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Photosynthese

Eine Schnecke mit Algen-Genen

Wunder der Natur | Donnerstag, 12. Februar 2015 06:00, Matthias Gräub

Diese Meeresschnecke sieht nicht nur aus wie ein Seerosenblatt, sie kann sich – wie eine Pflanze – von Licht ernähren. Sie trägt die faszinierende Fähigkeit zur Photosynthese sogar in ihren Genen. 

Der grösste Unterschied zwischen Tieren und Pflanzen – so haben wir es in der Schule gelernt – ist die Ernährung. Tiere benötigen organische Stoffe als Nahrung, fressen diese und bauen sie chemisch ab. Heterotrophie nennt die Fachwelt das. Pflanzen hingegen ernähren sich autotroph. Sie beziehen Energie durch das Sonnenlicht und betreiben Photosynthese. Dazu wird Licht mit Hilfe des Farbstoffs Chlorophyll in chemische Energie umgewandelt, die Pflanzen zum Gedeihen benötigen.

Nun wissen wir aber, dass es durchaus fleischfressende Pflanzen gibt, die beispielsweise Fliegen fangen und Nährstoffe aus deren Körpern ziehen. Unsere Theorie aus der Schule wäre somit schon mal lückenhaft. Dass auch das umgekehrte Phänomen existiert, wissen Forscher schon lange. Auch Tiere können Photosynthese betreiben.

Schnecke stiehlt Chloroplasten
Elysia chlorotica, eine Meeresschnecke, ernährt sich von gewissen gelbgrünen Meeresalgen. Sie raspelt die Wände der Algenzellen auf und saugt die Chloroplasten aus den Zellen. Diese «Sonnenkollektoren» ermöglichen die Photosynthese. Die Chloroplasten setzen sich im Verdauungstrakt der Schnecke fest, bleiben dort aktiv und betreiben weiterhin Photosynthese – bis zu neun Monate lang. Das ist länger, als sie in ihrer ursprünglichen Umgebung, in der Alge, aktiv wären. Die Photosynthese erlaubt es der Meeresschnecke, sich von Licht zu ernähren. Beziehungsweise von Kohlehydraten und Fetten, die durch die Chloroplasten produziert werden.

Wie es die Schnecken schaffen, die «geklauten» Chloroplasten so lange am Leben zu erhalten, ist ein Rätsel, an dem sich die Wissenschaft bislang die Zähne ausgebissen hat. Nun aber hat ein Forscherteam um Sidney K. Pierce von der Universität von Süd-Florida im Fachjournal «The Biological Bulletin» die mögliche Lösung des Rätsels veröffentlicht.

Gene von anderen Arten übernommen
Im Genmaterial der Schnecke, so Pierce, ist ein Gen vorhanden, das eigentlich den Algen eigen ist. Sie beide – Alge und Schnecke – verwenden es, um Schäden an den Chloroplasten zu reparieren. «Das Gen ist im Chromosom der Schnecke verankert und wird an die nächste Generation weitervererbt.» So müsse der Schneckennachwuchs zwar von Neuem auf die Suche nach Algen gehen, um an die nötigen Chloroplasten zu kommen, verfüge aber bereits über das genetische Rüstzeug, diese am Leben zu halten.

Die Entdeckung hat die Biologen überrascht: «Eigentlich dürfte es auf keine Weise möglich sein, dass Gene von einer Alge in einer tierischen Zelle funktionieren», sagt Pierce. «Und doch tun sie es. Sie erlauben es dem Tier, sich zur Ernährung auf das Sonnenlicht zu verlassen.» 

Dass diese Entdeckung künftig Esoterikern Auftrieb geben könnte, denen das Konzept der «Lichtnahrung» gefällt, ist nicht anzunehmen. Eine Meeresschnecke sei kein gutes biologisches Modell für eine Therapie beim Menschen, sagt Pierce. Doch der Mechanismus hinter dem Gen-Transfer zwischen zwei unterschiedlichen Arten könne hochinteressant für zukünftige medizinische Anwendungen werden.

Originalpublikation:
Schwartz JA, Curtis NE, and Pierce SK (2014) FISH labeling reveals a horizontally transferred algal (Vaucheria litorea) nuclear gene on a sea slug (Elysia chlorotica) chromosome. 
Biol. Bull. 227: 300-312

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