Ist das Nahrungsangebot gering, sind Hefezellen in Kolonien effektiver als alleine und können entsprechend besser wachsen und sich teilen, haben US-Wissenschaftler jetzt gezeigt. Ihrer Ansicht nach könnte dieser Vorteil des engen Zusammenlebens sogar der entscheidende Faktor gewesen sein, der für den Übergang vom Leben als einsamer Einzeller zum Leben in der Gemeinschaft und damit in einem vielzelligen Organismus verantwortlich war.
Schon früh in der Geschichte des Lebens schlossen sich Einzeller zu Kolonien zusammen. Warum die an sich eigenständigen Lebewesen solche Zusammenschlüsse eingingen, ist bislang allerdings unklar. Mögliche Gründe dafür könnten der bessere Schutz in der Gemeinschaft gewesen sein oder auch eine effektivere Nährstoffversorgung der einzelnen Zellen.
Um dieser Frage auf den Grund zu gehen, untersuchten die Wissenschaftler von der Harvard University anhand von Hefezellen, welche Vorteile unter welchen Bedingungen Zellklumpen im Vergleich zu Einzelgängern haben. Dazu kultivierten sie Saccharomyces cerevisiae – bekannt als Bier- oder Bäckerhefe – zum einen als Einzelgänger und zum anderen als Zellverbund. Letzteres erreichten sie, indem sie das Erbgut der Zellen so veränderten, dass sich neue Zellen nicht komplett von ihren ?Eltern? lösten, sondern sozusagen an ihnen kleben bleiben. Anschließend ließen die Wissenschaftler beide Lebensformen unter verschiedenen Bedingungen gegeneinander antreten.
Das Resultat: In einer nahrungsreichen Umgebung konnten die Forscher keinen Unterschied erkennen. Herrschte allerdings Nährstoffmangel, zeigte sich ein eindeutiger Vorteil der Kolonie: Die Zellen wuchsen und konnten sich teilen ? aus den anfangs 30 Zellen wurden bis zu 1.000. Einzelkämpfer dagegen wurden weder größer noch konnten sie für Nachwuchs hervorbringen.
Der Grund dafür liegt laut dem Harvard-Team in der Fähigkeit, Nahrung – in diesem Fall Zucker – nicht nur aufzubereiten, sondern auch aufnehmen zu können. Um Saccharose, den klassischen Haushaltszucker, zu verdauen, müssen Hefezellen ihn zunächst in seine beiden Bestandteile Glukose und Fruktose aufspalten. Ist die Zuckerkonzentration gering, treiben die begehrten Moleküle im wahrsten Sinne des Wortes davon, ehe die Hefezelle sie aufnehmen kann. Zelle an Zelle dagegen verbessert sich die Chance, den Hunger zu stillen: Um den Verbund herum herrscht eine höhere Konzentration an gespaltenen Zuckermolekülen und damit ein größeres Nahrungsangebot ? die Hefe bekommt genügend Energie, um zu wachsen und sich zu teilen.
?Die meisten Einzeller haben eine ähnliche Lebensweise wie Hefezellen. Der Vorteil, sich zusammenzutun, um an mehr Nahrung zu kommen, könnte also die evolutionäre Kraft sein, die zur Entwicklung multizellulären Lebens geführt hat?, interpretiert Studienleiter Andrew Murray die Ergebnisse. ?Solange wir aber nicht mehrere Milliarden Jahre durch die Zeit zurückreisen können, wird es wohl weiter Stoff für Spekulationen geben.?
John Koschwanez (Harvard University) et al.: PLoS, doi: 10.1371/journal.pbio.1001122 wissenschaft.de ? Marion Martin
