden ? allerdings aufgrund eines zufälligen und seltenen Einzelereignisses.

Nancy Moran und Tyler Jarvik (University of Arizona, Tucson): Science, Bd. 328, Nr. 5978, S. 624, doi: 10.1126/science.1187113 ddp/wissenschaft.de ? Thomas Neuenschwander
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