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Wie sich Tiere und Pflanzen gegen Gifte der Blaualgen schützen, haben Berliner Gewässerökologen aus dem IGB erstmals für das Blaualgengift Microcystin-LR herausgefunden.
Der zunehmende Eintrag von Nährstoffen aller Art in unsere Gewässer begünstigt die Massenentwicklung von Algen, besonders der Blaualgen (auch Cyanobakterien genannt). Die blaugrüne Algenschicht (Blaualgen"blüte") kann mehrere Zentimeter Dicke erreichen; sie wird von Millionen dieser Kleinstlebewesen gebildet. In den Berliner und Brandenburger Seen ist sie keine Seltenheit. Bei günstiger Witterung kommt es vor allem in den Sommermonaten zu einer explosionsartigen Vermehrung dieser Algen. Das ruft Sauerstoffmangelzustände im Gewässer hervor und verdirbt durch unappetittliches Erscheinungsbild und üblen Geruch auch den Badespaß.
Forscher konnten in den letzten Jahren nachweisen, daß diese Algen eine Reihe unterschiedlicher Gifte (Toxine) bilden und eine bisher unterschätzte Gefahr für Tiere, Pflanzen und auch für die Trinkwasserversorgung darstellen.
Bereits 1879 wurde in Australien ein Viehsterben mit Blaualgen in Verbindung gebracht, die in Tränken auftraten. In den letzten Jahren mehrten sich Berichte, wonach Kühe, Schafe oder Hunde an diesen Giften gestorben sind. 1997 meldete die englische "THE TIMES" das Sterben der königlichen Schwäne auf der Themse bei Oxfordshire, das Blaualgen verursachten. Auch der Mensch ist betroffen - nicht nur als Badegast. Sogar Todesfälle sind bekannt - Dialysepatienten in Brasilien starben während der Behandlung an mit Blaulagengiften kontaminiertem Wasser.
Untersuchungen am Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) zeigten, daß schon bei geringer Konzentration dieser Blaualgengifte im Wasser Fische ihre Tag-Nacht-Rythmik ändern, Wachtumsverzögerungen bei Fischembryonen auftreten können und, allerdings nur bei sehr hohen Konzentrationen, Fischeier irreparablen Schaden nehmen.
In der Arbeitsgruppe Ökotoxikologie des Zentralen Chemielabors des IGB hat Dr. Stephan Pflugmacher mit seinem Team weiterführende Fragestellungen rund um die Blaualgengifte aufgegriffen. Blaualgengifte, hier besonders das Microcystin-LR, sind relativ grosse Moleküle, die aus einem Ring von sieben Aminosäuren bestehen. Ob solch große Moleküle überhaupt in den Organismus eindringen können, wurde mit radioaktiv-markiertem Microcystin-LR in Fischeiern und aquatischen Pflanzen untersucht (Kooperation mit dem Department of Biological Sciences der Universität Dundee, Schottland). Das Ergebniss: Bereits nach wenigen Stunden konnte in den Fischeiern und in den Pflanzen das Toxin nachgewiesen werden.
Die Aufnahme von Giften löst in den Zellen Abwehrreaktionen verschiedenster Art aus, darunter eine verstärkte Aktivität sogenannter detoxierender Enzymsysteme (beispielsweise der Glutathion S-Transferase). Diese Enzyme machen das Toxin durch Ankoppeln von anderen zelleigenen Molekülen wasserlöslicher. Ist dies geschehen, kann die gebildete Verbindung weiter abgebaut bzw. leichter ausgeschieden werden.
In den Fischeiern und den untersuchten Wasserpflanzen wurde nach Verabreichung des giftigen Microcystin-LR deutlich eine Aktivierung der Glutathion S-Transferase festgestellt. Dieses Enzym koppelt in der Zelle das Glutathion, ein zelleigenes Tripeptid (aus den Aminosäuren Glycin, Cystein und Glutaminsäure) an einen meist elektrophilen Fremdstoff, um ihn wasserlöslicher und leichter ausscheidbar zu machen.
Entscheidender Hinweis
Die Aktivierung der Glutathion S-Transferase gab den Wissenschaftlern den entscheidenen Hinweis, wie sich die Zelle gegen das Blaualgengift Microcystin zur Wehr setzt. Ihr Ziel, in weiteren In vitro- Studien mit tierischen und pflanzlichen Enzymextrakten die Bildung des Abwehrkonjugats Glutathion-Microcystin nachzuweisen, ist inzwischen gelungen. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP) wurde das Konjugat durch Massenbestimmung exakt charakerisiert.Ob es ähnliche Entgiftungsmechanismen auch für andere Blaualgengifte gibt, sollen weitere Forschungsarbeiten klären.
Ansprechpartner im IGB: Dr. Stephan Pflugmacher, Tel.: 030-64190551, e-mail: pflug@igb-berlin.de
Criteria of this press release:
Biology, Environment / ecology, Information technology, Oceanology / climate, Zoology / agricultural and forest sciences
transregional, national
Research results
German
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