Item

Abstract

Auf Partnersuche nutzen auch Diatomeen chemische Signale. Ein Vergleich der metabolischen Profile sexuell aktiver und inaktiver Zellen wurde ein stark heraufregulierter Metabolit im anziehenden Partnertyp als Di‐L‐prolyldiketopiperazin identifiziert. Diese Verbindung ist das erste Diatomeenpheromon.
image

Kieselalgen (Diatomeen) sind photosynthetisierende einzellige Organismen, die oft als dominante Primärproduzenten in pelagischen und benthischen aquatischen Ökosystemen vorkommen.1, 2 Obwohl diese Algen in der Biosphäre damit eine zentrale Rolle einnehmen, ist wenig über ihren Lebenszyklus und insbesondere ihre Pheromonchemie bekannt. Diatomeen vermehren sich durch asexuelle Zellteilung, die durch kurze Episoden sexueller Reproduktion unterbrochen wird.3, 4 Unter den Mikroalgen nehmen Diatomeen eine Sonderstellung ein, da sexuelle Fortpflanzung nur dann erfolgt, wenn eine für jede Art spezifische kritische Zellgröße (sexual size threshold, SST) unterschritten wird.5 Durch die starre biomineralisierte Zellwand bedingt, nimmt während der asexuellen mitotischen Zellteilung die mittlere Zellgröße der Population ab (Abbildung 1).6 Die Wiederherstellung der ursprünglichen Größe wird bei den meisten Arten durch sexuelle Reproduktion gewährleistet. Nach der Paarung wird eine große Initialzelle gebildet, die dann wieder den Startpunkt für einen neuen Zyklus der vegetativen Vermehrung darstellt.6, 7 In der evolutionär alten Gruppe der zentrischen Diatomeen wird die mitotische Zellteilung, die zur Bildung der Gameten führt, durch Umweltsignale ausgelöst. Diese Signale führen dann, falls die SST unterschritten ist, zur Bildung von Eizellen und begeißelten Spermien.8 In den jüngeren und artenreicheren pennaten Diatomeen ist es die Paarung von diploiden Zellen, die die Produktion von so genannten Isogameten und damit die sexuelle Reproduktion auslöst.6, 9 Auch in diesen vorwiegend benthisch in Biofilmen lebenden Algen kontrolliert die SST die Paarungsbereitschaft. Es gibt aber erste indirekte Hinweise darauf, dass auch Pheromone als Regulatoren bei der Differenzierung und Paarung der Zellen beteiligt sind. Die chemische Struktur dieser Signalmoleküle war aber bisher noch nicht bekannt.