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Jun 09, 2023

Chemische Hinweise veranlassen gezüchtete Meeresalgen, sich selbst zu schützen

Teilen Sie dies: Im Vergleich zu landwirtschaftlichen Betrieben ist der Anbau von Pflanzen unter Wasser mit besonderen Herausforderungen verbunden. Zum einen können Aquafarmer keine Pestizide versprühen, um ihre Pflanzen vor Krankheiten zu schützen. „Aquafarmer sind kaputt

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Im Vergleich zu landwirtschaftlichen Betrieben ist der Anbau von Pflanzen unter Wasser mit besonderen Herausforderungen verbunden. Zum einen können Aquafarmer keine Pestizide versprühen, um ihre Pflanzen vor Krankheiten zu schützen. „Aquafarmer sind am Ende, wenn eine Krankheit auftritt“, sagt der Biologe Florian Weinberger vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel in Deutschland. „Jedes Pestizid würde sofort weggespült.“ Ohne eine Möglichkeit, ihre Ausbreitung zu verhindern, können Parasiten und Infektionen einen enormen Tribut fordern.

Jetzt arbeiten Forscher an einer neuen Möglichkeit, gezüchtete Algen zu schützen: durch die Stimulierung des Immunsystems der Algen, damit sich die Organismen verteidigen können.

Da Algen immer beliebter werden – als Lebensmittel, als Biokraftstoff oder als Zusatzstoff in vielen Produkten von Lebensmitteln über Kosmetika bis hin zu Pharmazeutika – erstrecken sich riesige Unterwasserfarmen über Dutzende Kilometer entlang der Küsten Asiens und zunehmend auch Europas und Nordamerikas. Weltweit produzieren Algenfarmen jährlich 30 Millionen Tonnen im Wert von fast 7 Milliarden US-Dollar, wobei China der größte Produzent ist. Experten gehen davon aus, dass die Produktion bis 2050 500 Millionen Tonnen Trockenmasse erreichen und möglicherweise bis zu 20 Prozent der fossilen Brennstoffe ersetzen könnte.

Wie die meisten anderen Lebewesen nutzen Algen eine Immunreaktion, um gesund zu bleiben. Bei Landpflanzen ist es Biologen manchmal gelungen, diese angeborene Kraft mithilfe eines Ansatzes zu nutzen, der der Art und Weise ähnelt, wie Impfungen die menschliche Immunität stärken. Indem eine Pflanze Krankheitsrückständen wie etwa von Krankheitserregern produzierten Proteinen ausgesetzt wird, werden ihre natürlichen Selbstverteidigungskräfte aktiviert, sodass sie einen echten Angriff leichter abwehren kann. Mehrere sogenannte „Resistenzinduktoren“ werden bereits vermarktet, um Nutzpflanzen wie Knoblauch, Melone oder Tabak zu schützen.

Aber kann der gleiche Ansatz auch bei Algen funktionieren?

Um dies zu untersuchen, arbeitete Weinberger mit Wissenschaftlern der Ocean University of China in Qingdao zusammen. Weinberger und sein Team setzten kommerziell gezüchteten Seetang einer Substanz aus, die die Algen selbst produzieren. Wenn die Algen von Krankheitserregern befallen werden, setzen sie auf natürliche Weise ungiftige Saccharide oder Zucker frei. Algen in der Nähe nehmen diese Chemikalien wahr, was sie dazu veranlasst, ihre eigenen Abwehrkräfte zu stärken, indem sie beispielsweise Proteine ​​und andere Verbindungen produzieren, die antimikrobiell wirken und den Algen helfen, Bakterien und Pilze abzuwehren.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass bereits eine wöchentliche Dosis eines bestimmten Saccharids die Krankheitsverluste reduzierte. Die verstärkten Immunreaktionen der Algen machten sie auch weniger anfällig für parasitäre Mikroalgen.

„Der Ansatz ist sehr interessant und ich schätze die Umweltfreundlichkeit“, sagt Claire Gachon, eine molekulare Pflanzenpathologin bei der Scottish Association for Marine Science, die nicht an der Studie beteiligt war. „Die Intensivierung der Algenzucht erhöht die wirtschaftliche Belastung für Landwirte rapide. Mir wurde gesagt, dass die Krankheiten auf koreanischen Farmen so schlimm geworden sind, dass das nationale Fernsehen ihren Status überträgt.“

Bisher funktioniert die Resistenz-induzierende Behandlung am besten bei Algensämlingen, die oft in überfüllten Aufzuchtteichen gehalten werden. Da weniger durch Krankheitserreger zerstört wurden, wuchsen behandelte Algen etwa doppelt so dicht wie unbehandelte.

Eine weitere angenehme Überraschung war, dass Weinbergers resistente Sämlinge genauso schnell wuchsen wie ihre unbehandelten Artgenossen. Dies war unerwartet, da Wissenschaftler davon ausgehen, dass Organismen normalerweise darauf verzichten, ihre Immunabwehr ständig zu stärken, weil dadurch Energie verbraucht wird, die für andere Zwecke genutzt werden könnte – beispielsweise zum Wachstum. „Ich war erstaunt“, sagt Weinberger.

Auch reife Algen wehrten Mikroorganismen besser ab, wenn sie behandelt wurden, lockten aber auch mehr Seepocken und andere Schädlinge an.

Weinberger vermutet, dass die Stärkung des Immunsystems der Algen verändert hat, welche Bakterien auf ihren Oberflächen wachsen. Die stärkere Immunantwort könnte dazu geführt haben, dass die Algen sowohl nützliche als auch schädliche Mikroorganismen verloren haben, die sie beispielsweise vor Seepocken schützen.

„Anscheinend haben wir unser Ziel übertroffen“, sagt Weinberger.

Weinberger hofft, den Ansatz zu verfeinern, indem er Substanzen findet, die das Immunsystem der Algen dazu bringen, nur schädliche Mikroben anzugreifen. Doch zunächst müssen Forscher die Algen-Mikrobiome selbst besser verstehen.

Ute Eberle ist eine preisgekrönte Wissenschaftsjournalistin, die für deutsche und internationale Publikationen schreibt. Nachdem sie während eines längeren Aufenthalts in den Niederlanden zehn Jahre lang mehrere Meter unter dem Meeresspiegel gelebt hat, ist sie froh, sich in Baltimore, Maryland, auf einer etwas höheren Ebene wiederzufinden.

Diesen Artikel zitieren: Ute Eberle „Chemische Hinweise fordern gezüchtete Meeresalgen auf, sich selbst zu schützen“, Hakai Magazine, 21. März 2019, abgerufen am 4. August 2023, https://hakaimagazine.com/news/chemical-cues-prompt-farmed-seaweed -um-sich-zu-schützen/.