Dunkelheit, Sauerstoffmangel und Vitamin macht Pilzen „Lust auf Sex”
Anders als 100 Jahre lang gedacht: Schimmelpilz kann sich geschlechtlich vermehren
PNAS: Forscher züchten Penicillin-produzierende Pilze mit neuen Eigenschaften
Einziger Penicillin-Produzent
Vor etwa 100 Jahren wies Alexander Fleming bei Penicillium chrysogenum die Bildung von Penicillin nach. Bis heute ist kein anderer Produzent des Antibiotikums Penicillin bekannt, das einen jährlichen Weltmarkwert von circa sechs Milliarden Euro besitzt.
Gene kombinieren und Nachkommen mit neuen Eigenschaften züchten
Nicht nur Tiere und Pflanzen, auch viele Mikroorganismen wie Pilze und Algen können sich geschlechtlich vermehren. Der Vorteil: Die Nachkommen besitzen eine Kombination der Gene beider Paarungspartner und somit neue Eigenschaften. Eine geschlechtliche Vermehrung ist bei Pilzen jedoch nicht die Regel. Die meisten vermehren sich über Sporen, die im Fall der Schimmelpilze als weiße, grüne oder schwarze Beläge auf verdorbenen Speisen auftreten. Diese Sporen tragen nur die Gene eines Elternpilzes in sich. „Wir haben bereits vor fünf Jahren die Existenz sogenannter Geschlechtsgene bei Penicillium chrysogenum nachgewiesen“, sagt Prof. Kück. Nun fand das Forscherteam spezielle Umweltbedingungen, unter denen sich der Schimmelpilz tatsächlich geschlechtlich vermehrt. Entscheidend war, die Pilze im Dunkeln unter Sauerstoffmangel auf einem Nährmedium anzuziehen, dem das Vitamin Biotin zugefügt worden war. Sowohl auf der molekularen Ebene, als auch in ihren äußeren Merkmalen zeigten die Nachkommen neue Eigenschaften.
Ergebnisse könnten auf andere Pilze übertragbar sein
Mit sogenannten Mikroarray-Analysen untersuchten die Biologen außerdem die Aktivität aller ca. 12 000 Gene des Schimmelpilzes. Das Ergebnis: Die Geschlechtsgene kontrollieren die Aktivität von biotechnologisch relevanten Genen, zum Beispiel jenen für die Penicillin-Produktion. „Wir vermuten, dass sich die Erkenntnisse auch auf andere Schimmelpilze übertragen lassen“, sagt Ulrich Kück, „etwa Penicillium citrinum und Aspergillus terreus, die cholesterinsenkende Statine herstellen, oder Penicillium brevicompactum und Tolypocladium inflatum, welche Immunsuppressiva produzieren, die bei Organtransplantationen Einsatz finden.“ Die Forscher führten die Arbeit im Christian Doppler-Labor „Biotechnologie der Pilze“ an der Ruhr-Universität durch, gefördert mit Mitteln der Christian Doppler Gesellschaft (Wien).
Titelaufnahme
J. Böhm, B. Hoff, C.M. O’Gorman, S. Wolfers, V. Klix, D. Binger, I. Zadra, H. Kürnsteiner, S. Pöggeler, P.S. Dyer, U. Kück (2013): Sexual reproduction and mating-type – mediated strain development in the penicillin-producing fungus Penicillium chrysogenum, PNAS, DOI: 10.1073/pnas.1217943110
