Das Genom verrät's

Flechten sind Meister der Anpassung und können auch Lebensräume mit extremen Umweltbedingungen besiedeln. ©Francesco Dal Grande

Flechten sind Meister der Anpassung und können auch Lebensräume mit extremen Umweltbedingungen besiedeln. ©Francesco Dal Grande

 

Naturstoffe sind biologisch aktive Substanzen, die von Organismen eigenständig hergestellt werden. Interessant sind sie für die Forschung bisher vor allem wegen ihrer antiviralen oder bakteriellen Wirkung und der nachweislichen Hemmung von Tumorwachstum. Die Organismen selbst bilden Stoffe, um besser mit ihrer Umwelt zurechtzukommen, zum Beispiel um sich vor UV-Strahlung zu schützen. Die meisten Funktionen sind jedoch noch völlig unbekannt.

Das Erbgut von Pilzen, die Bestandteile von Flechten sind, lässt indes vermuten, dass es noch eine Vielzahl unentdeckter Naturstoffe gibt. In Pilzen finden sich zum Beispiel bis zu 80 Gencluster, die für die Naturstoffproduktion verantwortlich sind. Das sind viel mehr als tatsächliche Naturstoffe bislang nachgewiesen werden konnten. Wozu die Naturstoffe dienen könnten, deren Produktion auf diese Cluster zurückgeht, hat das Team um Professorin Imke Schmitt vom Senkenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum (SBiK-F), LOEWE-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik (LOEWE-TBG) und der Goethe-Universität Frankfurt untersucht. Dafür sammelten die Forschenden die Pustelnabelflechte Umbilicaria pustulata am Fuß und auf dem Gipfel von Bergen in Italien und Spanien und sequenzierten und verglichen die Naturstoff-assoziierten Gencluster in deren Erbgut. 

Sie fanden dabei drei Gencluster-Varianten, die entweder nur im mediterranem Klima am Fuß der Berge oder im gemäßigten Klima in den höheren Lagen vorkommen. Das führt zu der Annahme, dass diese Gene mit Naturstoffen assoziiert sind die bei der Klimaanpassung eine Rolle spielen. Nun möchten die Wissenschaftler:innen herausfinden, welche Naturstoffe zu diesen klimatisch differenzierten Genclustern gehören.

Die Verteilung der Gene in natürlichen Populationen soll Aufschluss darüber geben, in welcher Klimazone welche Gencluster-Varianten gebraucht werden. Gencluster-Varianten, die nur am kühlen Berggipfel vorkommen, könnten der Flechte helfen, Stoffe zu erzeugen, die als Frostschutzmittel dienen. Gencluster-Varianten, die nur am Fuß der Berge im Mittelmeerklima mit langen, heißen und trockenen Sommern funktionsfähig sind, könnten mit Naturstoffen assoziiert sein, die der Flechte helfen, Trockenheit zu überstehen. Außerdem zeigt die Studie, dass wir das wahre Potential von Flechten noch gar nicht kennen.