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04.08.2015 Gefährliche Kost: Regenwürmer schützen sich gegen schädliche Pflanzenstoffe
Gefährliche Kost: Regenwürmer schützen sich gegen schädliche Pflanzenstoffe
Naturstoff Drilodefensin hilft jährlich Milliarden Tonnen Laub zu zersetzen
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.
Schutz durch besondere Moleküle im Darm
Pflanzen produzieren sogenannte Polyphenole, diese wirken als Antioxidantien und geben Pflanzen ihre Farbe. Sie behindern jedoch die Verdauungsprozesse von vielen Pflanzenfresser. Die Wissenschaftler um Dr. 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.
Dr. Liebeke sagt: “Es gibt weltweit eine Menge von diesen Wirkstoffen, weil es sehr viele Regenwürmer gibt, teilweise bis zu 300 pro Quadratmeter. 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. Dr. Liebeke und seine Kollegen fanden heraus, je mehr Polyphenole in der Nahrung der Würmer stecken, desto mehr Drilodefensin wird im Regenwurmdarm gebildet. Das Schutzmolekül Drilodefensin der Würmer arbeitet im Prinzip wie eine Seife. Sie umhüllen die Nahrungseiweiße und Enzyme im Wurmdarm und verhindern das die Polyphenole daran binden können. Ohne diesen Schutz würden die pflanzlichen Polyphenole einen Prozess starten, der den Wurmdarm schädigen würde.
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.“
Naturstoff Drilodefensin hilft jährlich Milliarden Tonnen Laub zu zersetzen
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.
Schutz durch besondere Moleküle im Darm
Pflanzen produzieren sogenannte Polyphenole, diese wirken als Antioxidantien und geben Pflanzen ihre Farbe. Sie behindern jedoch die Verdauungsprozesse von vielen Pflanzenfresser. Die Wissenschaftler um Dr. 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.
Dr. Liebeke sagt: “Es gibt weltweit eine Menge von diesen Wirkstoffen, weil es sehr viele Regenwürmer gibt, teilweise bis zu 300 pro Quadratmeter. 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. Dr. Liebeke und seine Kollegen fanden heraus, je mehr Polyphenole in der Nahrung der Würmer stecken, desto mehr Drilodefensin wird im Regenwurmdarm gebildet. Das Schutzmolekül Drilodefensin der Würmer arbeitet im Prinzip wie eine Seife. Sie umhüllen die Nahrungseiweiße und Enzyme im Wurmdarm und verhindern das die Polyphenole daran binden können. Ohne diesen Schutz würden die pflanzlichen Polyphenole einen Prozess starten, der den Wurmdarm schädigen würde.
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.“
Rückfragen an
Dr. Manuel Liebeke
Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, Celsiusstr. 1
D-28359 Bremen, Telefon:0421 2028 - 825
mliebeke@mpi-bremen.de
oder an den Pressesprecher
Dr. Manfred Schlösser
Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, Celsiusstr. 1
D-28359 Bremen, Telefon:0421 2028 - 704
mschloes@mpi-bremen.de
Beteiligte Institute
Department of Surgery and Cancer, Imperial College London, London, UK;
Department of Materials, Imperial College London, UK;
Cardiff School of Biosciences, Cardiff University, Cardiff, UK;
Bruker Daltonik GmbH, Bremen, Germany;
Department of Chemistry, Chemistry Research Laboratory, University of Oxford, Oxford, UK
Centre for Ecology and Hydrology, Wallingford, Oxon, UK;
Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, Bremen
Originalarbeit
Unique metabolites protect earthworms against plant polyphenols.
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
Nature Communications 2015, DOI 10.1038/ncomms8869
Diese Arbeit wurde unterstützt durch das Natural Environment Research Council, UK.
Dr. Manuel Liebeke
Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, Celsiusstr. 1
D-28359 Bremen, Telefon:0421 2028 - 825
mliebeke@mpi-bremen.de
oder an den Pressesprecher
Dr. Manfred Schlösser
Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, Celsiusstr. 1
D-28359 Bremen, Telefon:0421 2028 - 704
mschloes@mpi-bremen.de
Beteiligte Institute
Department of Surgery and Cancer, Imperial College London, London, UK;
Department of Materials, Imperial College London, UK;
Cardiff School of Biosciences, Cardiff University, Cardiff, UK;
Bruker Daltonik GmbH, Bremen, Germany;
Department of Chemistry, Chemistry Research Laboratory, University of Oxford, Oxford, UK
Centre for Ecology and Hydrology, Wallingford, Oxon, UK;
Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, Bremen
Originalarbeit
Unique metabolites protect earthworms against plant polyphenols.
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
Nature Communications 2015, DOI 10.1038/ncomms8869
Diese Arbeit wurde unterstützt durch das Natural Environment Research Council, UK.
Regenwürmer ziehen Pflanzenteile aktiv in ihre Wohnröhre, lassen sie dort verrotten und verdauen das zerfallene Material. Während sie die Erde durchwühlen, nehmen sie Nährstoffe auf, die von zersetzten Pflanzen und Wurzeln stammen. (Quelle: Manuel Liebeke)
Der Regenwurm als Gestalter des Lebensraums
Welches Ausmaß die Vorliebe von Regenwürmern für Blätter hat, kann man in den Wäldern von Nordamerika beobachten. Hier leben nur die eingewanderten Arten aus Europa, denn die einheimischen hat es in der letzten Eiszeit dahingerafft. Erst seit Kolumbus Zeiten fressen die importierten europäischen Vettern wieder das Bodenlaub und bereiten so den Lebensraum für andere Bodenbewohner. Das betrifft auch Vögel, die dort nisten. (Quelle: Manuel Liebeke)
Welches Ausmaß die Vorliebe von Regenwürmern für Blätter hat, kann man in den Wäldern von Nordamerika beobachten. Hier leben nur die eingewanderten Arten aus Europa, denn die einheimischen hat es in der letzten Eiszeit dahingerafft. Erst seit Kolumbus Zeiten fressen die importierten europäischen Vettern wieder das Bodenlaub und bereiten so den Lebensraum für andere Bodenbewohner. Das betrifft auch Vögel, die dort nisten. (Quelle: Manuel Liebeke)
Verteilung der Drilodefensine im Regenwurm. Die Falschfarbendarstellung zeigt die Ergebnisse der massenspektroskopischen Untersuchen (MALDI-MS) im Querschnitt des Wurms. Der Name der Substanz leiten die Forscher aus der wissenschaftlichen Bezeichnung Megadrile für bodenbewohnende Oligochaeten wie Regenwürmer ab. (Quelle: Manuel Liebeke)