Biolumineszenz der Herbsterfahrungen • Ilya Wiener • Wissenschaftliches Tagesbild zu "Elementen" • Chemie, Mykologie

Biolumineszenz Herbst Erfahrung

Die Tatsache, dass die einfachsten Pilze eine Fläche von mehreren zehn Hektar einnehmen können, ungefähr 100 Tonnen wiegen und Tausende von Jahren leben, wissen viele bereits, aber nur sehr wenige Menschen wissen über ihre Fähigkeit zur Biolumineszenz Bescheid. Auf dem Foto – das Leuchten von totem Holz, zersetzt durch das Gras (Armillaria sp.). Ohne eine spezielle Fotoausrüstung ist jedoch ein solcher smaragdgrüner Glanz nicht zu sehen, nur in der dunkelsten Nacht sind verblaßte grünliche Reflexe zu erkennen. Dieses Foto wurde mit einer sehr langen Belichtung gemacht, so dass die Farbe so hell wurde.

Glow Holz mit Myzel von Honig Agaric (Armillaria sp.). Foto © Grigory Evtukh, Region Moskau, Biologische Station Zvenigorod der Moskauer Staatlichen Universität, Sommer 2015

Die erste Erwähnung der Biolumineszenz von Pilzen finden wir bei Aristoteles und dem römischen Wissenschaftler Plinius dem Älteren, der diesen Effekt beobachtete und ihn "kaltes Feuer" nannte. Das Geisterlicht wurde später im Westen als "Fuchsfeuer" bekannt – dieser Name stammt vermutlich aus dem alten französischen fois – "Lüge". In Russland gibt es keine spezielle Bezeichnung für dieses Phänomen. Das Leuchten findet sich in vielen Werken unter dem Namen "Foxfire" wieder, beispielsweise in "Die Abenteuer des Huckleberry Finn", mit dem Tom Sawyer den Tunnel beleuchtete.Erst 1823 wurde eine Verbindung zwischen dem Leuchten des Holzes (nämlich den hölzernen Stützbalken, die zum Schutz der Minen verwendet wurden) und dem Pilzmyzel, das in ihnen aktiv wuchs, hergestellt.

Fruchtkörper Herbst Wabe (Armillaria vgl. Mellea). Foto © Ilya Winer, Moskau, Losiny Ostrov, September 2016

Im Allgemeinen gibt es in der Welt Dutzende Arten von "leuchtenden" Pilzen. Manchmal leuchtet nur das Substrat mit dem Mycel des Pilzes, wie es bei offener Drüse glüht, bei anderen Arten können auch die Fruchtkörper selbst leuchten. In der mittleren Spur alle Arten der Gattung Armillaria – diejenigen, die im Volksmund Herbsthonigpilze genannt werden – und einige Arten der Gattung Mycena: Epipterie, Hämatopus, Pura, Stylobate (Myzel und Fruchtkörper leuchten).

Nicht nur Pilze, sondern auch viele andere lebende Organismen können biolumineszieren. In den meisten Fällen wird Licht emittiert aufgrund der chemischen Reaktion der enzymatischen Oxidation von Luciferin, die durch das Enzym Luciferase ausgeführt wird. Der Name "Luciferin" erschien Ende des 19. Jahrhunderts dank des französischen Chemikers Raphaël Dubois, der den Mechanismus der Biolumineszenz auf Glühwürmchen und Muscheln untersuchte. Bei der Reaktion mit Sauerstoff wird Luciferin zu einem hochenergetischen Zwischenprodukt (im folgenden als HEI bezeichnet, kurz für Englisch).hochenergetisches Zwischenprodukt), das unter Freisetzung von Energie zerfällt, die ausreicht, um Oxyluciferin in einem elektronisch angeregten Singulett-Zustand zu bilden; Letzteres emittiert sichtbares Licht.

Biolumineszenz-Studien sind die Grundlage für weitere Fortschritte in der modernen Biologie – zum Beispiel wird bei vielen DNA- und RNA-Sequenzierungsverfahren eine Fluoreszenzmarkierung von terminalen Nukleotiden verwendet, obwohl dies übrigens nicht alles ist. Bis vor kurzem war der Mechanismus der Biolumineszenz nur für Insekten, Bakterien und marine Invertebraten bekannt, nicht aber für Pilze. Und jetzt, endlich, zeigen neuere Studien, dass Pilze auch das System mit Luciferin verwenden, welches, was sehr wichtig ist, nicht mit anderen bekannten Luciferinen assoziiert ist. So ist trotz des identischen Namens der Moleküle der Mechanismus der Lichtemission von Pilzen besonders. Der Vorläufer des Pilzluciferins ist Hispidin (siehe Hispidin), es wird durch das NADPH-abhängige Enzym Hispidin-3-Hydroxylase in Gegenwart von Sauerstoff zu 3-Hydroxy-Disidin, dem Pilz-Luciferin, oxidiert. Dann gibt es seine enzymatische Oxidation mit Sauerstoff zu HEI, die wiederum das Kohlendioxidmolekül von sich selbst abspaltet und ein pilzliches Oxiucepherin wird, das Licht emittiert.

Das allgemeine Schema der Biolumineszenz von Pilzen und die Synthese von Oxyluciferin. Abbildung aus dem Artikel Z. M. Kaskova et al., 2017. Mechanismus und Farbmodulation der pilzlichen Biolumineszenz

Es bleibt jedoch nicht ganz klar, ob es biologische Funktionen in der Biolumineszenz von Pilzen gibt oder ob es sich lediglich um eine Nebenwirkung des Stoffwechsels handelt. Um dieses Problem zu beleuchten, führte ein Team von Wissenschaftlern aus Russland, Brasilien und Japan das folgende Experiment durch: Die Forscher platzierten künstliche Pilze mit grünen LED-Lampen im Wald, und der LED-Schein wurde gewählt, um die Biolumineszenz eines lokalen Pilzes zu simulieren Neonotopanus gardneri. Als Ergebnis des Experiments wurde festgestellt, dass Licht Insekten und andere Lebewesen anzieht, die Pilzsporen wirksam verbreiten. Es hat sich auch gezeigt, dass Neonotopanus nur in der Nacht scheint, was Zweifel an der Version, dass Biolumineszenz nur ein Nebenprodukt des Stoffwechsels ist. Aber warum das Holz angezündet wird, zersetzte Pilze, ist noch unklar.

Foto © Grigory Evtukh, Region Moskau, Biologische Station Zvenigorod der Moskauer Staatlichen Universität, Sommer 2015.

Ilya Wiener


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