Radiotrophe Pilze

Als radiotrophe Pilze versteht man eine Reihe von Pilzen mit hefenartigem Wachstum. Alle diese Pilze besitzen Melanin als Pigment und werden als radiotroph bezeichnet, da sie aktiv auf Strahlenquellen wachsen. Allerdings wird der Begriff hier unscharf verwendet, da er keinen Prozess der Energiegewinnung und Kohlenstoffbindung beschreibt wie bei phototrophen oder chemotrophen Pflanzen.

Vorkommen

Melanin wird von Pilzen zur Anpassung an extreme Umweltbedingungen produziert. So finden sich melanisierte Pilzhyphen in arktischen und antarktischen Frostgebieten genauso wie in Bodenschichten mit erhöhter Radioaktivität. Melanin spielt auch eine Rolle in der Pathogenität vieler Krankheitserreger, wie Cryptococcus neoformans oder Aspergillus fumigatus. Die vom Immunsystem produzierten Sauerstoffradikale wirken als Oxidationsmittel. Melanin wirkt hier als Redoxpuffer und kann diese somit neutralisieren. Durch Bindung von zweifach positiv geladenen Eisenionen [Fe(II)] an das Melanin kann diese Wirkung noch verstärkt werden.

Im Reaktorblock 4, der in Tschernobyl explodierte, findet man eine große Population der melaninhaltigen Pilze Cryptococcus neoformans und Exophiala dermatitidis. Unter Einwirkung von Radioaktivität zeigen diese eine erhöhte Stoffwechseltätigkeit.

Kritische Einordnung

Der Begriff Radiotrophie wird in der wissenschaftlichen Literatur uneinheitlich verwendet und beschreibt bislang keinen etablierten trophischen Mechanismus.

Während Phototrophie und Chemotrophie klar definierte Formen der Energiegewinnung darstellen, bei denen externe Energiequellen zur ATP‑Produktion und häufig zur Kohlenstofffixierung genutzt werden, existieren für Pilze unter ionisierender Strahlung keine entsprechenden Nachweise.

Die oft zitierte Studie von Dadachova et al. (2007) zeigt lediglich, dass ionisierende Strahlung die elektronischen Eigenschaften von Melanin verändert und die Redoxaktivität erhöht. Melanisierte Pilze wiesen unter Strahlung ein schnelleres Wachstum auf, einschließlich erhöhter metabolischer Aktivität und gesteigerter Einlagerung von ^14C‑Acetat.

Diese Ergebnisse belegen jedoch keine Energiegewinnung aus Strahlung. Weder eine erhöhte ATP‑Produktion noch eine Kopplung der melaninvermittelten Elektronenverschiebungen an zentrale Stoffwechselwege wurden nachgewiesen.

Auch eine CO₂‑Fixierung, wie sie für phototrophe Organismen typisch ist, wurde nicht beobachtet.Übersichtsarbeiten von Dadachova & Casadevall (2008) betonen, dass die beobachteten Phänomene – Radiotropismus und strahlungsverstärktes Wachstum – zwar auf eine besondere Rolle von Melanin hinweisen, aber keine funktionale Analogie zu etablierten Energiegewinnungsmechanismen wie der Photosynthese darstellen.

Die aktuelle Forschung interpretiert die Effekte daher überwiegend als melaninvermittelte Stressresistenz und radiation‑enhanced growth, nicht als eigenständige trophische Strategie. Weitere Studien sind notwendig, um zu klären, ob die veränderten elektronischen Eigenschaften von Melanin unter Strahlung eine metabolische Relevanz besitzen oder lediglich Schutz- und Stabilitätsfunktionen verstärken.

Literatur

• Ekaterina Dadachova, Ruth A. Bryan, Xianchun Huang, Tiffany Moadel, Andrew D. Schweitzer, Philip Aisen, Joshua D. Nosanchuk, Arturo Casadevall: Ionizing Radiation Changes the Electronic Properties of Melanin and Enhances the Growth of Melanized Fungi. PLoS ONE 2(5), 2007, e457. doi:10.1371/journal.pone.0000457
• Dadachova E, Casadevall A. Ionizing radiation: how fungi cope, adapt, and exploit with the help of melanin. Curr Opin Microbiol. 2008 Dec;11(6):525-31. doi:10.1016/j.mib.2008.09.013. Epub 2008 Oct 24. PMID 18848901; PMCID: PMC 2677413 (freier Volltext).