Symbiosen zeigen, warum Pflanzen, Pilze und Tiere voneinander abhängig sind

Wann immer sich zwei Lebensformen gegenseitig positiv beeinflussen, spricht man von einer Symbiose. So profitieren Insekten vom Nektarangebot einer Blüte, die wiederum von ihren kleinen Besuchern bestäubt wird. Solche Beispiele finden sich in der Natur zahlreich und werden bereits in der Schule gelehrt. Dabei scheinen Symbiosen dem oft zitierten Grundsatz vom «Überleben des Stärkeren» zu widersprechen. Dieser ist ohnehin irreführend: In der Evolution geht es nicht um physische Stärke, sondern um Angepasstheit. Wer unter den jeweiligen Bedingungen besser zurechtkommt, hat bessere Chancen, zu überleben und sich fortzupflanzen. Im Englischen spricht man von «survival of the fittest». Und dazu kann auch gehören, sich mit anderen zusammenzutun und zu kooperieren.

Eine der folgenreichsten Symbiosen der Erdgeschichte entstand vor etwa 1,5 bis 2 Milliarden Jahren. Pflanzen und Tiere waren noch lange Zukunftsmusik; das Leben spielte sich praktisch vollständig auf mikroskopischer Ebene ab. In dieser Zeit nahm eine Wirtszelle ein Bakterium auf, das – statt verdaut zu werden – zu einem Bestandteil der Zelle wurde. Aus solchen Bakterien gingen im Laufe der Evolution die Mitochondrien hervor, die «Kraftwerke» vieler Zellen. Solche engen Beziehungen, bei denen ein Organismus im Inneren eines anderen lebt, nennt man Endosymbiose.

Durch Abhängigkeit zum Erfolg

Heute sind die meisten Organismen der Erde auf die eine oder andere Weise in enge Beziehungen mit anderen Lebewesen eingebunden. So ist ein Grossteil der Blütenpflanzen für die Bestäubung auf Tiere angewiesen und die grosse Mehrheit der Landpflanzen lebt in Symbiose mit Wurzelpilzen – einer Verbindung, die als Mykorrhiza bezeichnet wird.

Der Pilz bildet ein Geflecht aus mikroskopisch dünnen Fäden, das sich weit über den eigentlichen Wurzelraum hinaus im Boden ausbreitet. Dadurch erschliesst er Wasser und Nährstoffe, an welche die Pflanze mit ihren Wurzeln allein nur schwer herankäme. Besonders wichtig ist dabei Phosphor – aber auch Stickstoff und verschiedene Spurenelemente können über den Pilz zur Pflanze gelangen. Im Gegenzug versorgt die Pflanze ihren Pilzpartner mit Zucker und anderen kohlenstoffreichen Stoffen, die sie bei der Photosynthese produziert.

Doch Mykorrhizen leisten noch mehr. Sie können die Widerstandskraft von Pflanzen gegen Trockenheit und manche Krankheitserreger erhöhen und die Struktur des Bodens beeinflussen. Was über der Erde wie eine einzelne Pflanze aussieht, ist deshalb oft Teil einer verborgenen Lebensgemeinschaft. Unter unseren Füssen verbinden sich Wurzeln und Pilzfäden zu einem biologischen Netzwerk, das für viele Ökosysteme von zentraler Bedeutung ist.

Enge Verbundenheit

Manche Symbiosen sind so eng miteinander verwoben, dass wir die Beteiligten kaum noch als getrennte Partner wahrnehmen. Flechten etwa erscheinen uns als eigenständige Lebewesen. Tatsächlich sind sie komplexe Lebensgemeinschaften, an denen mindestens ein Pilz und ein photosynthetisch aktiver Partner – eine Grünalge oder ein Cyanobakterium – beteiligt sind. Die photosynthetischen Partner stellen kohlenstoffreiche Verbindungen bereit, während der Pilz unter anderem Struktur bietet und zur Regulation des Wasserhaushalts beiträgt.

Auch der Mensch ist kein völlig autonomes Einzelwesen. Auf und in unserem Körper leben riesige Gemeinschaften von Mikroorganismen – vor allem Bakterien, aber auch Pilze, Viren und andere Mikroben. Besonders dicht besiedelt ist der Darm. Diese Mitbewohner sind keine zufälligen Passagiere. Viele von ihnen helfen dabei, Bestandteile der Nahrung zu verwerten, produzieren Stoffwechselprodukte und stehen in vielfältigem Austausch mit unserem Immunsystem. Der Mensch ist deshalb nicht bloss ein Organismus, der gelegentlich mit anderen Lebewesen in Kontakt kommt. Er ist selbst Lebensraum.

Gemeinschaft ohne Romantik

Dabei wäre es zu einfach, Symbiosen als harmonische Bündnisse zu romantisieren, in denen sich Organismen gegenseitig «helfen». Das Zusammenleben ist kein Freundschaftsvertrag. Manche Beziehungen nutzen beiden Seiten, andere vor allem einem Partner. Ein Mikroorganismus, der unter bestimmten Bedingungen unauffällig oder nützlich ist, kann unter anderen Umständen Probleme verursachen. Symbiose ist kein moralisches Gütesiegel. Sie beschreibt vielmehr die erstaunliche Tatsache, dass Leben häufig in enger Gemeinschaft mit anderem Leben stattfindet.

Wer mit offenem Blick durch die Natur geht, kann viele solcher Gemeinschaften und Interaktionen mit blossem Auge beobachten (siehe Boxen). Ein Baum ist dann nicht mehr «nur ein Baum», sondern ein Tummelplatz vielfältiger Begegnungen. Doch auch hier ist die Sache komplex. Denn eine Beziehung findet nie im luftleeren Raum statt. Ob sie nützlich oder schädlich ist, kann von den Umweltbedingungen abhängen. Ein Partner liefert vielleicht einen wertvollen Nährstoff – doch nur, solange dieser in der Umgebung knapp ist. Wird er plötzlich reichlich verfügbar, kann derselbe Partner vom unverzichtbaren Helfer zum kostspieligen Mitbewohner werden. Was sich für einen Organismus «lohnt», hängt von der jeweiligen Situation ab.

So kann ein Pilz für eine Pflanze in einem nährstoffarmen Boden ein wertvoller Partner sein. Sind bestimmte Nährstoffe dagegen reichlich vorhanden, kann sich das Kosten-Nutzen-Verhältnis verschieben: Die Pflanze liefert weiterhin Kohlenstoff, erhält dafür aber möglicherweise weniger Gegenleistung. Die Beziehung muss nicht plötzlich in offenen Parasitismus kippen, bei dem ein Partner den anderen ausnutzt. Doch ihre Bilanz verändert sich.

Vom Nützling zum Krankheitserreger

Noch deutlicher wird das fliessende Verhältnis zwischen Nutzen und Schaden bei Mikroorganismen, die auf und in Tieren leben. Ein Bakterium kann an einem bestimmten Ort des Körpers unauffällig oder Teil einer funktionierenden Gemeinschaft sein, an einem anderen Ort jedoch Krankheiten verursachen. Auch die Verfassung des Wirts spielt eine Rolle. Wird das Immunsystem geschwächt oder verändert sich das mikrobielle Gleichgewicht, können Organismen, die zuvor keinen Schaden angerichtet haben, problematisch werden. Ob ein Zusammenleben harmlos, nützlich oder schädlich ist, hängt somit nicht allein von den beteiligten Arten ab, sondern auch vom Kontext. Jeder, der schon einmal Fusspilz oder eine Harnwegsinfektion hatte, kann ein Lied davon singen.

Das macht die Sache komplizierter – aber auch interessanter. Denn Kooperation in der Natur darf nicht mit Freundschaft verwechselt werden. Die Partner verfolgen keine gemeinsame moralische Idee. Jeder Organismus steht unter seinen eigenen biologischen Zwängen. Eine stabile Partnerschaft entsteht dort, wo sich die Interessen der Beteiligten zumindest zeitweise überschneiden.

Vielleicht ist gerade das die spannendste Seite der Symbiose: Sie erzählt nicht von einer Natur, in der alle selbstlos zusammenarbeiten. Sie erzählt von Beziehungen, deren Nutzen vom Kontext abhängt und deren Gleichgewicht sich verändern kann. Nicht Harmonie ist ihr Grundprinzip, sondern ein fortwährendes Zusammenspiel von Abhängigkeit, Austausch, Interessenkonflikt und Wandel.

Wer die Natur so betrachtet, sieht nicht mehr nur einzelne Arten. Er sieht Beziehungen. Und beginnt vielleicht zu verstehen, dass ein Ökosystem nicht allein aus den Lebewesen besteht, die darin vorkommen, sondern ebenso aus den Verbindungen zwischen ihnen.