Durchs Essen vereint – wie Symbiose entsteht

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Die Laboruntersuchungen ergaben zum einen, dass die Anwesenheit der Symbionten dazu führt, dass bestimmte für den Stoffwechsel verantwortliche Gene bei Hydra hochreguliert werden und so den Nährstofftransport zwischen Wirt und Symbiont begünstigen. Andererseits zeigte die Analyse der Algen-Gene, dass dem Symbionten die genetische Ausstattung fehlt, die zur Verwertung von Stickstoff notwendig ist und die Nährstoffversorgung daher zum Teil vom Wirt übernommen werden muss.

Voraussetzung für Symbiose: gegenseitiger Nährstoffaustausch

Insgesamt ist mit der nun veröffentlichten Untersuchung eine wichtige Forschungsfrage beantwortet: die nach den treibenden Kräften hinter der Ausbildung einer Symbiose und wie es zu einer dauerhaften Stabilität kommt.

Aus dem Fallbeispiel von Süßwasserpolypen und Algen haben die Wissenschaftler geschlossen, dass die Entstehung der gegenseitigen existenziellen Abhängigkeit von Organismen vor allem von der Möglichkeit des gegenseitigen Nährstoffaustauschs und den damit verbundenen Vorteilen vorangetrieben wird. Die an relativ übersichtlichen Wechselwirkungen zwischen zwei einfach aufgebauten Lebewesen gewonnenen Erkenntnisse sollen nun an komplexeren, multiorganismischen Interaktionsnetzen weiter vertieft werden.

Erkenntnisse auch relevant für Korallen?

Das bessere Verständnis der symbiotischen Beziehungen von Nesseltieren und Algen ist über den reinen Erkenntnisgewinn hinaus auch als Modell für die Abschätzung der mit dem Klimawandel verbundenen Veränderungen von Meeresökosystemen relevant: Korallen sind zum Beispiel massiv von den Auswirkungen des globalen Wandels bedroht, da ein veränderter Nährstoffgehalt des Meereswassers ihre Fähigkeit zur Nahrungsaufnahme dramatisch beeinflusst. Von Gesundheit und Wachstum der Korallen hängen wiederum besonders umfangreiche, in den tropischen Korallenriffen angesiedelte Lebensgemeinschaften ab. Da Korallen ähnlich wie Süßwasserpolypen von bestimmten symbiotischen Bakterien für ihre Nährstoffaufnahme abhängig sind, ist eine genauere Kenntnis der zugrundeliegenden Mechanismen notwendig.

Weiterführende Forschungsarbeiten müssen zeigen, ob das nun gewonnene Wissen auch auf die Symbiose von Korallen und Bakterien übertragbar ist und sich daraus künftig mögliche Anpassungsstrategien zum Schutz bedrohter tropischer Korallenriffe ableiten lassen.

Originalpublikation: Mayuko Hamada, Katja Schröder, Jay Bathia, Ulrich Kürn, Sebastian Fraune, Mariia Khalturina, Konstantin Khalturin, Chuya Shinzato, Nori Satoh, Thomas C G Bosch: Metabolic co-dependence drives the evolutionarily ancient Hydra-Chlorella symbiosis. eLife 2018;7:e35122, DOI: 10.7554/eLife.35122

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