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Biolumineszenz : Das Geheimnis der Leuchtpilze

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Lumineszierender japanischer Pilz Mycena lux-coeli Bild: Imago

Für uns Menschen sind fluoreszierende Pflanzen und Tiere ein kleines Naturspektakel. Auch manche Pilze haben die Fähigkeit zur Biolumineszenz. Der Zweck ist noch ein Rätsel.

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          Was Glühwürmchen können, beherrschen auch manche Pilze: Sie erstrahlen in selbstproduziertem Licht. Unabhängig von diversen Tieren und Mikroorganismen haben Pilze aus der Gruppe der Champignonartigen die Fähigkeit zur Biolumineszenz entwickelt, und zwar vor etwa 160 Millionen Jahren. Das haben Wissenschaftler um Huei-Mien Ke vom Biodiversity Research Center der Academia Sinica in Taipeh bei molekulargenetischen Studien herausgefunden.

          Als lichtbringende Substanz nutzen leuchtende Pilze 3-Hydroxyhispidin: Mit einem Enzym mit dem Namen Luciferase oxidiert, zerfällt diese Substanz und setzt dabei Lichtquanten frei. Wie die stets gleiche molekulare Maschinerie bezeugt, ist Biolumineszenz bei den Pilzen wohl nur ein einziges Mal entstanden. Warum aber sind leuchtende Arten so rar und im Stammbaum so weit verstreut? Um das zu ergründen, nahmen die Forscher aus Taiwan gemeinsam mit Chan-Yi Ivy Lin von der Yale University in New Haven, Connecticut und László G. Nagy von der Eötvös-Loránd-Universität in Budapest den für die Biolumineszenz zuständigen Gen-Cluster unter die Lupe. Wahrscheinlich, so schreiben die Biologen in den „Proceedings“ der amerikanischen Nationalen Akademie der Wissenschaften, hat sich die Leuchtfähigkeit einst in einem Teil des Pilz-Genoms entwickelt, der keine unverzichtbaren Informationen enthielt. Dort ließ sich DNA ziemlich ungestraft umgestalten, wobei die zum Leuchten notwendigen Gene auch häufig wieder verlorengingen.

          Biolumineszenz tritt nicht nur in Leuchtpilzen auf, auch blühende Algen können leuchten.
          Biolumineszenz tritt nicht nur in Leuchtpilzen auf, auch blühende Algen können leuchten. : Bild: dpa

          Besonders oft geschah das in der Gattung der Helmlinge: Von den derzeit rund sechshundert Arten haben nur etwa zwölf Prozent die Fähigkeit zur Biolumineszenz behalten. Bei vergleichenden Untersuchungen an fünf Helmlingsarten stießen Huei-Mien Ke und Kollegen einmal auf den kompletten Verlust des für Biolumineszenz zuständigen Gen-Clusters: Tagsüber präsentiert sich die Spezies namens Mycena indigotica in strahlendem Blau, leuchtet aber nicht im Dunkeln. Die übrigen vier Helmlingsarten produzieren hellgrünes Licht auf der Basis unterschiedlich zusammengesetzter Biolumineszenz-Cluster. Einmal hat eines der Gene seine Richtung geändert, ein andermal hat sich ein Gen verdoppelt, und bei einer dritten Spezies geschah das sogar zweimal.

          Weit konservativer kommen Hallimasche daher, denn ihr Biolumineszenz-Cluster ist in eine stabile Region des Genoms umgezogen. Abgesehen von der Verdoppelung eines Gens beim Nördlichen Hallimasch (Armillaria borealis) haben die acht untersuchten Spezies den Cluster nicht verändert. Ihre Fähigkeit zur Biolumineszenz beschränkt sich allerdings auf die Myzel genannten Pilzfäden, die gewöhnlich im Verborgenen wachsen. Die Fruchtkörper, die oft in dichten Büscheln aus dem befallenen Holz sprießen, leuchten nicht. Dasselbe lässt sich zum Beispiel beim Rettich-Helmling (Mycena pura) beobachten, einem Pilz, der stark nach Rettich riecht und hierzulande in vielen Wäldern häufig ist. Bei anderen, vor allem südostasiatischen Helmlingen leuchten nicht nur die Pilzfäden, sondern auch die Fruchtkörper.

          Solche Unterschiede werfen die Frage auf, welche Bedeutung das selbsterzeugte Licht für die Pilze hat. Die brasilianische Spezies Neonothopanus gardneri scheint nachts mit ihren hellleuchtenden Fruchtkörpern, die an Palmenstämmen aus dem Boden wachsen, Insekten anzulocken. Käfer, Fliegen, Wanzen und Wespen fliegen auch auf elektrisch beleuchtete Nachbildungen aus Kunstharz. Das berichten Wissenschaftler um Anderson G. Oliveira von der Universidade de São Paulo in der Online-Zeitschrift „Current Biology“. Vermutlich, so ihr Schluss, verteilen Insekten die Pilzsporen, mit denen sie nach ihrer Landung eingedeckt werden, anschließend in der Umgebung.

          Dass Helmlingsarten, deren Fruchtkörper in südostasiatischen Wäldern geheimnisvoll leuchten, ebenfalls Insekten für die Verbreitung der Sporen anlocken, ist zwar nicht ausgeschlossen. Die Fruchtkörper des Ölbaumpilzes, die mitunter auch am Fuß von Eichen und Esskastanien grünlich schimmern, scheinen für Insekten aber nicht sonderlich attraktiv zu sein. Warum Pilzfäden Licht ausstrahlen, obwohl sie unterirdisch oder im Holz verborgen wachsen, bleibt ebenfalls ein Rätsel. Gut möglich, dass Biolumineszenz bei Pilzen ursprünglich als Nebenprodukt anderer biologischer Prozesse entstanden ist und im Laufe der Evolution nur hier und da eine Funktion entwickelt hat.

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