Flechten besiedeln Bäume oder Felsen in allen Teilen der Erde. Es handelt sich um symbiotische Lebensgemeinschaften zwischen Pilzen und Photosynthese betreibenden Grünalgen oder Cyanobakterien, in denen beide Partner wechselseitig voneinander profitieren: Der Pilzpartner ist auf die Kohlehydrat-Versorgung durch die Alge angewiesen. Im Gegenzug schützt er die Alge vor UV-Strahlung und anderen Umwelteinflüssen. Von entscheidender Bedeutung für den Transfer von Nährstoffen zwischen den beiden Symbiosepartnern ist die Kontaktzone, an der sich die Pilzzellen und Algenzellen berühren. Detaillierte Untersuchungen, insbesondere ein dreidimensionaler Einblick in diesen Bereich zwischen den Zellen fehlen bislang.
Einem Forscherteam um den Botaniker PD Dr. Andreas Beck von den Staatlichen Naturwissenschaftlichen Sammlungen Bayerns (SNSB) gelang es in Kooperation mit Prof. Dr. Christian Bayer, Hochschule Aalen nun erstmals, diese Interaktionszone zwischen den beiden Symbiosepartnern der Wand-Gelbflechte Xanthoria parietina dreidimensional sichtbar zu machen. Die hochauflösenden Nano-CT-Aufnahmen zeigen im Detail, wo und wie Pilz und Algen über ihre Zellwände in Kontakt kommen - Bereiche im Inneren der Flechte, die nur wenige Zehntausendstel Millimeter groß sind. Zum Vergleich: ein durchschnittliches menschliches Haar ist rund 200mal dicker als diese Strukturen. Sichtbar wird, dass die Algen mit rund einem Viertel ihrer Zellwandoberfläche direkt mit den fädigen Pilzzellen verbunden sind. Die Kontaktfläche wird zusätzlich durch eine Volumenzunahme jener Pilzzellen, die sich in unmittelbarer Nähe zu Algenzellen befinden vergrößert. Spezielle Materialanalysen, die sogenannte Energiedispersive Röntgenspektroskopie, zeigen zudem, dass sich auch die chemische Zusammensetzung der Zellwände an den Pilz-Alge-Kontaktzonen verändert hat. Sowohl der Stickstoff- als auch der Schwefelanteil sind dort deutlich erhöht, was möglicherweise Einfluss auf die Transportprozesse zwischen den Symbionten widerspiegelt, vermuten die Forschenden.
„Unsere Analysen zeigen erstmals die punktgenaue Modifikation der Symbionten-Zellwand im Kontaktbereich zwischen Alge und Pilz. Genomische Analysen lieferten uns diese Details bisher nicht. 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“, erläutert Erstautor Andreas Beck die Ergebnisse der Studie.
Staatliche Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns
Originalpublikation:
Beck, A., Bayer, C., Debastiani, R., Schubert, T., Gröger, A., Ruthensteiner, B. (2026) Elemental composition, structure and amount of contact between Xanthoria parietina symbionts. Sci Rep 16, 27379 https://doi.org/10.1038/s41598-026-68076-7
