Anzeige
Anzeige

Genetische Raffinesse

Schädling nutzt geklautes Pflanzen-Gen

Die rund ein Millimeter großen Weißen Fliegen können über 600 verschiedene Pflanzenarten befallen. (Bild: Jixing Xia and Zhaojiang Guo)

Die „Erfolgsgeschichte“ der gefürchteten Weißen Fliege basiert offenbar auf einer erstaunlichen Genübertragung, geht aus einer Studie hervor. Die Schädlinge haben sich demnach vor Jahrmillionen eine Erbanlage ihrer Opfer angeeignet, die sie resistent gegenüber pflanzlichen Giften macht. Die Weiße Fliege kann sich dadurch gefahrlos von vielen unterschiedlichen Pflanzenarten ernähren, geht aus den Experimenten der Wissenschaftler hervor.

Sie befallen Geranie, Weihnachtsstern und Co – viele Pflanzenfreunde kennen die Weiße Fliege (Bemisia tabaci) auch von der Fensterbank. Was uns in Heim und Garten eher nur ärgert, kann für Landwirte allerdings existenzbedrohend werden: Die Weiße Fliege gehört weltweit zu den wichtigsten Schadinsekten im Anbau verschiedener Nutzpflanzen. Sowohl die geflügelten Erwachsenen als auch deren Larven verursachen dabei die Schäden: Ähnlich wie Blattläuse stechen sie Leitbahnen an und saugen die Pflanzensäfte. Dies hat dem Parasiten auch den alternativen Namen Mottenschildlaus eingebracht. Neben dem direkten Schaden durch den Nährstoffverlust übertragen die Parasiten auch Pflanzenviren und begünstigen durch ihre Ausscheidungen zudem das Wachstum von pilzlichen Erregern.

Ein Pflanzen-Gen in einem Insekt

Um den Grundlagen der erstaunlichen Anpassungsfähigkeit der Pflanzenparasiten auf die Spur zu kommen und mögliche Schwachstellen aufzudecken, untersucht ein internationales Forscherteam die genetischen Merkmale der Weißen Fliege. Wie sie betonen, ist bei diesem Schädling bemerkenswert, dass ihm offenbar die Abwehrreaktionen vieler unterschiedlicher Gewächse wenig ausmachen. Denn Pflanzen sind keineswegs völlig hilflose Opfer: Um sich gegen saugende Parasiten zu verteidigen, bilden sie bestimmte Giftstoffe, die den Insekten schaden. Um sich dabei nicht selbst zu beeinträchtigen, besitzen die Pflanzen „Selbstschutz-Gene“, die für die Produktion von Substanzen sorgen, die sie vor der Wirkung ihrer eigenen Toxine bewahren, erklären die Wissenschaftler.

Wie sie berichten, haben sie in diesem Zusammenhang nun eine erstaunliche Entdeckung bei der Weißen Fliege gemacht: Die Insekten tragen offenbar ein solches pflanzliches „Selbstschutz-Gen“ in ihrem Erbgut. Die Merkmale der Erbanlage BtPMaT1 zeigen ihnen zufolge, dass es sich nicht um ein ursprüngliches Insekten-Gen handelt, denn vergleichbare Erbanlagen gibt es sonst nur bei Pflanzen. Es muss demnach durch einen sogenannten horizontalen Gentransfer von Pflanzen in das Erbgut der Weißen Fliege gelangt sein.

Anzeige

Anhand bestimmter genetischer Merkmale konnten die Forscher darauf schließen, dass sich die Insekten das Gen vor etwa 35 Millionen Jahren angeeignet haben. „Unseres Wissens nach, ist dies das erste dokumentierte Beispiel für den horizontalen Gentransfer eines funktionalen Gens von einer Pflanze auf ein Insekt“, sagt Co-Autor Ted Turlings von der Universität Neuchâtel. „Dieses Gen, das von der Pflanze produzierte toxische Verbindungen neutralisiert, findet man unseren Ergebnissen zufolge auch bei keiner anderen Insektenart“, so der Wissenschaftler.

Fremdgen mit Schutzfunktion

Dass die pflanzliche Erbanlage die Weiße Fliege tatsächlich vor den Toxinen ihrer Opfer schützt, konnten die Forscher durch Experimente nachweisen. Dazu erstellten sie auf gentechnischem Wege Tomatenpflanzen, die RNA-Moleküle bilden, die gezielt die Funktion des BtPMaT1-Gens bei den Weißen Fliegen blockieren können. „Sobald die Schädlinge sich von diesen Pflanzen ernährten und damit die RNA aufnahmen, wurde ihr BtPMaT1-Gen zum Schweigen gebracht, was zu einer hundertprozentigen Sterblichkeit der Insekten führte“, berichtet Turlings. Auf diese Weise konnten die Forscher die Bedeutung des Fremdgens nachweisen: Ohne die entgiftende Wirkung von BtPMaT1 erliegt die Weiße Fliege den natürlichen Abwehrstoffen der Pflanzen.

Doch wie könnte dieser Gentransfer, der wie das Resultat einer Manipulation in einem Gentechniklabor wirkt, natürlicherweise abgelaufen sein? Die Forscher nehmen an, dass dabei Viren im Spiel waren: „Wir vermuten, dass einst ein Virus in einer Pflanze dieses BtPMaT1-Gen aufgegriffen und es nach der Aufnahme durch eine Weiße Fliege dem Insekt übertragen hat“, sagt Turlings. „Dabei handelt es sich um ein extrem ungewöhnliches Ereignis“, betont der Forscher, „aber wenn man an Millionen von Jahren und Milliarden von einzelnen Insekten, Viren und Pflanzen im Laufe der Zeit denkt, scheint ein solcher Gentransfer denkbar. Und wenn das erworbene Gen für die Insekten von Vorteil ist, dann wird es evolutionär begünstigt und kann sich etablieren und ausbreiten“, erklärt Turlings.

Offenbar liegt somit also ein „Gen-Klau“ dem erstaunlich breiten Wirtsspektrum der Weißen Fliege zugrunde, schreiben die Forscher. „Eine der Fragen, die wir uns gestellt haben, war, wie diese Insekten diese unglaubliche Anpassungsfähigkeit erworben haben, um die Pflanzenabwehr zu umgehen. Mit unserer Entdeckung haben wir zumindest einen Grund dafür aufgedeckt“, resümiert Turlings.

Quelle: Cell Press, Fachartikel: Cell: 10.1016/j.cell.2021.02.014

Anzeige

bild der wissenschaft | Aktuelles Heft

Anzeige

Dossiers

Aktueller Buchtipp

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung
Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Wissenschaftslexikon

Leucht|pilz  〈m. 1; Bot.〉 Pilz, der das Leuchten faulenden Holzes bewirkt, z. B. der Halimasch

Phil|har|mo|nie  〈f. 19; Mus.〉 Name von musikal. Gesellschaften, Orchestern, Konzertsälen [<grch. philein ... mehr

Ge|lenk|ent|zün|dung  〈f. 20; Med.〉 durch Unfall od. Infektion verursachte Entzündung eines Gelenks; Sy Arthritis ... mehr

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige