Kälteschutz für Zellmembranen

Regulation von Sphingolipoiden

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben außerdem gezeigt, dass eine evolutionär unabhängige Entwicklung stattgefunden hat: Moose und Blütenpflanzen haben einen gleichartigen Mechanismus hervorgebracht, dem jedoch unterschiedliche Gene zugrunde liegen. Darüber hinaus schützen sie sich damit nicht nur vor Kälte, sondern auch vor Krankheitserregern. Als Modellorganismen dienten das Kleine Blasenmützenmoos Physcomitrella und die Ackerschmalwand Arabidopsis.

Vor mehr als 500 Millionen Jahren haben Pflanzen damit begonnen, das Wasser zu verlassen und das Festland zu besiedeln. In der Folge entwickelten sich Moose und Blütenpflanzen aus einer gemeinsamen Urpflanze evolutionär auseinander. Beide mussten jedoch Wege finden, sich an Land vor niedrigen Temperaturen zu schützen.

Das Forschungsteam aus Freiburg und Göttingen hat ein neues Protein identifiziert, das in Moosen für die Regulierung der Fluidität eine wesentliche Rolle spielt: Es beeinflusst den Sättigungsgrad der Fettsäuren bei einer Gruppe von Membranlipiden, den so genannten Sphingolipiden. Die Pflanzen, in denen das Gen, das für die Bildung dieses Proteins verantwortlich ist, ausgeschaltet wurde, haben empfindlicher auf Kälte reagiert. Zugleich waren sie anfälliger für Oomyceten – mit Algen verwandte fadenförmige Organismen, zu denen Erreger von Pflanzenkrankheiten wie dem Falschen Mehltau und der Kartoffelfäule zählen.

Moose und Blütenpflanzen haben im Laufe der Evolution unterschiedliche Wege beschritten, um auf gleichartige Weise die Membranfluidität bei Kälte zu justieren. Es handelt sich hierbei um ein beeindruckendes Beispiel von Konvergenz in der Pflanzenevolution auf molekularer Ebene.

Bild: Konvergenter evolutionärer Ursprung der Regulation von Sphingolipiden. Grafik: Jan de Vries.