Pilz beendete Kohlezeitalter
Derartige Enzyme könnten laut den Forschern heute bei der Entwicklung von Biotreibstoffen helfen.
Schwer zu knacken
Die Studie:
"The Paleozoic Origin of Enymatic Lignin Decomposition Reconstructed from 31 Fungal Genomes" von Dimitrios Floudas et al. erscheint am 28. Juni 2012 in "Science".
Ein großer Teil der Kohlevorräte auf unserem Planeten wurde im Karbon, dem sogenannten Kohlezeitalter, gebildet. Diese erdgeschichtliche Periode begann vor etwa 360 Millionen Jahren und endete 60 Millionen Jahre später. In den damals entstandenen Steinkohlelagerstätten wurde gewissermaßen die Energie vergangener Zeiten gespeichert. Bis heute zählen diese zu den weltweit wichtigsten Energielieferanten.
Der fossile Brennstoff besteht aus Überresten von Pflanzen, vor allem aus Ligninen, ein wichtiger Bestandteil pflanzlicher Zellwände. Die festen Biopolymere verleihen Holz seine Härte und seine Festigkeit, ohne Lignin wären größere Pflanzen generell nicht sehr stabil.
Lignin ist sehr widerstandsfähig und wenn, dann nur sehr langsam zersetzbar. Die einzigen Organismen, die Lignin abbauen können, sind Pilze, die sogenannten Weißfäulepilze. Ihrem Namen entsprechend verfärbt sich Holz beim Abbau hell. Die Zersetzung erfolgt mit Hilfe bestimmter Enzyme. Deren Evolution haben die Forscher um Dimitros Floudas von der Clark University in ihrer Studie nun untersucht.
Kohlenachschub unterbrochen
Dafür haben sie die Genome von 31 Pilzarten aus der Abteilung der Basidienpilze verglichen, dazu zählen neben den Weißfäulepilzen unter anderem die Braunfäulepilze, welche die Cellulose von Pflanzen abbauen. Zwölf Arten wurden dafür zum ersten Mal sequenziert. Auf dieser Basis versuchten die Forscher den evolutionären Stammbaum der Pilze nachzuzeichnen, zum zusätzlichen Abgleich wurden drei fossile Pilzarten herangezogen.
Die Analyse ergab, dass vor etwa 290 Millionen Jahren, also gegen Ende des Karbons, der erste Vorläufer der Weißfäulepilze mit der Fähigkeit, Lignin abzubauen, auftauchte. Davor wurde der Holzbestandteil zu Kohle fossilisiert. Wie die Forscher vermuten, hätten sich weiterhin große Kohlelagerstätten gebildet, wäre dieser Pilz damals nicht aufgetaucht. Das bestätige eine schon vor zwanzig Jahren aufgestellte Hypothese. Die Ergebnisse legen zudem nahe, dass die Fähigkeit der Pilze nur ein einziges Mal entstanden ist.
Vorbild für Biotreibstoff
Pilze sind den Forschern zufolge generell unterschätzt. Ökologisch spielten sie nämlich eine durchaus gewichtige Rolle, beim Abbau organischer Stoffe sowie als Nahrung für Insekten und größere Tiere. 1,5 Millionen verschiedene Arten gibt es auf der Welt, aber nur eine Handvoll davon sind namentlich erfasst und genetisch sequenziert. Eine eigenes Projekt soll etwas Licht in die Vielfalt dieser vernachlässigten Gruppe von Organismen bringen. Die nun veröffentlichte Studie ist ein Teil dieser Anstrengungen.
Dabei geht es den Forschern zufolge nicht nur um taxonomische Einteilung. Man könne sich von den Pilzen auch einiges abschauen. So sollen die neuen Erkenntnisse rund um die Weißfäulepilze und deren Enzyme auch für die Entwicklung neuer Technologien genutzt werden, z.B. bei der Gewinnung pflanzlicher Kohlenhydrate für Biotreibstoffe oder bei der biologischen Altlastensanierung.
Eva Obermüller, science.ORF.at
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