Der positive, aber noch unbekannte Einfluss von Pilzen auf Korallen

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Der positive, aber noch unbekannte Einfluss von Pilzen auf Korallen
Pilze, die bisher als Überträger von Meereskrankheiten erforscht wurden, könnten im Zuge des globalen Wandels auch in der Lage sein, Korallen zu erhalten, erklärt eine Forschungsarbeit der EPFL.

Tropische Korallenriffe spielen eine grundlegende Rolle für die Biodiversität der marinen Ökosysteme. Sie schützen vor Küstenerosion und beherbergen gleichzeitig eine Vielzahl von Mikroorganismen, deren komplexe Wechselwirkungen die Wissenschaft seit Jahrzehnten faszinieren.

Die symbiotische Beziehung, die zwischen Algen und Korallen besteht, wurde als erstes untersucht, da diese kleinen Algen mithilfe von Mikroskopen schnell identifiziert werden konnten. "Durch die Photosynthese liefern die Algen den Korallen einen Großteil des für ihr Wachstum benötigten Zuckers und fördern so die Bildung von Riffen", erklärt die Meeresbiologin Claudia Pogoreutz, die als Postdoktorandin im Labor für biologische Geochemie an der Fakultät für natürliche, architektonische und gebaute Umwelt (ENAC) gearbeitet hat. "Es gibt aber auch andere Arten von Mikroorganismen, die genauso wichtig wären, wie Bakterien, Viren und Pilze. Sie könnten ebenfalls eine wichtige Rolle für die Gesundheit und Widerstandsfähigkeit der Korallen spielen." Und gerade auf die Pilze, deren nützliche Funktionen noch weitgehend unbekannt sind, konzentriert die Forscherin derzeit ihre Bemühungen. Ihr Artikel zu diesem Thema, der in der Zeitschrift FEMS Microbiology Reviews veröffentlicht wurde, ist einer der ersten, der eine Zusammenfassung der zahlreichen Potenziale dieser Pilze bietet. Er wurde nun von der Zeitschrift als beste Veröffentlichung 2022 ausgezeichnet.

Pilze an Land als Modell
Meerespilze wurden lange Zeit nicht beachtet, da es schwierig ist, ihre Gemeinschaften zu charakterisieren und spezifische Arten zu isolieren. Mit der Entwicklung neuer Analyseinstrumente und Sequenzierungsmethoden ist es nun möglich, sie viel genauer zu untersuchen. Bisher haben sich die Wissenschaftler vor allem auf Pilze als Überträger von Meereskrankheiten konzentriert. Die Forschung von Claudia Pogoreutz postuliert jedoch, dass die Beziehungen zwischen Pilzen und Korallen vielfältig sein können, über die Übertragung von Krankheiten hinausgehen und überraschend komplex sind.


Wir glauben, dass einige Meerespilze tote Bakterien oder andere Zellen in der Koralle zersetzen und in Nährstoffe für die Koralle und die Algen umwandeln können.


Sie leitete einen Großteil ihrer Arbeitshypothesen aus biologischen Prozessen ab, die bei Pilzen in terrestrischen Umgebungen untersucht werden und wissenschaftlich bereits umfassend dokumentiert sind. Beispielsweise infizieren terrestrische Pilze tote oder sterbende Bäume sowie pflanzliches Material und verdauen dann das Holz und andere Substanzen mithilfe einer Batterie verschiedener Enzyme. Ein ähnliches Phänomen wurde auch in der Meeresumwelt beobachtet: Pilze infizieren Korallen, die unter Stress stehen. Bäume und die meisten anderen Pflanzen können jedoch auch Pilzarten mit nützlichen Funktionen beherbergen, die dem Wirtsbaum dabei helfen, Nährstoffe aus seiner Umgebung zu gewinnen.

Im Fall der Korallen sind die nützlichen Beziehungen von Pilzen zu ihren Wirten noch nicht belegt, aber symbiotische Pilze, die für die Gesundheit der Korallen wichtig sind, könnten durchaus existieren. Einige Arten wären in der Lage, antimikrobielle Verbindungen zur Bekämpfung von Krankheitserregern zu produzieren. Außerdem könnten sie eine Schlüsselrolle beim Austausch und Recycling von Nährstoffen mit Korallen und Algen spielen. "Wir glauben zum Beispiel, dass einige Meerespilze tote Bakterien oder andere Zellen in der Koralle zersetzen und sie in Nährstoffe für Korallen und Algen umwandeln können", erklärt die Wissenschaftlerin.

Pharmazeutische Anwendungen

Die Beschleunigung des globalen Wandels destabilisiert das Ökosystem der Korallen von Tag zu Tag mehr. Daher eröffnet die Erforschung der nützlichen Funktionen von Mikroben, einschließlich mariner Pilze, neue Möglichkeiten, die angeschlagene Gesundheit der Korallen zu stärken. Sie könnte sich auch auf die Entwicklung pharmazeutischer und industrieller Anwendungen erstrecken, ähnlich wie dies bereits im Bereich der Bakterien und der Herstellung von Probiotika geschieht.

An der EPFL werden die Korallen und ihre symbiotischen Beziehungen zu Mikroorganismen im Labor für biologische Geochemie (LGB) untersucht. Dieses verfügt über ein hochmodernes Messinstrument, eine Ionenmikrosonde mit dem Namen Nano SIMS. "Sie ermöglicht es uns, symbiotische Beziehungen mit einer sehr hohen Auflösung zu beobachten, da wir einzelne Zellen und subzelluläre Strukturen identifizieren können", erklärt Nils Rädecker, Wissenschaftler am LGB. Mithilfe der NanoSIMS können Nils Rädecker und seine Kollegen noch weiter gehen, um die unzähligen potenziellen Interaktionen innerhalb der komplexen symbiotischen Beziehungen zwischen Tieren und Mikroben im Meer zu entdecken.

Referenzen

Anna Roik, Miriam Reverter, Claudia Pogoreutz, "A roadmap to understanding diversity and function of coral reef-associated fungi", FEMS Microbiology Reviews, November 2022