Friedrich-Schiller-Universität Jena // Beutenberg-News

Giftcocktails nach Art des Baumes

Genveränderung ermöglicht es Blattkäferlarven, sich an Wirte anzupassen

Blattkäfer begeistern uns wegen ihrer Formenvielfalt und Farbenpracht. Ihre Larven aber sind gefährliche Pflanzenschädlinge. Käfer der Art "Chrysomela lapponica" befallen zwei verschiedene Baumarten: Weiden und Birken. Um sich vor feindlichen Angriffen zu schützen, produzieren die Käferlarven giftige Buttersäureester oder Salicylaldehyd, deren Vorstufen sie mit der Blattnahrung aufnehmen. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Chemische Ökologie haben jetzt herausgefunden, dass sich in den auf Birken spezialisierten Käferlarven eine wesentliche Veränderung in ihrem Genom herausgebildet hat: Das Salicylaldehyd produzierende Enzym Salicyl-Alkohol-Oxidase (SAO) ist in den Birkenpopulationen im Gegensatz zu Weidenbewohnern nicht mehr aktiv. Die Birkenbewohner sparen sich dadurch die aufwändige Produktion des Enzyms, das sie nicht mehr benötigen, weil dessen Substrat Salicylalkohol in Weiden-, aber nicht in Birkenblättern vorkommt. Vor allem aber verraten sie sich durch den Wegfall des Salicylaldehyds im Gegensatz zu ihren auf Weiden lebenden Artgenossen nicht mehr ihren Feinden, die anhand der duftenden Substanz Blattkäferlar ven aufspüren können.
Die Forscher schließen daraus, dass Chrysomela lapponica ursprünglich ausschließlich Weiden als Wirte genutzt hat und von diesen zu Birken gewechselt ist. Es sei jedoch noch unklar, ob die Genmutation den Wirtswechsel ermöglicht habe oder ob sie erst nach erfolgtem Wirtswechsel im Verlauf der Evolution adaptiert wurde.

"Chrysomela lapponica" auf einem Birkenblatt.

Foto: Kirsch

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Alt, aber oho

Wie Zebrafische Nierenschäden regenerieren

Nierenversagen ist eine typische Alterskrankheit. Die Nieren sind die "Klärwerke" des menschlichen Körpers. Sie reinigen das Blut von Schadstoffen, regulieren den Blutdruck, Wasser- sowie Salzhaushalt und bilden außerdem eine Reihe lebenswichtiger Hormone. Ein Grund für Nierenschäden mit zunehmendem Alter ist die mangelnde Regenerationsfähigkeit der Niere: Säugetiere wie auch der Mensch können bei Verlust des funktionellen Nierengewebes keine neuen Nephrone (funktionelle Untereinheiten der Niere) nachbilden.
Fische besitzen dagegen die erstaunliche Fähigkeit, während ihres gesamten Lebens und auch als eine Reaktion auf Verletzungen der Niere, Nephrone nachzubilden und Schädigungen zu reparieren. Die Aufklärung und das Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen bei der Neubildung in Fischen könnten somit wichtige Hinweise darüber ergeben, wodurch sich die Regenerationsfähigkeit der Niere bei Säugetieren von derjenigen der Fische unterscheidet. Möglicherweise lässt sich die verloren gegangene Regeneration rekonstruieren. Unter Beteiligung von Wissenschaftlern des Leibniz-Institutes für Altersforschung - Fritz-Lipmann-Institut (FLI) konnten erstmals Stammzellen in Nieren erwachsener Zebrafische nachgewiesen werden. Fischen mit fluoreszenzmarkiertem Nierengewebe wurden Zellen entnommen und in die geschädigte Niere von Empfänger-Fischen transplantiert. Kurz danach waren neu gebildete Nierenkörperchen nachweisbar, die aus den markierten Zellen hervorgegangen waren.

Aus Zebrafischen mit markierten Nieren (grün) werden Zellen entnommen und in das Nierengewebe eines Empfängers (gelb) transplantiert. Wenige Tage danach sind in den Nieren des Empfängers voll funktionsfähige, fluoreszierende Nephrone zu finden.

Abbildung: Englert

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Hautpilz-Genome entschlüsselt

Millionen von Menschen leiden unter Hautpilz-Infektionen. Einem internationalen Team unter Leitung von Prof. Dr. Axel Brakhage vom Hans-Knöll-Institut (HKI) ist es jetzt gelungen, die Genomsequenzen zweier weitverbreiteter Hautpilze zu ermitteln. Dabei handelt es sich um die Erreger "Arthroderma benhamiae" und "Trichophyton verrucosum". Die beiden Arten sind nah miteinander verwandt. Ihre genetische Information weist daher einen sehr hohen Grad an Übereinstimmung auf.
Die Forscher identifizierten durch Entschlüsselung der genetischen Ausstattung beider Pilze eiweißspaltende Enzyme als mögliche Faktoren, die die Virulenz der Erreger mitbestimmen. Eine verbesserte Kenntnis des Wechselspiels zwischen den krankheitsauslösenden Pilzen und dem Menschen eröffnet neue Möglichkeiten, die Erreger zu bekämpfen. Außerdem fanden sie eine Reihe von Genen, die für die Bildung niedermolekularer Naturstoffe verantwortlich sind. Sie könnten wichtige Funktionen im Krankheitsverlauf innehaben. Schließlich gaben die Genomsequenzen beider Pilze Auskunft über deren Fähigkeit zur sexuellen Vermehrung.

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