Genetische Einblicke in die Entstehung von Giftstoffen durch Blaualgen

7. August 2014, 16:55
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Innsbrucker Forscher identifizierten Gene, die die Verbreitung schädlicher Giftstoffe durch Blaualgen anregen

Innsbruck - Besonders im Sommer kommt es oft zur Ausbreitung von Blaualgen in heimischen Seen. Dadurch kann es auch zu einer Häufung an für Umwelt und Mensch schädlichen Giftstoffen kommen. Wissenschafter des Forschungsinstituts für Limnologie der Uni Innsbruck am Mondsee konnten nun jene Gene, die die Verbreitung der Giftbildung anregen, identifizieren. Die Ergebnisse wurden aktuell im Fachjournal "Applied and Environmental Microbiology" veröffentlicht.

Teure Wasseraufbereitung

Blaualgen sind genau genommen zur Photosynthese fähige Bakterien, sogenannte Cyanobakterien. Wenn sie sich explosionsartig vermehren, kann es zu einer Anhäufung von Giftstoffen im Gewässer kommen. Beispielsweise kann das Lebertoxin Microcystin die Erbsubstanz des Menschen schädigen und zu Tumoren führen. Die durch Giftstoffe in Gewässern entstehenden Kosten für die Wasseraufbereitung und die Ursachenbekämpfung belaufen sich laut den Innsbrucker Forschern auf mehrere Millionen Euro jährlich.

Daher sei es notwendig, zu verstehen, wie diese Toxine gebildet werden und wie rasch sich Gen-Mutationen für die Toxinproduktion durchsetzen und verbreiten. "Unsere molekularen, ökologischen Untersuchungen zielen einerseits darauf ab, das Alter verschiedener Mutationen zu bestimmen. Andererseits wollen wir durch das Studium der Verbreitung herausfinden, wie erfolgreich verschiedene relativ junge Genotypen im Ökosystem sind", erklärte Rainer Kurmayer, Leiter des Forschungsinstituts für Limnologie der Universität Innsbruck am Mondsee.

"Egoistische" Gene

Eine wichtige Rolle in der Verbreitung der Toxinsynthese könnten sogenannte mobile Elemente spielen, die auch als springende Gene bezeichnet werden, da sie ihre Position spontan innerhalb des Erbguts verändern und dadurch zu Mutationen führen. Diese Gene werden auch als "egoistisch" bezeichnet, da sie Ähnlichkeit mit Viren aufweisen und sehr häufig ohne offensichtlichen Zweck im Erbgut vorkommen. Eine wichtige Funktion dieser springenden Gene könnte aber die Restrukturierung der Erbinformation sein, indem sie Mutationen hervorrufen.

Erst durch die sogenannte Hochdurchsatz-Sequenzierungs-Technologie der vergangenen Jahre sei es möglich geworden, diese mobilen Elemente im Erbgut von Organismen qualitativ und quantitativ vollständig zu erfassen, so Kurmayer. Im aktuellen Projekt konnten die Forscher die Genominformation des Cyanobakteriums "Planktothrix sp." und den Anteil der mobilen Elemente entschlüsseln. Mit eigens entwickelten genetisch modifizierten Elementen können diese Gene nun in Algen experimentell eingeschleust und ihr Einfluss auf die Toxinbildung untersucht werden.

Umweltfaktoren untersuchen

"Ein weiterer Ansatz unserer Forschungsgruppe besteht darin, dass wir die Häufigkeit und Aktivität dieser Elemente direkt in den Gewässern beobachten. So können wir ihre Veränderung unter dem Einfluss von klimatischen Veränderungen analysieren", so Kurmayer. Es sei aber noch weitere Forschungsarbeit nötig, um herauszufinden, welche Umweltfaktoren das Auftreten von Mutationen begünstigen und wie neue Genotypen entstehen können. (APA/red, derStandard.at, 7.8.2014)

  • Das Cyanobakterium Microcystis sp. bildet in nährstoffbelasteten  Gewässern während der Sommermonate häufig blaugrün gefärbte, toxische  Algenblüten.
    foto: kurmayer

    Das Cyanobakterium Microcystis sp. bildet in nährstoffbelasteten Gewässern während der Sommermonate häufig blaugrün gefärbte, toxische Algenblüten.

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