Die Mistel, ein Symbol für katholische Weihnachten, hat sich als einzigartiges Pflanzenreich erwiesen, das nicht weiß, wie man Zucker mit Sauerstoff abbaut und ihre Energie zur Erzeugung von Zellenergie verwendet, so Wissenschaftler in einem Artikel, der in der Zeitschrift Current Biology veröffentlicht wurde.
„Unsere Kollegen haben kürzlich festgestellt, dass der Mistel Gene fehlen, die mit der Sauerstoffatmung in Mitochondrien assoziiert sind. Wir dachten, sie hätten sich in einen anderen Teil des Genoms „bewegt“und waren erstaunt, als wir feststellten, dass die Mistel diesen Teil der Stoffwechselmaschine der Zelle vollständig beseitigt hatte. Es wurde als wesentlicher Bestandteil der Zellen aller mehrzelligen Kreaturen angesehen “, sagte Andrew McLean vom John Innes Centre in Norwich, Großbritannien.
Botaniker haben vor relativ langer Zeit herausgefunden, dass einige Pflanzen in der fernen Vergangenheit die Fähigkeit zur Photosynthese und unabhängigen Extraktion von Nährstoffen verloren haben, nachdem sie gelernt haben, andere Pflanzen und sogar Pilze zu parasitieren. Solche Vertreter der Flora, die sogenannten mykoheterotrophen Pflanzen, kommen am häufigsten in Wäldern und in dunklen Ecken des Gebiets vor, wo andere Mitglieder der Pflanzenwelt einfach nicht überleben können.
Ein bemerkenswertes Beispiel für solche Pflanzen sind Orchideen, die in tropischen und gemäßigten Wäldern wachsen und verschiedene Arten von Pilzen parasitieren, die sie dazu verleiten, sich selbst mit Nährstoffen und Mineralien zu versorgen. Es gibt Dutzende Arten anderer Blütenpflanzen, die einen ähnlichen Lebensstil führen.
McLean und seine Kollegen entdeckten eine Pflanze, die diesen Prozess zu ihrem logischen Abschluss brachte - sie verlor völlig die Fähigkeit, Zucker nicht nur durch Photosynthese unabhängig zu gewinnen, sondern auch "gestohlene" Nährstoffe mit Sauerstoff abzubauen. Es stellte sich heraus, dass es sich um die gemeine Mistel handelt, eine parasitäre Pflanze, mit deren Zweigen die Europäer zu Weihnachten und Neujahr ihre Häuser schmücken.
Bei der Analyse des Genoms dieses Vertreters der Flora machten die Autoren des Artikels auf die ungewöhnlich kurze Länge des Teils aufmerksam, der die Arbeit der Mitochondrien steuert - zelluläre "Energiestationen", in denen Glukose und andere Nährstoffe oxidiert und ATP-Moleküle, eine universelle zelluläre "Energiewährung", produziert werden.
In der fernen Vergangenheit waren Mitochondrien unabhängige Organismen, aber später verschmolzen sie mit den Vorfahren von Pflanzen und Tieren und wurden allmählich Teil ihrer Zellen, nachdem sie fast alle Gene verloren hatten, von denen die meisten in die Kern-DNA "übergingen". Aus diesem Grund interessierte die Kontraktion dieses Teils des Genoms bei Misteln die Genetiker, überraschte sie aber nicht.
Dennoch gab es immer noch Gründe zur Überraschung - es stellte sich heraus, dass die Gene, die für die Arbeit des sogenannten "Komplexes I", eines Schlüsselsatzes mitochondrialer Enzyme, verantwortlich sind, sowohl aus der nuklearen als auch aus der mitochondrialen DNA vollständig verschwunden sind. Diese Proteine sind, wie Wissenschaftler erklären, dafür verantwortlich, Kohlenhydrate und andere Nährstoffe in den Zellen aller mehrzelligen Substanzen zu "verbrennen" und ihre Energie für andere Zwecke zu nutzen.
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Die Frage ist, wie überlebt die Mistel dann? Wie weitere Experimente von McLean und seinen Kollegen zeigten, produzieren diese Pflanzen ATP-Moleküle mithilfe von Glykolyse und anderen „sauerstofffreien“Stoffwechselarten, deren Effizienz zehnmal niedriger ist.
Darüber hinaus stehlen einige der Moleküle der "Energiewährung", wie Wissenschaftler vermuten, Mistel einfach vom Besitzer. Beides erklärt laut Genetikern, warum diese Parasiten ungewöhnlich große Mengen Zucker aus den Zweigen ihrer Opfer saugen.
Jetzt analysieren McLean und seine Kollegen die DNA vieler anderer parasitärer Pflanzenarten und testen, ob Mistel in dieser Hinsicht wirklich einzigartig ist.
