Biologie Neuer Stoffwechselweg in Grünalgen entdeckt
Die Fotosynthese in den Einzellern ist komplexer als gedacht.
Manche einzellige Algen sind in der Lage, unter verschiedensten Umweltbedingungen zu überleben. Die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii kann ihren Stoffwechsel sehr schnell verändern, wenn sie aus dem Dunkeln ins Sonnenlicht gelangt. Was nötig ist, damit dieser Umschwung auf eine neue Energieversorgung schnell gelingt, haben französische Forscher gemeinsam mit einem Team der RUB-Arbeitsgruppe Photobiotechnologie untersucht. Sie zeigten, dass Sauerstoff-Recycling durch bestimmte Proteine, Flavodiiron genannt, entscheidend ist. Die Ergebnisse sind im Juli 2018 in der Zeitschrift Plant Physiology veröffentlicht worden.
Unterschiedliche Energiegewinnung bei Licht und Dunkelheit
Chlamydomonas reinhardtii gewinnt seine Energie bei Licht aus der Fotosynthese, bei Dunkelheit aus bestimmten Fermentationsprozessen. Prof. Dr. Thomas Happe, Dr. Anne Sawyer und die Partner des Labors für Bioenergetik und Biotechnologie von Mikroalgen und Bakterien am Centre de Cadarache in Frankreich wollten wissen, was passiert, wenn die Grünalgen aus dem Dunkeln ins Licht geraten und die Fotosynthese-Maschinerie wieder anspringt.
In diesem Übergangszustand produzieren die Grünalgen sowohl Sauerstoff als auch Wasserstoff. Beides ist nötig, damit die Organismen unter schlechten Umweltbedingungen Kohlendioxid fixieren und in Biomasse umwandeln können. Welche Rolle der Sauerstoff bei diesem Prozess spielt, war bislang nicht verstanden.
Fotosynthese in Algen komplexer als gedacht
Bei der Fotosynthese spalten Grünalgen Wasser mittels Licht, wobei Sauerstoff entsteht, der normalerweise an die Atmosphäre abgegeben wird. Die Algen besitzen aber auch Flavodiiron-Proteine, die Sauerstoff binden und nach Aufnahme von Elektronen zu Wasser umsetzen können. Diese lichtabhängige Sauerstoff-Aufnahme hilft den Organismen, bei widrigen Bedingungen ihren Energiehaushalt aufrechtzuerhalten. Durch das Sauerstoff-Recycling können sie weiterhin Kohlendioxid mittels Lichtenergie fixieren.
„Die Fotosynthese in Algen ist viel komplexer als in den Lehrbüchern beschrieben. Hier haben wir einen weiteren lichtabhängigen Stoffwechselweg gefunden, der für das Überleben der Alge notwendig ist“, sagt Thomas Happe.
