Botenstoffe, die zur Bildung von Flechten führen

Projekttitel und Inhalt: Flechten sind eine symbiotische Lebensgemeinschaft zwischen Pilzen und mikroskopisch kleinen Algen (manche Flechten enthalten auch Cyanobakterien). Man nimmt an, dass das Leben im Wasser entstanden ist, und eine geringe Anzahl an erhaltenen Fossilien deuten darauf hin, dass Flechten zu den ersten Lebensformen zählten, die vor ungefähr 600 Millionen Jahren das Land besiedelten. Flechten zählen auch zu den ersten Organismen, die als "Pioniere" unwirtliche Gegenden sowie Extremstandorte besiedeln und damit die Basis für weiteres pflanzliches und tierisches Leben bilden. Flechten produzieren eine breite Palette an pharmazeutisch aktiven Substanzen, von denen einige antibiotische und antivirale Eigenschaften besitzen. Das Projekt "Botenstoffe, die zur Bildung von Flechten führen" befasst sich damit, wie frei lebende Pilze und Algen miteinander kommunizieren, um schließlich Flechten zu bilden. Hypothesen: Wir untersuchen, ob frei lebende Algen chemische "Botenstoffe" und insbesondere auch "Pflanzenhormone" absondern, sodass der Pilz erkennt, dass eine geeignete Alge als Symbiose-Partner in der Nähe ist. Pflanzenhormone kontrollieren das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen, sie unterscheiden sich allerdings deutlich von menschlichen Hormonen, die chemisch anders aufgebaut sind. Zuerst werden wir erforschen, ob frei lebende Algen derartige Botenstoffe absondern und ob es ein für flechtenbildende Algen spezifisches Hormonmuster gibt. Im nächsten Schritt wird geprüft, ob ein "Cocktail" aus Botenstoffen, die von Algen freigesetzt werden, Wachstumsverhalten beeinflussen kann. Das damit verbundene Anlocken des Pilzes soll schlussendlich zur Anregung der Flechtenbildung führen. Des Weiteren wird untersucht werden, welche Gene ihre Aktivität während des Prozesses der Flechtenbildung ändern. Methoden: Algen und Pilze sollen zuerst im Labor unter sterilen Bedingungen kultiviert werden. Zur Identifizierung der von Algenabgesonderten Stoffe werden moderne Methodender "Massenspektrometrie" zur Bestimmung "molekularer Fingerabdrücke" verwendet ähnlich wie sie in der Gerichtsmedizin zur Spurenanalyse angewendet werden. Im Anschluss werden wir den Pilzen Lösungen mit abgesonderten Stoffen der Algen und "Hormoncocktails" anbieten. Zusätzlich zur Massenspektroskopie werden Licht- und Elektronenmikroskope eingesetzt, um zu beobachten, ob der Pilz auf diese Substanzen mit einer Änderung seiner Form und seines Stoffwechsels reagiert und beginnt, die Alge zu umschließen, um eine neue Flechte zu bilden. Neuheiten und Innovationen: Es ist nicht bekannt, welche chemischen Stoffe und welche Gene eine Rolle bei der Kommunikation zwischen den beiden Partnern spielen und ob Pflanzenhormone hierbei beteiligt sind. Ein derartiges "Stoffwechsel-Profil" in Kombination mit der Untersuchung der Genaktivität ist bisher noch nicht für Flechten erstellt worden. Wir streben an, chemische Stoffe zu identifizieren, die als Botenstoffe zwischen dem "Reich" der Pilze und jenem der Algen dienen. Darüber hinaus könnten neue Substanzen mit potenzieller Bedeutung für zukünftige biotechnologische Anwendungen entdeckt werden.