In der biologischen Schädlingsbekämpfung spielen mikrobielle Pilze, wie die Gattung Metarhizium, eine wesentliche Rolle, da sie Schadinsekten und Zecken infizieren und so eine umweltfreundliche Alternative zu chemischen Pestiziden darstellen. Ein Forschungsteam der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) hat in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus Brasilien herausgefunden, dass der Austausch genetischer Elemente zwischen Pilzen die Effektivität dieser Organismen in der Bekämpfung von Schädlingen negativ beeinflussen kann. Diese Entdeckung wurde kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Die Studie konzentriert sich auf die Rolle von transponierbaren Elementen (TEs), auch als „springende Gene“ bekannt, die in der Lage sind, ihre Position innerhalb des Genoms einer Art zu verändern. Die Forschenden entdeckten, dass diese TEs große genetische Einheiten als Transportmittel zwischen verschiedenen Pilzarten verwenden, die sie als „Starships“ bezeichneten. Dr. Michael Habig, einer der Hauptautoren der Studie, beschreibt diesen Prozess als eine Art Reise, bei der TEs von einer Pilzart zur anderen transportiert werden.
Die Forscher konnten eine signifikante Zunahme der TE-Aktivität bei der Pilzart Metarhizium anisopliae beobachten. Diese TEs wurden durch ein Starship eingetragen und führten zu tiefgreifenden strukturellen Veränderungen im Chromosomensatz des Pilzes. Die Ergebnisse belegen, dass der Transport von TEs durch Starships ein weit verbreitetes Phänomen im Pilzreich ist, da in 75 Prozent der über 500 untersuchten Starships eine solche genetische Fracht identifiziert wurde.
Die genomische Instabilität, die durch diesen Transfer verursacht wird, hat direkte Auswirkungen auf die Wirksamkeit der Pilze in der biologischen Schädlingsbekämpfung. Vor dem Transfer waren die Pilze in der Lage, Zecken hochgradig zu infizieren und zu töten. Nach der Übertragung der TEs hingegen verloren sie die Fähigkeit, bestimmte Wirtstypen zu befallen. Dies könnte beispielsweise bedeuten, dass M. anisopliae seine Wirksamkeit gegen die südliche Rinderzecke (Rhipicephalus microplus) einbüßt, die für die Viehzucht von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung ist.
Die Erkenntnisse aus dieser Forschung sind von großer Relevanz, da sie aufzeigen, dass der horizontale Gentransfer, der normalerweise als ein Mechanismus gilt, der die genetische Vielfalt und Anpassungsfähigkeit von Organismen fördert, in diesem Falle die nützlichen Eigenschaften der Pilze unerwartet mindern kann. Dies ist besonders wichtig für die zukünftige Entwicklung stabiler und effektiver biologischer Schädlingsbekämpfungsmethoden.
Die Ergebnisse der Studie werfen auch grundlegende Fragen zur evolutionären Dynamik zwischen Pilzen und ihren Wirten auf. In einem ständigen Wettlauf zwischen Parasiten und Wirten könnte die Fähigkeit der Pilze, sich anzupassen und zu evolvieren, durch die genetische Instabilität, die durch den Austausch von TEs verursacht wird, beeinträchtigt werden. In diesem Kontext könnte es für die Entwicklung neuer Strategien zur biologischen Schädlingsbekämpfung entscheidend sein, ein besseres Verständnis dieser Mechanismen zu entwickeln.
Zusammenfassend zeigt die Forschung der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, dass der Austausch genetischer Elemente zwischen Pilzen nicht nur die evolutionäre Geschichte dieser Organismen beeinflusst, sondern auch deren Anwendbarkeit in der biologischen Schädlingsbekämpfung. Diese neuen Erkenntnisse unterstreichen die Komplexität der Wechselwirkungen zwischen Mikroben und ihren Wirten und bieten wertvolle Ansätze für die Verbesserung von biologischen Bekämpfungsmethoden, die in der Landwirtschaft immer wichtiger werden.
