Blaualgen wandeln ein Zuviel an Licht in Wärme um, um sich vor übermäßiger Strahlung zu schützen. Wie sie das machen, haben jetzt Forscher von der Ruhr-Universität Bochum entdeckt: Sie tauschen eines der Schlüsselproteine der Photosynthese gegen ein zwar verwandtes, aber leicht abgewandeltes Eiweißmolekül aus. Dadurch stellen sie diesen Prozess so um, dass er nicht mehr auf den maximalen Energiegewinn aus dem Sonnenlicht abzielt. Stattdessen wird ein Teil der Energie in Form von unschädlicher Wärme abgeführt. Lässt der Lichtstress wieder nach, schalten die Algen einfach auf die Produktion des normalen Proteins zurück, das eine maximale Ausbeute an Energie ermöglicht. Über die Ergebnisse der Forscher um Marc Nowaczyk berichtet die Ruhr-Universität Bochum.
Die auch Cyanobakterien genannten Blaualgen sind so anpassungsfähig, dass sie in den Ozeanen von der Arktis bis hin zum Äquator vorkommen. Als photosynthetische Organismen können sie Licht in chemische Energie umwandeln. Als Nebenprodukt wird dabei auch Sauerstoff freigesetzt, der die Grundlage für alles tierische Leben auf der Erde darstellt. Dass sich ein Lebewesen vor Licht schützen muss, das von der Energiegewinnung durch Licht lebt, klingt dabei erst einmal widersinnig. Doch zu viel des Guten ist auch für Blaualgen schädlich: Insbesondere schwankende Lichtintensitäten führen zu einer Überforderung der Systeme, mit denen die Einzeller das Licht in chemische Energie umwandeln. Durch diese Überbeanspruchung werden vermehrt aggressive Sauerstoffradikale gebildet, die extrem schädlich für die Zelle sind – und genau davor müssen sich die Blaualgen schützen.
“Von der zu intensiven Sonnenstrahlung ist besonders ein spezielles Protein, das eine wichtige Funktion bei der Photosynthese einnimmt”, erklärt Studienleiter Nowaczyk. Die Cyanobakterien haben eine clevere Strategie entwickelt, um diesen Schaden bei zu viel Licht zu verhindern, konnten die Forscher jetzt nachweisen: Sie besitzen Erbinformationen für verschiedene Versionen dieses Proteins, die je nach Lichtintensität ein- oder ausgeschaltet werden können – eine normale und eine Stress-Variante. Die alternative Stress-Variante bewirkt, dass das Photosynthese-System insgesamt einen größeren Anteil des empfangenen Lichts in harmlose Wärmestrahlung umwandelt. Somit wird auf Kosten der Effizienz einer Schädigung vorgebeugt. “Gerade diese molekulare Variabilität ist die Grundlage für die erfolgreiche Besiedelung verschiedenster Lebensräume mit unterschiedlichsten Lebensbedingungen”, sagt Nowaczyk.
Blaualgen haben für den Menschen sowohl positive als auch negative Aspekte: Mit ihrer Hilfe kann Licht in chemische Energie umgewandelt werden und zur Energiegewinnung beitragen. Die Einzeller können aber in Gewässern auch überhandnehmen und dadurch biologische Gleichgewichte bedrohen. “Die Ergebnisse der aktuellen Studie können demzufolge zukünftig zur Entwicklung von Strategien zur Förderung des Algenwachstums als auch für Maßnahmen zu deren Bekämpfung beitragen”, ergänzt Sascha Rexroth von der Ruhr-Universität Bochum.
Ruhr-Universität Bochum dapd/wissenschaft.de ? Martin Vieweg
