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Mutationen im Pflanzenreich : Vegane Fehlerkultur

  • -Aktualisiert am

Von Steinpilz und Pfifferling unterscheidet sich ein Hallimasch – auch Honigpilz genannt – dadurch, dass er mit Bäumen nicht in Symbiose lebt. Stattdessen ernährt er sich von totem Holz, kann sich aber auch an lebenden Wurzeln und Stämmen vergreifen. Am gründlichsten erforscht ist ein Exemplar des Dunklen Laubholz-Hallimaschs (Armillaria gallica), das vor dreißig Jahren in den Wäldern von Michigan entdeckt wurde. Der Pilz erstreckt sich über eine Fläche von mehr als einem halben Quadratkilometer. Sein Gewicht wird auf etwa vierzig Tonnen geschätzt, sein Alter auf mehr als 2500 Jahre. Biologen um James B. Anderson von der University of Toronto in Mississauga, Johann N. Bruhn von der University of Missouri in Columbia und Hao Wang von der Carleton University in Ottawa haben kürzlich das Genom dieses Ungetüms unter die Lupe genommen. Sie analysierten vor allem DNA-Proben der für Hallimasch typischen Rhizomorphen. Das sind millimeterdicke Bündel aus zarten Pilzfäden, geschützt von einer Rinde aus dickwandigeren Pilzzellen.

Ähnlich wie Pflanzenwurzeln breiten sich die  Rhizomorphen der Pilze im Waldboden aus und erschließen dabei neue Nahrungsquellen. Wie bei Pflanzen und Tieren treten Mutationen auch bei Pilzen meist dann auf, wenn das Genom während einer Zellteilung dupliziert wird. Die Größe des Hallimasch-Genoms lässt bei fünfzig Zellteilungen mindestens einen Fehler erwarten. Erstaunlicherweise unterschieden sich aber selbst Pilzproben, die etwa einen Kilometer entfernt voneinander entnommen wurden, durchschnittlich nur in zwanzig Mutationen.

Das stabile Genom des Hallimaschs

Geht man von einer Mutation pro fünfzig Zellteilungen aus, so müsste der Hallimasch zwanzig Mutationen nach ungefähr tausend Zellteilungen angehäuft haben. Wie aber kann er damit einen Kilometer weit gewachsen sein, wenn die einzelnen Pilzzellen nicht einmal einen Millimeter groß sind?

Der Pfirsich hat in seinen Blüten, Blättern und Wurzeln unterschiedliche Mutationsraten, damit verringert er die Gefahr, dass Fehler im Genom an die nachwachsende Generation weitergegeben werden..

Möglicherweise, so die Überlegung der Forscher, teilen sich die Zellen an der Spitze von Rhizomorphen nur extrem selten. Ähnlich wie bei pflanzlichen Sprossen könnten die Zellen in Spitzenposition von einer weiter hinten liegenden Wachstumszone vorwärtsgeschoben werden. An der Spitze jugendlich geblieben, wären auch die Rhizomorphen uralter Pilze noch vital genug, um neue Bäume zu infizieren.

Womöglich ist das Genom des Hallimaschs aber auch deshalb so enorm stabil, weil die Zellmaschinerie, die defekte DNA repariert, außergewöhnlich effizient arbeitet. Diese Hypothese passt auch zu Beobachtungen am Nelken-Schwindling (Marasmius oreades), einem Pilz, der gar keine Rhizomorphen ausbildet. Schwedische Wissenschaftler um Markus Hiltunen, Magdalena Grudzinska-Sterno und Hanna Johannesson von der Universität Uppsala hatten diesen hellbraunen Lamellenpilz, der gern Rasenflächen besiedelt und sich vom Humus im Boden ernährt, aus gutem Grund als Forschungsobjekt gewählt. Der Nelken-Schwindling wächst nämlich von Anfang an gleichmäßig nach allen Seiten. Während die älteren Pilzfäden im Zentrum absterben, bilden die jüngeren an der Peripherie ringförmig angeordnete Fruchtkörper. Von sechs solchen „Hexenringen“ sammelten die Biologen insgesamt vierzig DNA-Proben.

Da die Fruchtkörper so schön im Kreis wuchsen, ließ sich die Zahl der Zellteilungen in jedem Hexenring recht genau abschätzen. Damit konnte die Zahl der entdeckten Mutationen in die Wahrscheinlichkeit umgerechnet werden, dass während einer Zellteilung tatsächlich eine Mutation auftritt. Die so ermittelte Mutationsrate erwies sich als verblüffend gering. Sie beläuft sich auf etwa ein Hundertstel der Rate von Hefezellen. Wie es dem Nelken-Schwindling gelingt, die Mutationsrate so klein zu halten, bleibt eine offene Frage.

Was evolutionsbiologisch hinter seinem extrem stabilen Genom steckt, ist dagegen offensichtlich: Da jede Pilzzelle das Potential hat, sich zu einem Fruchtkörper mit Sporen zu entwickeln, müssen alle Zelllinien möglichst wenig Mutationen anhäufen. Nur so können sie mit hoher Wahrscheinlichkeit auch nach vielen tausend Zellteilungen noch eine vielversprechende neue Generation von Pilzen hervorbringen. Betrachtet man freilich die Mutationsrate pro Pilz-Generation, dann erscheinen die Werte des Nelken-Schwindlings nicht mehr sonderlich hoch. Sie stimmen in etwa mit denen überein, die bereits von anderen Pilzen, Tieren und Pflanzen bekannt sind.

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