Helfer in der Evolution grüner Pflanzen

- Die Chloroplasten sind jene Einheiten in den Zellen grüner Pflanzenteile, die Photosynthese betreiben: die Erzeugung von Kohlenhydraten und Sauerstoff aus Kohlendioxid und Wasser unter den Strahlen des Sonnenlichts. Die Ahnen der Chloroplasten sind Bakterien. Genauso wie die Energie erzeugenden "Fabriken" der Zelle, die Mitochondrien und andere Zellbestandteile höherer Organismen von Bakterien abstammen, die in der Frühzeit des Lebens auf der Erde von den Zellen aufgenommen und integriert wurden.

Fertige Chloroplasten können sich durch Teilung vermehren, sie haben eine eigene DNA. Doch die Organellen, wie die Zelleinheiten auch heißen, haben seit langem ihre Selbständigkeit verloren und können nur in der Zelle überleben. Sie haben aber noch Gemeinsamkeiten mit ihren bakteriellen Ahnen.

Jetzt hat ein Team der Ludwig-Maximilians-Universität in München herausgefunden, dass die doppelte Membran, die alle Chloroplasten umhüllt, auch ein bakterielles Erbe ist. Bisher waren viele Biologen der Meinung, dass sie von der Wirtszelle stammt, die einst die Bakterien aufnahm.

Enrico Schleiff vom Department für Biologie I und sein Team haben eindeutige Hinweise auf einen bakteriellen Ursprung der Chlorophyll-Membran gefunden.

Das Team konzentrierte sich bei seiner Forschungsarbeit auf ein Protein in der Chloroplastenhülle, das Eiweiße ins Innere transportiert. Zum Vergleich wurde ein Protein der Hülle eines eng verwandten Bakteriums herangezogen, der Blaualge Nostoc. Diese Blaualge, eine der ältesten Lebensformen der Erde, ist dem Chlorophyll so ähnlich, dass es auch seine Proteine erkennen und transportieren kann. "Im Laufe der Evolution wurden die meisten ehemals bakteriellen Gene in den Kern der Wirtszelle übertragen", erklärt Schleiff. "Damit werden auch die Genprodukte, die entsprechenden Proteine, im Zellinneren synthetisiert. Sie müssen dann in die Chloroplasten transportiert werden." Dafür gibt es einen Transportkanal.

Die Forscher fanden ein Blaualgen-Protein, das eine hohe Ähnlichkeit zum Chloroplasten-Transportkanal aufweist. Es hat Eigenschaften, die es ihm erlauben, auch als Importkanal zu fungieren. Und es erkennt auch die Chloroplastenvorstufen.

Die Analyse beider Proteine ergab auch, dass beide zweifunktionelle Bereiche haben. Einer bildet eine Pore in der Membran, die Vorstufenproteine hineinlässt. Da diese porenbildende Region zweigeteilt ist (wobei die Bereiche sehr ähnlich sind), vermuten die Forscher, dass auch die Pore evolutionär aus einem Grundbaustein entstand, der durch Genduplikation verdoppelt wurde. "Unsere Arbeit bietet erste Anhaltspunkte für die evolutionäre Entstehung des Transportkomplexes in der Plastidenmembran und bestimmter daran beteiligter Proteine", meint Schleiff. Die Identifizierung von ähnlichen Proteinen in der äußeren Membran der Bakterien und der äußeren Membran von Plastiden ist aber auch ein Ansatzpunkt zum Verständnis des Ursprungs eben dieser Membran.

Auch interessant

Meistgelesene Artikel

Spiele-Charts: Von wilden Wikingern und Wolkenkratzern
Ein bei iOS-Gamern derzeit besonders angesagter Wikinger namens Oddmar bringt Bewegung in die Top Ten. Das Konstruktionsspiel "Project Highrise" zeigt sich davon jedoch …
Spiele-Charts: Von wilden Wikingern und Wolkenkratzern
Top-Apps: Sternenhimmel und Frühlingsgefühle
Im Frühling geht es nicht nur im wahren Leben oft romantisch zu. Auch die App-Charts stehen derzeit im Zeichen der schönen Dinge und Gefühle. Eine App greift sogar nach …
Top-Apps: Sternenhimmel und Frühlingsgefühle
Milka-Gutschein via Whatsapp ist Phishing-Trick
Warnung an Whatsapp-Nutzer: Cyber-Kriminelle verschicken derzeit eine Kettennachricht, die kostenlose Milka-Schokolade in Aussicht stellt. Wer nicht auf den Trick …
Milka-Gutschein via Whatsapp ist Phishing-Trick
Snapchat bleibt in Europa für Nutzer unter 16 Jahren offen
Die Nutzung von Snapchat ist auch ohne Zustimmung der Eltern möglich - selbst für Jugendliche unter 16 Jahren. Daran wird sich trotz neuer EU-Datenschutzregeln nichts …
Snapchat bleibt in Europa für Nutzer unter 16 Jahren offen

Kommentare