Flechten besiedeln einige der unwirtlichsten Orte der Erde. Sie wachsen auf kahlen Felsen, in heißen Wüsten und sogar auf den eisigen Landmassen, die unter geschmolzenen Gletschern zum Vorschein kommen. Ihr Geheimnis liegt darin, dass sie kein einzelnes Lebewesen sind, sondern eine Symbiose aus mindestens zwei Partnern: in ihnen verbünden sich Pilze mit Photosynthese betreibenden Grünalgen oder Cyanobakterien. Nur dank des Austauschs zwischen den beiden Symbionten kann der Doppelorganismus überleben.
Gemeinsam stark
Wie genau der Kontakt zwischen Pilz und Alge in Flechten vonstattengeht, war allerdings bislang noch unklar. „Die Interaktionszone zwischen den Flechten-Symbionten ist von großem Interesse für das Verständnis ihres Zusammenspiels“, erklärt ein Team um Andreas Beck von den Staatlichen Naturwissenschaftlichen Sammlungen Bayerns (SNSB). „In diesem Bereich tauschen Alge und Pilz Nährstoffe und Signalstoffe aus.“ Doch auch wenn klar ist, dass die beiden nur durch diesen Austausch erfolgreich sind, wurde bislang lediglich der Transfer von Kohlenhydraten von der Alge zum Pilz direkt nachgewiesen.
Nun haben Beck und sein Team erstmals die Kontaktzone zwischen den Pilz- und Algenzellen dreidimensional sichtbar gemacht. Dazu untersuchten sie die weit verbreitete Wand-Gelbflechte (Xanthoria parietina) mit hochauflösender Nano-Computertomografie. Dabei stellten sie fest, dass die beiden Symbionten ihre Kontaktfläche maximieren, indem die fadenartigen Pilzhyphen dicht um die Algenzellen herumwachsen und ungefähr ein Viertel ihrer Oberfläche bedecken. „Zudem weisen die Pilzzellen, die mit Algenzellen in Kontakt stehen, ein deutlich vergrößertes Volumen auf“, berichten die Forschenden.
Im Nano-CT zeigt sich der enge Kontakt zwischen den grauen Pilzhyphen und den grünen Algenzellen. — © SNSB/ Bernard Ruthensteiner
Veränderte Zellwände
Doch nicht nur das: Auch die chemische Zusammensetzung der Zellwände an der Kontaktzone ist an den Austausch zwischen den beiden unterschiedlichen Lebensformen angepasst, die sich in der Flechte vereinen. „Mithilfe einer Technik namens energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDS) haben wir nachgewiesen, dass die Zellwände beider Symbionten in den Kontaktbereichen anders zusammengesetzt sind als in den Bereichen ohne Kontakt“, berichtet das Forschungsteam.
So sind die Anteile an Schwefel und Stickstoff in den Kontaktzonen deutlich erhöht – ein Hinweis auf spezielle Proteine, die am Zusammenspiel der beiden Partner beteiligt sein könnten. „Unsere Analysen zeigen erstmals die punktgenaue Modifikation der Symbionten-Zellwand im Kontaktbereich zwischen Alge und Pilz. Genomische Analysen lieferten uns diese Details bisher nicht“, erklärt Beck. „Die 3D-Modelle der Interaktionszone zwischen den beiden Flechten-Symbionten sind von großem Interesse für das Verständnis ihres Zusammenspiels. Unsere Ergebnisse tragen zum besseren Verständnis des Symbiose-Stoffwechsels der Flechten und seines möglichen Potenzials bei.“
Quelle: Andreas Beck (Staatliche Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns, München) et al., Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-026-68076-7
