Ärzte Zeitung online, 26.11.2009

Perfekter Sonnenschutz: Wie Algen Sonnenbrand verhindern

MÜNSTER (eb). Licht ist lebenswichtig. Zu ausgiebige Sonnenbäder jedoch verursachen Sonnenbrand - nicht nur beim Menschen. Auch für Pflanzen kann intensive Sonneneinstrahlung schädlich sein. Ein Team von Wissenschaftlern aus Münster und den USA konnte nun erstmals zeigen, wie sich grüne Algen gegen solche Schäden schützen.

Pflanzen sind für die Fotosynthese auf das Sonnenlicht angewiesen. Doch die Verwendung von Lichtenergie zum Aufbau von Biomasse ist eine Gratwanderung. Die Aufnahme von Licht durch zelluläre Pigmentmoleküle wie das Chlorophyll kann zur Produktion von Sauerstoffradikalen und damit zu Schäden führen.

"Um sich vor solch oxidativer Zerstörung - gewissermaßen vor 'Sonnenbrand‘ - zu schützen, haben Pflanzen Mechanismen entwickelt, die überschüssige Lichtenergie in Wärmeenergie umwandeln", erklärt Professor Michael Hippler von der Uni Münster. Er und hat nun zusammen mit einem internationalen Wissenschaftlerteam diesen Sonnenschutzmechanismus in der einzelligen Grünalge Chlamydomonas reinhardtii aufgeklärt (Nature, 462, 2009, 518).

Der Sonnenschutzfaktor ist ein bestimmtes Lichtsammler-Protein ("LHCSR3"). "Im Allgemeinen sammeln solche Proteine Licht und machen es für die Fotosynthese nutzbar. In diesem besonderen Fall erlaubt das Protein allerdings die Umwandlung von Licht- in Wärmeenergie. Dadurch macht es überschüssige Lichtenergie unschädlich", sagt Hippler. "Im Vergleich zu den herkömmlichen Lichtsammler-Proteinen hat 'LHCSR3‘ einen sehr alten Ursprung. Es stammt wahrscheinlich direkt vom Urahn aller Lichtsammler-Proteine ab." Wird die Herstellung dieses Proteins verhindert, sind die Algen nicht mehr in der Lage, den Sonnenschutzfaktor zu produzieren. Sie bekommen dann "Sonnenbrand", der sogar zum Absterben der Algenzellen führen kann.

"Interessanterweise haben Blütenpflanzen diese Eiweißmoleküle im Laufe der Evolution verloren und einen anderen Sonnenschutzmechanismus entwickelt, bei dem ebenfalls Licht- in Wärmeenergie umgewandelt wird", so Hippler. Die Erkenntnisse könnten aus seiner Sicht dazu genutzt werden, die Anzucht von Mikroalgen in Bioreaktoren zu optimieren. So könne die biotechnologische Produktion von Algenbiomasse, zum Beispiel zur Herstellung von Biokraftstoffen, verbessert werden.

Zum Abstract der Originalpublikation "An ancient light-harvesting protein is critical for the regulation of algal photosynthesis"

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