Bio-Ballistik Pilz feuert stärkste Breitseite der Natur

Ein Schadpilz ist die stärkste Kanone in der Natur: Er verschießt seine Sporen mit der 870.000fachen Erdbeschleunigung. Gefahr für Mensch und Tier besteht jedoch nicht: Die Sporen fliegen nur fünf Millimeter weit, bevor sie auf die Erde fallen.


Geschützstand: Maisrückstände sind der ideale Nährboden für "Gibberella zeae"
DPA

Geschützstand: Maisrückstände sind der ideale Nährboden für "Gibberella zeae"

Wenn Steven Vogel von seiner Arbeit erzählt, redet er wie ein Artillerie-Offizier: Wie selbstverständlich fachsimpelt er über Abschusswinkel, Schubkraft oder Projektile. Doch Vogel hat nichts mit Geschützen, Mörsern oder Granatwerfern zu tun: Er ist Biologe an der amerikanischen Duke University. Sein Fachwissen hat er sich in der Bioballistik angeeignet. Zusammen mit Kollegen von der Michigan State University hat er nun eine biologische Superkanone entdeckt - und zwar auf dem Maisfeld.

Der gemeine Getreidepilz Gibberella zeae verschießt seine Sporen mit der 870.000fachen Erdbeschleunigung aus seinem Fruchtkörper - zehnmal kräftiger als eine Gewehrkugel. Und das Pilzgeschoss übertrifft mit einer Geschwindigkeit von bis zu 130 Kilometer pro Stunde auch den bisherigen Redkordhalter in Sachen Bioballistik: Der sogenannte Hutschleuderer, auch als Pilobolus bekannt, bringt seine Sporen nur auf 100 Kilometer pro Stunde, schreiben die Biologen im Fachblatt "Fungal Genetics and Biology".

In Experimenten hatten die Biologen die Pilze in eine kleine Glaskammer eingeschlossen. Die Kammer war mit Gel ausgekleidet, und in der Mitte waren einige reife Fruchtkörper des Pilzes eingebettet. Die Fruchtkörper wurden so ausgerichtet, dass sie ihre Sporen auf eine Glasfläche schossen. Mit einem speziellen Computerprogramm analysierte Vogel anschließend die Flugbahnen der biologischen Projektile. Die Forscher maßen außerdem die Weite der Schüsse und berechneten die Masse der Pilzsporen, die außergewöhnlich klein war.

Pilzkanone (Zeichnung): Mit osmotischem Druck verschießt der Fruchtkörper seine Sporen
Frances Trail

Pilzkanone (Zeichnung): Mit osmotischem Druck verschießt der Fruchtkörper seine Sporen

In kleinem Maßstab hat der Luftwiderstand einen größeren Einfluss als die Erdanziehungskraft. "Um ein Gefühl dafür zu bekommen, blasen Sie einen 15 Zentimeter großen Ballon auf und werfen Sie ihn mit aller Kraft", schlägt Vogel vor. Um die außerordentlich kleinen Sporen überhaupt fortzuschleudern, muss der Maispilz deshalb einen besonders hohen Druck aufbauen.

Nach den Erkenntnissen der Forscher entsteht dieser Druck direkt im Fruchtkörper der Pilz-Kanone, also da, wo die Sporen sitzen. Durch Flüssigkeit, die durch die Zellmembrane fließt, um die Salzkonzentration innerhalb und außerhalb der Zelle auszugleichen, baut sich der sogenannte osmotische Druck auf. Wahrscheinlich bewirkten die Kalium-Ionen in der Flüssigkeit die hohe Schubkraft des Maispilzes, vermuten die Wissenschaftler.

Um die Sporen noch weiter zu verschießen, ist außerdem der Abschusswinkel extrem flach, fast horizontal. Denn der ideale Winkel von 45 Grad bringt nur dann Vorteile, wenn der Luftwiderstand zu vernachlässigen ist. In der Mikrowelt der Pilze kommt es aber genau darauf an. Zwar gibt es so nahe an der Erdoberfläche so gut wie keine Luftbewegung. Der Getreidepilz muss seine Sporen jedoch so weit wie möglich vom Fruchtkörper fortschleudern, damit die Sporen vielleicht doch von einer Windbö erfasst und weit verbreitet werden.

Jens Radü



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