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Originalpublikation

Liebeke, Manuel; Strittmatter, Nicole; Fearn, Sarah; Morgan, A John; Kille, Peter; Fuchser, Jens; Wallis, David, Palchykov, Vitalii; Robertson, Jeremy; Lahive, Elma; Spurgeon, David J; McPhail, David; Takáts, Zoltán; Bundy, Jacob G
Unique metabolites protect earthworms against plant polyphenols
DOI

 

Regenwürmer schützen sich gegen schädliche Pflanzenstoffe

Naturstoff hilft jährlich Milliarden Tonnen Laub zu zersetzen

4. August 2015

Regenwürmer kann man fast überall auf unserer Welt finden, vom Komposthaufen im eigenen Garten, in Wiesen- und Feldböden bis hin zu tropischen Regenwäldern. Die wichtigste Aufgabe der Regenwürmer ist die Rückgewinnung von Nährstoffen aus totem Pflanzenmaterial, von dem sie sich ernähren. Jetzt haben Forscher herausgefunden, wie die Würmer mit den giftigen Stoffen umgehen, die von Pflanzen als Schutz gegen Fraßfeinde gebildet werden. Ihre Ergebnisse publizieren sie jetzt in der Fachzeitschrift Nature Communications als Resultat einer internationalen Kooperation zwischen dem Imperial College London, anderen britischen Instituten und dem Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie in Bremen.
Die Falschfarbendarstellung zeigt die Ergebnisse der massenspektroskopischen Untersuchungen (MALDI-MS) im Querschnitt des Wurms. Den Name der Substanz leiten die Forscher aus der wissenschaftlichen Bezeichnung Megadrile für bodenbewohnende Oligochaeten wie Regenwürmer ab. Bild vergrößern
Die Falschfarbendarstellung zeigt die Ergebnisse der massenspektroskopischen Untersuchungen (MALDI-MS) im Querschnitt des Wurms. Den Name der Substanz leiten die Forscher aus der wissenschaftlichen Bezeichnung Megadrile für bodenbewohnende Oligochaeten wie Regenwürmer ab. [weniger]

Pflanzen produzieren sogenannte Polyphenole, diese wirken als Antioxidantien und geben Pflanzen ihre Farbe. Sie behindern jedoch die Verdauungsprozesse von vielen Pflanzenfresser. Die Wissenschaftler um Manuel Liebeke haben jetzt Moleküle (Drilodefensine) im Darm der Würmer entdeckt, die die pflanzlichen Abwehrstoffe inaktivieren und den Nahrungsverdau ermöglichen. Regenwürmer setzen diese Drilodefensine als Gegenmittel ein, um sich zu schützen.

„Es gibt weltweit eine Menge von diesen Wirkstoffen, weil es sehr viele Regenwürmer gibt, teilweise bis zu 300 pro Quadratmeter“, sagt Manuel Liebeke. „Die Gesamtmasse der Drilodefensine ist beträchtlich, verteilt auf die Weltbevölkerung ungefähr ein Kilogramm pro Mensch.“ Die Moleküle scheinen sehr wertvoll für den einzelnen Wurm zu sein, denn die Würmer schonen ihren eigenen Vorrat, indem sie ein effektives Recyclingsystem nutzen und nichts von der Substanz ausscheiden. Je mehr Polyphenole in der Nahrung der Würmer stecken, desto mehr Drilodefensin wird im Regenwurmdarm gebildet.

Der Nachweis dieser Stoffe im Darm wurde erst möglich durch ein auf Massenspektrometrie beruhendes bildgebendes Verfahren (MALDI-MS). Manuel Liebeke konnte mit dieser Technik genau verfolgen, in welchem Darmbereich sich das Defensin ansammelte. Der Wissenschaftler ist inzwischen am Bremer Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie in der Abteilung Symbiose tätig und forscht nun an marinen Würmern. Er sagt: „Diese neue Methodik der molekularen Mikroskopie wird unser Verständnis in der Biologie auf vielen Ebenen revolutionieren. Wir sind nun in der Lage, fast jedes Molekül in einem Lebewesen wie dem Regenwurm zu lokalisieren. Und wenn wir wissen, wo sich das Molekül anreichert, hilft es uns dabei seine mögliche Funktion zu verstehen.“

Das Schutzmolekül Drilodefensin der Würmer arbeitet wie eine Seife: Sie umhüllen die Nahrungseiweiße und Enzyme im Wurmdarm und verhindern, dass die Polyphenole daran binden können. Ohne diesen Schutz starten die pflanzlichen Polyphenole einen Prozess, der den Wurmdarm schädigt.

MS/BA

 
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