Sie behandeln Austernpilze als Gemüse, aber Austernpilze essen gerne Fleisch

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Li Bo (Shaanxi Institut für biologische Landwirtschaft)

Hersteller: China Science Expo

In den Augen vieler Menschen sind Pilze daran gewöhnt, als Pflanzen betrachtet zu werden. Schließlich werden sie auf Frischmärkten und in Supermärkten als ähnliche Waren wie Gemüse angesehen.

Als echte Pilze unterscheiden sich Pilze jedoch grundsätzlich von Pflanzen. Ihre Zellen enthalten kein Chlorophyll und können keine Nährstoffe durch Photosynthese gewinnen, sodass sie durch Parasitismus oder Saprophyten überleben müssen.

Allerdings gibt es auch unter den Pilzen einige harte Kerle, denen es nicht reicht, unter dem Dach anderer zu leben und „Reste“ zu fressen. Sie können ihren Lebensunterhalt verdienen, indem sie mit ihren eigenen Fähigkeiten Tiere jagen.

Wenn es um Pflanzen geht, die Insekten fressen, kennt jeder wahrscheinlich die Venusfliegenfalle und die Kannenpflanze. Sie verlassen sich auf ihre speziellen Organe, um kleine Tiere wie Insekten zu jagen. Wie also befallen Pilze Tiere?

Welche besonderen Fähigkeiten diese fleischliebenden Pilze haben, zeige ich euch heute.

Abbildung 1 Venusfliegenfallen (links) und Kannenpflanzen (rechts) können Insekten und andere kleine Tiere fangen, um ihre eigene Ernährung durch die Bildung spezifischer Rauborgane zu ergänzen

(Fotoquelle: Veer Gallery)

Die Entdeckung fleischfressender Pilze

Vor über hundert Jahren (1884) entdeckte der deutsche Wissenschaftler Zopf zufällig, dass ein Pilz namens Arthrobotrys oligospora Fadenwürmer befallen kann.

Bei den sogenannten Fadenwürmern handelt es sich eigentlich um eine Art Pseudocoelome, also eine relativ primitive Gruppe im Tierreich. Es gibt viele Arten (fast 30.000 Arten) und sie leben in einem weiten Verbreitungsgebiet (Süßwasser, Meerwasser und Land). Sie sind sehr klein und haben eine Körperlänge von im Allgemeinen 0,5 bis 3 mm. Sie leben hauptsächlich im Boden oder parasitieren Tiere und Pflanzen.

Fadenwürmer verfügen über eine extrem starke Reproduktionsfähigkeit und können in einer geeigneten Umgebung in kurzer Zeit eine große Anzahl von Individuen reproduzieren. So können beispielsweise Wurzelgallennematoden und Kiefernholznematoden, die Pflanzen befallen, Eisendrahtwürmer, die Insekten befallen, sowie die uns bekannten Spulwürmer und Madenwürmer durch ihre schnelle Vermehrung in kurzer Zeit dem Wirt verheerende Schäden zufügen.

Abbildung 2 Caenorhabditis elegans ist ein Modelltier zur Untersuchung von Fadenwürmern. Wie andere Fadenwürmer besitzt er keine Sehorgane und ernährt sich hauptsächlich von Tast- und Geruchssinn.

(Bildquelle: Referenz 3)

Aus den oben genannten Merkmalen von Fadenwürmern lässt sich ersehen, dass diese Art von Würmern die häufigste und reichlichste Fleischquelle im Lebensraum von Pilzen ist. Daher ernährten sich die meisten der von Mykologen in der Anfangszeit beobachteten Raubpilze von Fadenwürmern. Darüber hinaus gehören die meisten dieser Pilze zu den Schlauchpilzen oder Basidiomyceten, und ihre geschlechtlichen Generationen bilden oft Fruchtkörper, die wir „Pilze“ nennen (in der Sprache des Laien die Organe, durch die sich Pilze sexuell vermehren).

Die Austernpilze (Pleurotus ostreatus), der Wolkenpilz (Stropharia officinalis) und der Hühnerbeinpilz (Coprinus comatus), die wir häufig essen, sind allesamt typische Pilze, die sich von Fadenwürmern ernähren. Aus diesem Grund haben Wissenschaftler dieser Pilzart einen anschaulichen allgemeinen Namen gegeben: „Fleischfressender Pilz“.

Abbildung 3: Es fällt Ihnen vielleicht schwer, sich Pleurotus ostreatus (A), Coprinus comatus (B) und Stropharia rugosa (C) vorzustellen.

Diese Pilze, die wir normalerweise als vegetarische Gerichte essen, können tatsächlich als Fleisch gegessen werden.

(Bildquelle: vom Autor bereitgestellt)

Die vier Hauptsekten der fleischfressenden Pilze

In der tückischen Welt der Natur wurden bisher mehr als 700 Arten fleischfressender Pilze entdeckt. Obwohl es viele Arten gibt, können sie anhand ihrer Lebensgewohnheiten und Raubtiereigenschaften grob in „vier große Schulen“ eingeteilt werden:

Raubtier

Raubpilze sind wie Shaolin-Meister in der Welt der Kampfkünste, sie kämpfen frontal mit echten Gewehren und Schwertern. Sie jagen, indem sie sich auf Raubtiere verlassen, die sich von Nährstoffhyphen unterscheiden, und ihre Strategien zum Gewinnen sind vielfältig.

Letztlich ist man aber weiterhin auf das Aufstellen von Fallen zum Fangen von Fadenwürmern angewiesen. Trotz der Vielfalt der Raubtiermorphologien haben Studien gezeigt, dass sie hauptsächlich zwei evolutionäre Linien bilden: eine sind Pilze, die kontraktile Ringe produzieren; die andere sind Pilze, die klebrige Fressfeinde bilden , darunter dreidimensionale Bakteriennetze, klebrige Bälle und klebrige Zweige.

Endoparasiten

Endoparasitäre Pilze sind wie die Wudang-Meister in der Welt der Kampfkünste: Sie überwinden Härte durch Sanftheit und erzielen mit wenig Kraft großartige Ergebnisse. Sie töten und fressen Insekten hauptsächlich, indem sie drei Arten von Sporen produzieren: zystische Sporen, klebrige Sporen und verschlingende Sporen. Anschließend lassen sie die Sporen an der Oberfläche des Insektenkörpers haften oder dringen in den Körper ein, um eine parasitäre Beziehung aufzubauen.

Bei den sogenannten Sporen handelt es sich eigentlich um Keimzellen, die sich nach der Trennung von ihren Eltern direkt oder indirekt zu neuen Individuen entwickeln können. Der Cordyceps sinensis , den jeder kennt, ist eigentlich die Larve von Schmetterlingsinsekten, die durch den Verzehr der Sporen des Cordyceps-Pilzes parasitiert werden.

Abbildung 4: Die aufgenommenen Sporen gelangen durch die Mundwerkzeuge des Fadenwurms in den Körper (A), heften sich an dessen Mund oder Darmwand, bilden einen Parasiten und töten den Fadenwurm schließlich ab. Der Pilz bildet dann Sporangien aus dem Körper des Wurms und entwickelt neue Sporen (B)

(Bildquelle: Referenz 4)

Eiparasiten

Verglichen mit den „wilden und direkten“ Raubtieren und den endoparasitären Pilzen, die über eine „innere Kraft verfügen, den Feind zu besiegen“, sind die eiparasitären Pilze die bösen Dämonen in der Welt der Kampfkünste. Sie sind nicht gut in Kampfsportarten, sondern suchen sich nur die Schwachen aus und tyrannisieren die Alten, Kinder, Frauen und Jungen, um sie zu dominieren.

Darüber hinaus sind die meisten dieser Pilze Opportunisten. Sie parasitieren normalerweise still und leise auf Wirtspflanzen und besiedeln erst zum richtigen Zeitpunkt die Zysten, Oozysten oder Eier von Fadenwürmern. Sie können die Nährstoffe im Körper des Wurms zum Wachsen nutzen und gleichzeitig verschiedene Enzyme produzieren, um das Schlüpfen der Eier zu verhindern. Ein typischer Vertreter dieser Schule ist Paecilomyces lilacinus, der heute häufig zur Bekämpfung von Wurzelgallennematoden eingesetzt wird.

Abbildung 5: Konidien von Paecilomyces lilacinus keimen auf der Oberfläche von Eiern des Wurzelgallennematoden (A)

Pilze der Gattung Chlamydosporium können Nematodeneier parasitieren, indem sie Appressorium bilden (B)

(Bildquelle: Referenz 5)

Giftig

Giftproduzierende Pilze sind vergleichbar mit Giftmeistern wie Ouyang Feng, Ding Chunqiu und Lan Fenghuang in Jin Yongs Kampfkunstromanen. Sie können die Lebensaktivitäten von Fadenwürmern durch die Absonderung von Giftstoffen töten oder hemmen. Die von diesen Pilzen abgesonderten Toxine erfüllen ihre insektizide Funktion hauptsächlich durch die Lähmung von Nerven, die Zerstörung von Körperwänden und die Hemmung funktioneller Enzyme. Der Austernpilz (Pleurotus ostreatus), den wir normalerweise essen, ist ein Meister der Giftproduktion.

Abbildung 6 A. In einer Petrischale kriechende Nematoden mit Hyphen von Pleurotus ostreatus;

B. Die Nematoden treffen auf das Toxin auf den Hyphen (Tröpfchen);

C. Nach etwa 1 Minute ist der Fadenwurm durch das Toxin gelähmt;

D. Nach 72 Stunden wurden die Nematoden allmählich zersetzt und von den Hyphen des Pleurotus ostreatus gefressen

(Bildquelle: Referenz 3)

"Waffenmeister" - Fleischfressender Pilz

Sun Wukong schwingt die goldene Keule und Guan Yu hat das halbmondförmige Schwert.

In China werden Götter nach ihren magischen Waffen eingestuft und Militärgeneräle töten ihre Feinde mit ihren Schwertern. Egal, wer Sie sind: Wer ohne die passende Waffe auf die Welt kommt, wird wahrscheinlich früh sterben.

Nachdem wir die Ursprünge fleischfressender Pilze vorgestellt haben, müssen wir über die Insektenfangwaffen sprechen, die sie entwickelt haben …

Dreidimensionales Bakteriennetzwerk

Das sogenannte dreidimensionale Pilznetz (siehe Abbildung 7A) ist eigentlich eine Netzfalle mit einer dreidimensionalen Struktur, die aus der Kette der Nährstoffhyphen von Pilzen besteht. Der Grund für die Bildung einer solchen Struktur liegt hauptsächlich darin, dass Fadenwürmer keine Sehorgane besitzen. Der Pilz nutzt diese Falle, um auf die Fadenwürmer zu lauern. Sobald die Fadenwürmer in das Pilznetz eindringen, werden sie von den klebrigen Hyphen auf dem Netz festgefangen und dann langsam verdaut, zersetzt und absorbiert.

Klebriger Ball

Ein klebriger Ball (siehe Abbildung 7B) ist eine kugelförmige oder nahezu kugelförmige klebrige Zelle, die sich normalerweise aus den vegetativen Hyphen von Pilzen entwickelt. Der Grund für die Klebrigkeit liegt darin, dass es von einer Schicht faseriger extrazellulärer Polymere umgeben ist. Nachdem die Fadenwürmer durch die klebrige Substanz an der Oberfläche haften geblieben sind, können die Hyphen in die Fadenwürmer eindringen und sie verdauen. Zusätzlich zu den kugelförmigen klebrigen Fressfeinden verwenden einige Pilze auch Hyphen zur Bildung klebriger Verzweigungsstrukturen (siehe Abbildung 7D), die die gleiche Funktion haben.

Nicht zusammenziehender Ring

Der nicht kontraktile Ring (siehe Abbildung 7C) ähnelt in seiner Form dem Lasso, das der Mensch zur Jagd verwendet, mit dem Unterschied, dass er nicht kontrahiert werden kann. Es handelt sich um einen Ring aus 3 oder 4 Zellen, der durch Zellfusion feiner Verzweigungen an den Hyphen entsteht. Wenn der Fadenwurm in den Ring eindringt, kann er sich zwar nicht zusammenziehen, aber die klebrige Substanz am Ring hält ihn fest und er kann dem Schicksal, gefressen zu werden, nicht entgehen.

Abbildung 7 Dreidimensionales Bakteriennetz (A), klebriger Ball (B), nicht kontraktiler Bakterienring (C) und klebriger Ast (D)

(Bildquelle: Referenzen 5, 6)

Schrumpfring

Im Vergleich zu den drei oben genannten Waffen ist der Kontraktionsring ein komplexeres Raubtierorgan. Es besteht normalerweise aus drei Zellen (Abbildung 8A). Wenn sich der Fadenwurm in den Ring bohrt, wird er aufgrund der schnellen Ausdehnung der Zellen gefangen (Abbildung 8B, C). Es funktioniert wie eine von Menschenhand konstruierte Abzugsfalle.

Der kontraktile Ring schrumpft automatisch, weil der Fadenwurm Druck auf die Zellen ausübt, die den Ring auskleiden. Durch die Übertragung von Zellsignalen dehnen sich die drei Zellen auf dem kontraktilen Ring in weniger als 0,1 s schnell aus, um den Fadenwurm einzuschließen. Anschließend dringen die Hyphen allmählich in den gesamten Wurmkörper ein und verdauen ihn.

Abbildung 8 Die Wirkungsweise des Kontraktionsrings und seine Wirkung beim Einfangen von Nematoden

(Bildquelle: Wikipedia)

Echinoid-Globuli

Die stacheligen Kugeln sind eine neue Raubwaffe, die in den letzten Jahren bei Coprinus comatus entdeckt wurde. Der Pilz entwickelt sich mithilfe seiner eigenen Hyphen zu kleinen, mit Dornen bedeckten Kugeln, die Krähenfüßen ähneln. Diese kleinen Kugeln zerkratzen den Körper vorbeikommender Fadenwürmer, wodurch diese ihre Bewegungsfähigkeit verlieren und den Hyphen als Beute dienen können.

Abbildung 9 Die stacheligen Kugeln, die durch die Hyphen von Coprinus comatus gebildet werden

(Bildquelle: Referenz 6)

Spore

Neben der Ausbildung von Rauborganen können manche Pilze auch Sporen produzieren, die ihre eigenen Sporen als gezuckerte Geschosse nutzen, um Insekten anzulocken. Diese Sporen sind ein Leckerbissen für Insekten (nicht nur Fadenwürmer). Aber sie ähneln den achtzehn in Geschichten beschriebenen Waffenarten: manche mit Haken, manche mit Spitzen, manche mit Dornen, manche mit Klingen ... Diese Formen ermöglichen es den Sporen, sich fest an der Speiseröhre des Insekts festzusetzen. Sobald die Sporen in den Körper gelangen, beginnen sie, im Inneren des Insekts Wurzeln zu schlagen und zu sprießen, bis sie den Darm durchdringen und sich im ganzen Körper ausbreiten, wodurch das Insekt schließlich getötet und verdaut wird.

Darüber hinaus können manche Pilze sogar schwimmende Sporen produzieren, die wie Zielsuchraketen selbstständig Angriffsziele aufspüren und sich an den Körpern oder Eiern von Insekten festsetzen, um diese zu parasitieren.

Toxin

Für Pilze ist es wirtschaftlicher und effizienter, neben Fressorganen und Sporen auch durch ihren eigenen Stoffwechsel gebildete Toxine zu verwenden, um Fadenwürmer zu lähmen und abzutöten. Studien haben ergeben, dass die von fleischfressenden Pilzen produzierten nematiziden Verbindungen fast 100 Arten in 10 Hauptkategorien umfassen, darunter Chinone, Alkaloide, Terpene, Peptide, Furane usw., unter denen sich viele Metabolite mit breitbandiger insektizider Wirkung befinden.

Aber keine Sorge, obwohl diese Verbindungen für Insekten giftig sind, haben sie keine Auswirkungen auf den Menschen. Aus diesem Grund können wir den Pilz Pleurotus ostreatus seit Jahrtausenden bedenkenlos als Nahrungsmittel zu uns nehmen.

Warum fressen Pilze Fleisch?

In den Augen der Welt sind Pilze, wie Pflanzen, „niedere“ Organismen, die sich nicht „bewegen“ können. Warum machen sie sich so viel Mühe, Tiere zu jagen, die „höher“ sind als sie selbst?

Tatsächlich ist die Antwort ganz einfach: weil es nicht genügend Nährstoffe gibt!

Wie wir alle wissen, wachsen Pilze hauptsächlich auf morschem Holz oder abgestorbenen Blättern. Ihre Hauptbestandteile sind Lignin und Zellulose. Diese beiden hochmolekularen Polymere sind oft miteinander verbunden und bilden einen Lignin-Kohlenhydrat-Komplex, der eine starke Struktur aufweist und schwer zu zersetzen ist. Darüber hinaus können diese toten Äste und Blätter, selbst nachdem sie mit großem Aufwand von Pilzen zersetzt wurden, nur noch Kohlenstoffnährstoffe liefern.

Es gibt eine große Anzahl von Nematoden, die im Boden, im Süßwasser und in Pflanzen weit verbreitet sind. Diese primitiven, fleischigen, proteinreichen kleinen Käfer sind eine seltene Stickstoffnährstoffquelle für Pilze.

Fossilienfunde belegen, dass fleischfressende Pilze im Mesozoikum vor etwa 100 Millionen Jahren entstanden. Die Überlebensstrategie der Pilze durch die Gewinnung von Stickstoffquellen aus Tieren hat den Lebensraumbereich erheblich erweitert, was für die Anpassung an eine größere Lebensumgebung eine wichtige evolutionäre Bedeutung hat.

Sein oder Nichtsein? Das ist ein Problem!

Im Laufe ihrer langen Evolutionsgeschichte können Pilze, die in einer rauen Lebensumgebung leben, ihren eigenen Nährstoffbedarf nur decken und versuchen, die notwendigen Nahrungsergänzungsmittel von anderen Lebensformen zu erhalten. Sie wollen nicht langweilig werden. Es ist dieses einfache und ewige Ziel, das fleischfressende Pilze dazu zwingt, diese effizienten und präzisen Tötungsinstinkte zu entwickeln.

Fleischfressende Pilze: Bitte! Ich will einfach nur satt werden!

Herausgeber: Sun Chenyu

Quellen:

1. Li Tianfei et al. Eine kurze Geschichte der Forschung zu Fadenwurmpilzen. Forschung und Anwendung entomogener Pilze in China (Band 4), China Agricultural Science and Technology Press, 1997

2. Liu Xingzhong et al. Forschungsfortschritte bei nematophagen Pilzen. Proceedings des dritten nationalen Symposiums über entomogene Pilze, 1991

3. Ching-Han Lee et al. Sinneszilien als Achillesferse von Fadenwürmern beim Angriff fleischfressender Pilze. PNAS, 2020, 117(11)

4. FH Holz. Fadenwurm-Fangpilze aus Büschelgraslandböden in Neuseeland. New Zealand Journal of Botany, 2012, 11(2)

5. Ma Ni et al. Forschungsfortschritte bei der Genomsequenzierung und -analyse von Fadenwurmpilzen. Microbiology Bulletin, 2018, 45 (4)

6. Zhang Ying et al. Überblick über die Forschung zu Ressourcen an nematodenfressenden Pilzen. Journal of Mycology, 2011, 30 (6)

7. Higgins ML, et al. Pilzmorphogenese: Ringbildung und -schluss durch Arthrobotrys dactyloides. Science, 1967, 155(3760)

8. Luo H, et al. Coprinus comatus beschädigt die Kutikeln der Fadenwürmer mechanisch mit stacheligen Kugeln und produziert starke Toxine, um die Fadenwürmer zu immobilisieren. Appl Environ Microbiol, 2007, 73

9. Dong Yanjin et al. Forschungsfortschritt bei nematiziden Pilzmetaboliten. Mycosystem, 2001, 20 (2)

(Hinweis: Lateinischer Text sollte kursiv gedruckt werden.)