Tierische Photosynthese: Blattlaus nutzt Lichtenergie

Sophia Antipolis (Frankreich) - Bei den Pflanzen unterstützen Carotinoide das Chlorophyll dabei, Licht für die Photosynthese zu absorbieren. Für ein Tier höchst ungewöhnlich, hat die Erbsenlaus nicht nur die Fähigkeit, selbst Carotinoide zu produzieren. Die Blattlaus kann mit ihrer Hilfe sogar Lichtenergie in chemisch gebundene Energie umwandeln, berichten französische Biologen im Fachblatt „Scientific Reports“. Ob diese Form einer primitiven Photosynthese die biologische Fitness der Insekten erhöht, ist aber noch nicht erwiesen.

„Wir haben festgestellt, dass die Absorption von Lichtenergie in lebenden Blattläusen einen Elektronentransport von angeregten Pigmenten auf Akzeptormoleküle zur Folge hat“, schreiben Alain Robichon vom Institut Sophia Agrobiotech in Sophia Antipolis und Kollegen. An dieser Umwandlung von Energie sind offenbar Carotinoide wesentlich beteiligt. Auch andere Insekten enthalten zwar solche meist gelb bis orange gefärbten Pigmente, die als Antioxidantien dienen. Diese werden aber durch pflanzliche Nahrung aufgenommen. Einzig Blattläuse verfügen über Gene, die es ihnen ermöglichen, Carotinoide selbst herzustellen.

Ausgehend von den Nachkommen einer orange gefärbten weiblichen Erbsenlaus (Acyrthosiphon pisum), erzeugten die Forscher durch Aufzucht bei verschiedenen Temperaturen und Populationsdichten farblich unterschiedliche Varianten. In orangen und grünen Formen der Erbsenläuse waren große, in den blass-gelben nur sehr geringe Mengen verschiedener Carotinoide enthalten. Durch Untersuchungen von Extrakten und Experimente mit lebenden Tieren ließen sich mit Hilfe von Spektralanalysen bei den orangen und grünen Tieren durch Licht angeregte Reaktionen nachweisen. Diese führten zu einem Elektronentransport auf organische Verbindungen wie NAD+ und zur Produktion der energiereichen Verbindung ATP in den Mitochondrien.

Die wenige Millimeter große Erbsenlaus befällt Erbsen, Bohnen und andere Schmetterlingsblütler. Mit dem Pflanzensaft, den die Schädlinge saugen, können sie aber keine Carotinoide aufnehmen, da diese Verbindungen nicht wasserlöslich sind. Die Forscher vermuten dass die Läuse die zur Carotinoidbildung benötigten Gene im Lauf der Evolution von anderen Lebewesen erworben und in ihr Erbgut eingebaut haben. Eine vergleichende Untersuchung von Läusen mit und ohne diese Gene könnte klären, ob die Insekten tatsächlich von der Eigenproduktion der Carotinoide profitieren.