Sie leben so gut wie überall auf der Erde, von der Arktis über die Tropen bis zur Antarktis. Einige von ihnen überstehen extreme Trockenheit oder bittere Käte und andere wachsen sogar auf uralen verseuchten Material. Die alten Ägypter nutzten sie zu mumifizieren ihrer Toten, wir gewinnen aus ihnen die Basis für manche Parfons oder Farbstoffe und ein paar Medikamente. Inzwischen aber hat die noch recht junge Forschung an ihnen zu Tage gefördert, dass in den Organismen, die ich hier so rätselhaft beschreibe, unfassbar viele biologisch aktive Substanzen stecken. Deshalb es gut sein könnte, dass es in Zukunft noch viel mehr Mittel gibt, die abgeleitet wurden aus Flechten. 16 .000 Flechtenarten gibt es weltweit, 1 .700 kommen in Deutschland vor und auch wenn wir sie ständig auf vielen Felsbrocken und an Baumrinden sehen könnten hier in Mitteleuropa, gehören Flechten zu den gefährdeten Arten. Darüber wollen wir heute reden bei Erdfrequenz, dem Podcast der Senkenberg Gesellschaft für Naturforschung und auch darüber, wie die Forschung ihnen mit Phylogenetik, Metagenomik und Genome -Mining näherkommt. Ich freue mich dafür, eine ausgewiesene Expertin zu Gast zu haben,Imke Schmitt herzlich willkommen. Danke schön. Vielleicht springen wir gleich mitten rein in die Flechtenbasics, weil ich glaube nicht allen ist klar, was das eigentlich so ist, was man überall mal so im Auge hat und sieht, was genau sind Flechten. Die Flechten sind eigentlich gar keine Organismen, sondern man muss sagen, das ist ein Konsortium aus mehreren Partnern und im Wesentlichen bestehen die aus einem Pilzpartner und einem Fotosynthesepartner und das bedeutet ein Organismus, der Sonnenlicht verwenden kann, um daraus Energie zu machen, also das können bei den Flechten Algen sein oder auch Zyranobakterien. Also das, was man früher Blau -Algen genannt hat, was jetzt so. Und die Algen sind jetzt auch keine, wie man sie vielleicht als größere, fädige Sachen aus dem Meer oder aus dem See sich vorstellt, sondern sind auch Mikroorganismen einzelernt. Genau, das sind auch Mikroorganismen, einzelige Grünalgen und wenn man die sich im Mikroskop anguckt, dann sehen die aus wie so kleine grüne Kügelchen. Und beide Grünalgen oder Zyronobakterien können Fotosynthese betreiben, was für den Pilz nicht ganz unwichtig ist, weil sie damit sozusagen seine Nährstoffe bereitstellen und ihm auch weitergeben. Der Pilz kann selber Nährstoffe nicht produzieren, wie eine Pflanze das kann zum Beispiel, sondern er ist angewiesen darauf, woanders herzukriegen, genauso wie wir essen müssen, um Nährstoffe zu bekommen. So kann ein Pilz zum Beispiel Material verrotten und dadurch seine Nährstoffe bekommen. Oder er kann in symbiose Leben mit anderen Organismen, in diesem Fall mit diesen Grünalgen und kann dann die Moleküle, die durch die Fotosynthese produziert werden, Zucker zum Beispiel aufnehmen und davon leben. Man kennt ja diese Flechten, die auf Felsbrocken wachsen, da ist das wahrscheinlich am leichtesten Eingänglich. Da kann der Pilz ja gar nichts von unten wirklich zersetzen, wie er das könnte, wenn er auf dem Waldboden wachsen würde oder so ein Schimmelpilz, keine Ahnung, auf dem Pausenbrot oder so. Sondern da ist halt Steinstein und nichts weiter. Diese Symbiose, von der du gerade sprachst, ist bei den beiden ja nicht so richtig klassisch gleichberechtigt, wie man sich das vorstellen würde. Der eine gibt das, der andere gibt das und beide haben irgendwie ein besseres Leben als alleine. Sondern die ist in dem Fall schon ein bisschen zugunsten, das Pilz ist so, scheint es mir jedenfalls, also so eine bisschen ungerechte Beziehung erklärt. wenn wir so im Umgangssprachlichen über Symbiose reden, dann denken wir immer, das sind gleichwertige Partner, aber im biologischen Kontext sind das eigentlich nur sehr eng interagierende Partner. Und das kann auch mal negativ für einen ausgehen, dann sprechen wir eigentlich immer noch von Symbiosen auch jetzt in der Biologie. Und bei der Flechte sagen wir meistens, das ist eine motorlistische Symbiose, also jeder der beiden hat etwas davon. Und der Pilz, natürlich ist es ganz offensichtlich, entnimmt die Nährstoffe, die die Alge zur Verfügung stellt. Und was die Alge jetzt davon hat, ist nicht ganz so offensichtlich. Aber was wir auch feststellen ist, dass man diese Algen, diese speziellen Gattungen, die wir in den Pilzen finden, nicht einfach so freilebend in der Umwelt nachweisen kann, zumindest, also es ist nicht ganz so einfach. Das heißt, die kommen schon vorwiegend in Flechten vor. Das heißt, der Pilzpartner stellt da ein bestimmtes Habitat zur Verfügung, was auch für die Alge sehr geeignet erscheint. Und Algen sind ja Organismen, die eigentlich immer Wasser brauchen, die immer eine gewisse Feuchtigkeit in ihrer Umgebung haben müssen, um überhaupt überleben zu können. Und da stellt der Pilz sozusagen das Gehäuse dar, indem diese Algen dann leben können und schützt diese Algen auch vor zu schneller und zu rascher Austrocknungen und schützt auch gegen zu viel Sonnenlicht. Denn wie du schon gesagt hattest, die Flechten kommen ja oft auf ganz exponierten Gesteinen vor. Da knallt die Sonne den ganzen Tag drauf. Und Fotosynthese treibende Organismen haben oft ein Problem mit zu viel Sonneneinstrahlung. Und da kann eben der Pilz auch schützend wirken für seine grünen Algen. Und da kann es günstiger für so eine Alge sein, in diesem Pilzgehäuse vorzukommen als ganz freilebend auf dem Gestein. Jetzt müssen wir vielleicht noch mal kurz da reingehen, was genau das, du hast gerade schon angefangen, so ein bisschen in die Richtung zu sprechen, für Algen und was genau für Pilze sind. Wenn Sie jetzt eine Marone oder einen Steinpilz vor Augen haben, dann ist es nicht so ganz das, wovon wir hier sprechen. Aber es gibt ganz unterschiedliche Pilze, die Algen bilden können, kann denn vielleicht jetzt mal noch eins vor weggegriffen, einen schlechten Pilz auch alleine leben. Oder braucht er immer zwangsläufig eine grüne Alge oder ein oder zu Janowakterien, um zurechtzukommen? Also bei den Pilzen ist es so, dass es eine gigantische Organismengruppe, die ganz viele verschiedene Lebensweisen entwickelt hat und die Flechten dementsweise ist eben eine davon und das ist in der Evolution der Pilze mehrfach entstanden. Es gibt bei den Pilzen diese Pfefferlinge und Maronen, die nennen wir auch Ständerpilze, diese traditionellen Pilze, von denen wir auch viele essen können. Das sind die Basidiomyzeten, das ist ein riesiger Bereich aus der Pilzdiversität und dann gibt es die Askomyzeten, die sehen etwas anders aus, sieht man auch manchmal im Wald, die haben solche schalenförmigen Fruchtkörper, die findet man eher so auf verrottendem Holz und so was. Da gibt es eigentlich keine guten umgangssprachlichen Namen für diese Pilze. Aber wo wir sie kennen, sind auch solche Pilzarten wie Penicillium, zum Beispiel aus dem Penicillin gewonnen wird. Also das sind vom Wachstum her, also alle Pilze wachsen fähig im mikroskopischen oder viele Pilze wachsen als fähige Konstrukte im mikroskopischen Bereich und die bilden entweder diese ständerförmigen Fruchtkörper aus oder eben solche tassenförmigen fast und die Flechtenpilze, die gehören jetzt zu diesen Askomyzeten dazu, die allermeisten. Eine kleine Gruppe flechtenbildende Pilze ist auch in den Basidiomyzeten entstanden. Also das war offensichtlich ein erfolgreiches Modell in der Evolution, diese Symbiose mit grünalgen und das Meerfach dann entstanden. Wir haben gesagt, es gibt irgendwie 17 .000 flechten Arten, Pilze, die flechten bilden, egal zu welcher Gruppe sie gehören, kommen die auch alleine klar. Die allermeisten wohl nicht. Es fällt uns auch schwer, diese Symbiose künstlich im Labor auseinanderzunehmen, in ihre beiden Partner zu zerlegen und dann unabhängig voneinander den Pilz alleine und die Alge alleine wachsen zu lassen. Viele Pilze möchten das gar nicht bzw. wir haben die Kulturbedingungen noch nicht gefunden, unter denen das klappen würde. Es gibt auch nur extrem wenige Beispiele von Pilzen, die in der flechtenbildenden Form und in der freilebenden Form in der Natur vorkommen. Eigentlich genau eins. Früher, wenn ich richtig gelesen habe, hat man in der Systematik gedacht, vielleicht ein seines eigene Gruppe. Wie ist das jetzt? Also, es sind ja, gehören die zu Pilzen, gehören sie zu Pflanzen, du hast gesagt, es sind keine Organismen, weil es halt diese Organismenkonglomerate sind. Wo werden die in der Systematik eigentlich einsortiert? Das weiß man schon seit 200 Jahren, dass vielleicht ein Symbiosewesen sind und da haben sich die Taxonomen schon lange Gedanken drüber gemacht, wo sollen wir es jetzt einsortieren und man hat dann festgestellt, dass es mehr verschiedene Pilzpartner gibt als Algenpartner und dann wäre es schon mal schwer gewesen, das aufgrund des Algenpartners in der Algensystematik einzusortieren, und auch ist es so, dass wenn man jetzt so ein Flechtenindividuum anguckt, dann ist schon der Pilzpartner der Dominantere, in dem Sinne, dass er die Form der Flechte vorgibt und die meisten Merkmale, die Taxonomen auch benutzen, um solche Flechten zu klassifizieren, Pilzmerkmale sind. Und dann hat man sich irgendwann entschieden, wir sortieren die Flechten in den Pilzen ein und dort werden sie jetzt geführt als Pilze mit der besonderen Lebensweise, die eben mutualistisch mit grün Algen ist. Jetzt schiele ich schon die ganze Zeit auf so eine Butterbrot -Tüte, die du mitgebracht hast. Wir bitten ja alle ein Mitbringsel hier mit vorbeizubringen, wo ich dann immer neugierig gucken kann, was es eigentlich ist und versuche zu beschreiben. Während ich jetzt sage, was genau deine Funktion ist bei Senkmerk, das müssen wir nämlich auch noch nachreichen, es soll nicht verschwiegen werden, kannst du mir diese knistrige Butterbrot -Tüte ja schon mal rüberreichen. Also Professorin im Geschmitt ist stellvertretende Direktorin des Senkmerk BIK F, also des Biodiversität- und Klimaforschungszentrum, und leitet die Forschungsgruppe Molekulare Evolutionsbiologie. Und jetzt knistert die Tüte und ich guck mal, guck mal rein. Muss ich vorsichtig sein, dass irgendwas kaputt geht? Nein. In dieser Butterbrot -Tüte steckt noch ein kleines anderes Tütchen mit einer Nummer drauf, 32, 12, und da drinnen steckt, naja, wahrscheinlich ne Flechte, die sieht so ein bisschen aus, so wie mosige Fäden, die so grünlich -grau sind. Pergamenttüte, ich kann die Farbe nicht ganz sehen. Du kannst sie gerne aufmachen und rausholen. Ich kann sie noch aufmachen und rauswollen. Knistert es noch mal. Genau, also ich wüsste gar nicht ehrlich gesagt, wenn ich nicht wüsste, ob wir heute, dass wir heute über Flechten reden, ob ich das als Flechte sofort identifiziert hätte oder gedacht hätte. Es ist so ein ausgetrocknetes Mos. Ja, es sind so fählige, blättrige Arten unten. Vielleicht ist das wie so ein kleines Stämpchen oder so ein bisschen zusammen. Oben geht es ein bisschen weiter auf und sieht aus wie so ein Miniaturbusch, so zwei Zentimeter hoch. Was ist das? Flechte. Das ist die Flächte Evernia pronastri. Die kann man auch hier in Frankfurt sammeln. Diese stammt jetzt aus Korsika. Da habe ich mal sehr viele Flächen gesammelt, weil wir da an Höhengradienten entlang die Unterschiede in den Populationen anschauen wollten. Und das ist eine sehr häufige Flächse. Also hier mitten in der Stadt wird man die jetzt wahrscheinlich nicht finden. Aber wenn man so ein bisschen an den Stadtrand und auf die Streuobstwiesen geht, dann wächst die da an den Bäumen. Ja, dann knister ich weiter. Wenn wir zwei kleine Petrischalen, die eine hat so ein gelblich bräunliches Substrat, also das ist ja immer so ein bisschen galartartig, aber fest. Und auf dem wächst, was ich jetzt immer gesagt hätte, das sieht aus wie so einzelne punktuelle Bereiche an Schimmelpilzen oder so. Und ringsrum ist es dann dunkelbraun und tatsächlich ist es so ein bisschen wolkig, nicht so richtig wattig grau, also wie schimmlich und manches. Also eins hier hat auch das Substrat ein bisschen aufgerissen und wächst so ein bisschen wie so ein Blumenkohl nach oben ist, aber windig klein, also so vielleicht so drei Millimeter hoch, breit, Durchmesser. Da ist irgendwas drauf geschrieben, was ich nicht lesen kann und wieder eine Nummer, was ist da? Da steht auch drauf, Evernia prunastri, das ist nämlich genau dasselbe wie die Flächter, die du gerade in der Hand gehalten hast, aber nur der Pilzpartner. Also bei dieser Art ist uns das gelungen, den Pilzpartner in Kultur zu nehmen und das sind jetzt einzelne Kulturen, also so aus einzelnen mikroskopisch kleinen Pilzfäden gezogen, aufwachsen gelassen und diese winzigen Mützele, die sind schon etliche Monate alt jetzt. Das heißt, das wächst wahnsinnig langsam oder habt ihr es extra unter Konditionen? Es wächst überhaupt nur mit Glück und dann sehr, sehr langsam. Wie habt ihr das geschafft, aus der Flächte die Algen rauszuklauben, dass der Pilz alleine ist? In der Flechte sind die Algen in einer Schicht angeordnet, die nennt man auch Algenschicht. Und die anderen Schichten, die es da so gibt, also da gibt es dann eine Schicht, die nennt man Cortex. Das ist die äußere, obere und untere Abdeckung von diesem Flechtenkörper, die besteht aus Pilzhüfen. Und in der Mitte gibt es noch eine sogenannte Medula, die besteht auch nur aus Pilzhüfen. So dass, wenn du jetzt durch so ein Flechtenkörper, Querschnitte machst, so ein winziges Blättchen, dadurch nochmal Querschnitte mit einer Rasierklinge, dann kannst du diese Querschnitte als Scheiben auf den Objektträger legen und dann ein bisschen einweichen, in Wasser und so zerquetschen. Das Ganze kann man zuerst unter dem Binokular machen, aber dann muss man auch schon schnell in größere Vergrößerung und dann saugt man ganz vorsichtig entweder einzelne Grünalgen, wenn man die Algen kultivieren möchte oder auch einzelne Hüfen -Teile daraus und legt die dann in Nährmedium, viele, viele, viele Replikate, damit es hoffentlich bei einem Mal klappt. Und wenn man Glück hat, wächst das Myzel dann an. Also viel Fummelarbeit und dann muss man Lust zu haben und ein ruhiger Hand. Also das zweite Schälchen enthält, da steht schon ein Foto -Biont drauf und jetzt hast du natürlich so viel erzählt, dass mir klar ist, dass das jetzt die Algen der Algenpartner sein wird. Sieht auch ganz grün aus. Die einzelnen Teile sind nicht, also sind im Grunde von der Größe ja sehr vergleichbar mit dem das Pilz ist, also auch so zwei Millimeter, drei Millimeter immer mal. Genau, und steckt da auf so einem durchsichtigen Agar und wächst da. Das heißt, das ist jetzt die isolierte Grünalge, die hier alleine wächst. Jetzt hatte ich gelesen, was ich in der Hand halte, führt es gerade ab so dumm, dass man Flächen im Labor nicht züchten kann. Weshalb ich dachte, die Frage, kann ich mir sparen, dich zu fragen, hast du so eine Flechtenzucht, aber jetzt habe ich sie ja in der Hand, oder? Also nicht eine Flechtenzucht, aber eine Algen und eine Pilzzucht. Ja, also es ist schon möglich, in gewissen Umfang die einzelnen Partner voneinander zu trennen und dann in isolierter Kultur zu halten, aber das gelingt nicht jedes Mal und es gelingt auch nicht bei jeder Art. Also es kommt darauf an, was für eine Genetik oder was für einen systematischen Hintergrund der Pilzpartner hat und auch der Algenpartner und dann ist das Problem natürlich noch, dass beide Partner in Kultur extrem langsam wachsen und wenn man jetzt Experimente durchführen möchte mit Organismen oder auch Gene ausschalten will oder Organismen in irgendeiner Form genetisch modifizieren möchte, um bestimmte Funktionen in der Physiologie oder was auch immer heraus zu bekommen, dann muss das natürlich viel schneller gehen. Ja, da muss aus einem winzigen winziger Zellmasse in kurzer Zeit über Tage oder Wochen wieder viel entstanden sein, damit man es dann weiter untersuchen kann und das ist absolut nicht möglich bei Flechten. Und deswegen sind die schon im Hinblick auf experimentelle Systeme sehr, sehr schwierige Organismen. Wieso hast du dir den ausgesucht und frag ich mich? Ja, weil sie halt so interessant sind. Also man sieht es ihnen ja erst mal gar nicht an, sind ja relativ unscheinbar. Das ist nicht das Erste, was einem im Gelände auffällt, wenn man es sieht. Aber je mehr man sich damit befasst, desto interessanter ist das eigentlich zu erfahren, warum sehen die so aus, wie sie aussehen und warum kommen sie davor, wo sie vorkommen. Und wieso wissen wir eigentlich so extrem wenig noch über sie? Und ja, das hält mich jetzt seit 25 Jahren interessiert an diesen Organismen. Das ist wirklich erstaunlich. Ja, Wahnsinn. Ich knistern noch ein bisschen weiter, weil eine Sache ist noch in der Tüte drin und das ist so ein kleines S -Line, eigentlich dann zwei Kleine eher, auf dem jetzt das, was ich, also es sieht zumindest sehr ähnlich aus, ist die gleiche Art. Nee, ist eine andere Art. Also auf dem auch eine andere Gattung, aber so ein bisschen, oh, eine andere Gattung sogar. Ja, der Laie staunt und wundert sich. Genau, also sitzt halt hier fest drauf auf dem Stückchen Holz, was auf beiden Seiten abgesägt ist und wächst da wie so ein kleiner Krauserkopf, der auch nur so, weiß ich nicht, 5 -6 Zentimeter im Durchmesser groß ist. Eine andere Gattung. Ja, diese Flächte hier, die heißt Pseudevernia furfuracea und ich habe diese Stückchen mitgebracht, weil man da mehr sehen kann, wie die Flächte 3 -dimensionale auf dem, in diesem Fall auf Holz oder auf Rinde wächst. Und die Art ist auch noch interessant, weil das eine von denen ist, aus denen für die Parfümindustrie Wirkstoffe und Duftstoffe draus extrahiert werden können. für Duftstoffe, habe ich mich gefragt, sind das denn? Also, es ist so ein erdiger Grundton, wie man jetzt irgendwie vielleicht vermuten würde. Also, wenn ich da jetzt dran schnuppere, es ist getrocknet. Riecht es halt einfach wie, ja, irgendwie so ein, es könnte auch so ein getrocknetes Gras oder irgendwie so was nehmen. Nicht so heuintensiv, aber wie so eine trockene Wiese, über die man im Sommer läuft oder so, oder auch so eine trockene Rinde oder so. Eigentlich ganz angenehm, aber sehr dezent. Also im Prinzip durften die erst mal nicht und die Stoffe kommen auch erst durch Umwandlungsprozesse in den Parfümarinen dann wirklich raus, also die Gerüche. Und Flechten werden jetzt auch nicht so für blumige Dammeparfans, sondern eher für so Seifen und Rasierwasser und so Herrenduft verwendet und das wird dann in dieser Branche oft als die Duftnote Green bezeichnet, also so wie du gerade schon beschrieben hast, so ein naturnahe Gerüche. Jetzt ist Perfomherstellung natürlich irgendwie eine eigene Wissenschaft, aber wer ist denn auf diese Idee gekommen, wenn es erst im Prozess als Duftstoff überhaupt rauskommt? Also man geht nicht durch den Wald, schnuppert und denkt, da ist eine besondere Fläche, deswegen hole ich mir die und mache ein paar Fonds draus, sondern da ist ja noch ein Prozess dahinten. Das weiß ich jetzt gar nicht so genau. Es ist schon sehr, sehr lange bekannt. Die werden schon sehr, sehr lange dafür benutzt. Und sowieso haben die Menschen natürlich immer schon ausprobiert, ob man Pflanzen irgendwie nutzen kann für irgendwelche Anwendungen am Menschen. Und Flechten haben so leicht antibiotische Wirkung, auch viele Arten. Und daher wurden die auch schon immer benutzt, um auf die Haut zu schmieren oder irgendwie in Form von Salben oder bei Babys, als Windeleinlagen, so habe ich gelesen worden, die genutzt, um so Wunderhaut zu vermeiden. Das ist wohl ganz günstig. Und vielleicht, also es ist jetzt reine Spekulation von mir, in diesem Zusammenhang hat man eben herausgefunden, hat irgend einer bemerkt, ach, das riecht auch sehr angenehm, können wir vielleicht noch weiterverarbeiten. Wo wir jetzt gerade schon bei der Nutzung sind, also du hast ein paar Sachen aufgezählt, wie Menschen Flechten nutzen. Ich habe auch gesagt, dass die Ägypter zur Monifizierung das benutzt haben, da ist ja auch so dieses antibiotische, diese antibiotische Wirkung von bestimmten Flechten wieder der Grund dafür. Manche Flechten werden gegessen, aus manchen werden Tees aufgebrüht, Farbstoffe, Duftstoffe, so. Das haben wir jetzt alles schon benannt. Interessant fand ich, dass Flechten auch und zwar schon seit den 60er, 70er Jahren als Indikatoren für Luftverschmutzung genutzt werden, so richtig, also nicht nur ist sie da oder ist sie nicht da, sondern so ein richtig abgestuftes System. Das interessiert mich mal ein bisschen mehr als Thema, wie das funktioniert. Also gibt es unterschiedliche Flechtenarten, werden die bewusst irgendwo installiert oder läuft man durch die Gegend und guckt sich einfach an, was ist da an den Bäumen und was nicht mehr, wie geht das? Also weil die Flechten so tolerant gegenüber allen möglichen Klimabedingungen sind und weil sie auch keine besonderen Substratansprüche haben, also sie können ja praktisch überall drauf wachsen, müsste man eigentlich erwarten, dass alle Oberflächen, die wir so haben, von Flechten besiedelt sein müssten. Und das wäre auch so, wenn nicht bestimmte Umwelteinflüsse herrschen würden, die eben den Flechten das Leben schwer machen können. Und man hat dann festgestellt, dass die Flechtenvielfalt, die es früher überall, insbesondere in naturnahen Gebieten, gehabt, in den 50er, 60er Jahren extrem zurückging, in Städten zum Beispiel, in der industrinahen Zone. Also so, dass Leute, die sich mit Flechten auskanten, das gemerkt haben, oder so, dass es im Grunde jeder, der mit offenen Augen durch die Welt ging, merken konnte. Im Grunde musste das jeder merken, denn Baumstämme beispielsweise sind, wenn es einigermaßen alte Bäume sind, auf denen die flechtenlange Zeit hatten, sich anzusiedeln, sind normalerweise komplett mit Flechten besiedelt, oder zumindest die Seite, die Feuchtigkeit abbekommt. Und so war das früher überall. Also jeder Zentimeter auf einer Baumrinde ist von irgendeiner Flechtenart besiedelt. Die sind nicht immer so auffällig wie diese Strauchigen, die wir gerade angesehen haben. Das können auch mal so ganz, ganz kleine, krusten Flechten sein. Manche erscheinen auch nur als Pünktchen, so Millimeter groß, die sieht man wirklich fast nur mit der Lupe. Aber jeder Quadratzentimeter von solchen natürlichen, stabilen Oberflächen ist eigentlich mit Flechten besiedelt in unseren Breiten hier. Und diesen komplett verschwunden, so dass man dann in den 60er, 70er Jahren von Städten, Großstädten in Deutschland als Flechtenwüsten gesprochen hat. Also sie sind komplett weggegangen. Und man hat dann herausgefunden, dass das mit dem sauren Regen zusammenhängen. Denn Flechten sind sehr pH abhängig. Also die mögen bestimmte Arten siedeln auf Substraten mit bestimmten pH -Werten. Also sehen wir das bei Gesteinen kennt man das. Ja, kalkhaltige Gesteine, die haben eher höheren pH -Wert. Da sind bestimmte Flechtengesellschaften drauf. Dann gibt es saure Gesteine, Silikate, da sind dann ganz andere Flechtengesellschaften drauf. Bei Baumrinden ist das genauso. Es gibt Baumarten, die haben eher saure Rinden. Und Baumarten, die haben eher basische Rinden. Und die haben auch unterschiedliche Flechtengesellschaften. Und jetzt fangen aber die Flechten an, im großen Maßstab und überall zu verschwinden. Und das war dem Schwefel Dioxid verschuldet, der von Industrieanlagen damals im großen Maß ausgestoßen hat. Ausgestoßen wurde, also bevor es so Filter gab und Katalysatoren waren. Und der zu diesem enormen Flechtensterben und Flechtenrückgang in den Industriegebieten und Städten geführt hat. Und jetzt sind Sie wieder da. Und jetzt sind sie wirklich im großen Maßstab zurückgekehrt, als dieses Problem beseitigt werden konnte. Haben die Flechtengemeinschaften sich erholt und gerade in solchen Städten wie beispielsweise München, wo es ein Umland gibt in den Alpen, was sehr, sehr reich in der Flechten -Vegetation und der Flechtenvielfalt ist, da konnten dann durch den Wind werden die Sporen und die Propagules, also solche Verbreitungseinheiten von Flechten, die konnten wieder eingetragen werden und haben sich auch wieder angesiedelt und die wachsen sehr langsam. Also es hat gedauert, bis sie wieder richtig sichtbar wurden, aber heutzutage haben wir ja wieder Flechten. Auch hier in Frankfurt sind die Stadtbäume mit Flechten besiedelt. Nicht besonders viele Arten, aber immerhin sie sind wieder besiedelt. Also jetzt müssen wir kurz nochmal auf die Vermehrung von schlechten eingehen. Wie andere Pilze auch bilden schlechten Spuren als Verbreitungsform. Ist da, das habe ich noch nicht ganz kapiert, die Alge dann auch irgendwie schon mit dabei oder muss die dann noch zusätzlich irgendwie sich obendrauf setzen? Da haben symbiotische Organismen immer das Problem, wie sie sich gemeinsam vermehren oder wie sie sich wieder zusammenfinden, wenn sie sich einzeln vermehren. Und bei den Flechten gibt es beide Möglichkeiten. Einmal gibt es sich sexuell vermehrende Flechtenarten, da macht dann der Pilzpartner Fruchtkörper und aus diesen Fruchtkörpern werden Sporen ausgeschleudert. Die sind winzig klein, unheimlich leicht und können sich in der Luft über große Distanzen verbreiten. Dann fällt diese Spore irgendwo im Gelände runter und wenn die Bedingungen günstig sind, kann sie dann auskeimen. Und es bildet sich ein Pilzmützel und das kann einige Zeit auch alleine überleben, aber eben nur kurz, wie das ganz genau ist, wissen wir nicht, können wir ja nicht sehen. Und dann muss dieses Pilzmützel mit einer passenden Alge in Kontakt kommen. Und wenn das geschieht, dann umwächst der Pilz diese Alge und es kann sich eben ein Flechenthalos, ein Flechtenkörper nach und nach ausbilden. kommt die Alga auch aus der Luft? Also klein genug wären sie ja als Einzela, oder ist sie schon da? Da zog es jetzt so ein bisschen mit den Schultern. Mute Fragen, das ist sehr schwierig. Das sind ja Mikroorganismen, wir können das also alles nicht mit losem Auge in der Natur beobachten. Und wir haben aber festgestellt, inzwischen wissen wir ein bisschen mehr darüber, wie diese Algen überhaupt verbreitet sind, über die verschiedenen Kontinente und über klimatische Großräume und so was. Und wir müssen jetzt davon ausgehen, dass diese Algen sich auch alleine verbreiten können und auch über die Luft. Die sind ja, sie sind ja auch nur Einzeller. Und als Beispiel jetzt mal, wir haben festgestellt, dass es in einer flechten Art, die sowohl im Mittelmeerraum als auch in Nordeuropa vorkommt, die kann verschiedene Algenlinien beinhalten, also vielleicht sind sogar verschiedene Arten. Und wenn wir die im Mittelmeerraum sammeln, dann müssen wir dort im Mittelmeerraum hoch auf die Berge steigen, um denselben Algentyp zu finden, den wir auch in Skandinavien zum Beispiel antreffen. Das ist aber dann genetisch dasselbe. Das heißt unten in der heißen Zone, an den unteren Bereichen der Berge im Mittelmeerraum, haben wir ganz andere Algentypen als oben auf den Bergen im Mittelmeerraum. Aber die, die oben auf den Bergen sind, sind wieder genau dieselben, die wir auch in Finnland zum Beispiel finden. Das heißt, irgendwie muss sich diese Alge über diese großen Distanzen verbreiten können und dann auch ungünstiges Gebiet, wie der heiße Mittelmeerraum, das irgendwie überwinden können. Das heißt, diese Algen verbreiten sich auch alleine, höchstwahrscheinlich. Gibt es eigentlich, frage ich mich jetzt gerade, Tiere, die Algen fressen und so was transportieren könnten über große Distanzen, also klassisch wäre jetzt ja irgendwie ein Vogel, der irgendwo eine Frucht ist oder ein Samen und das dann viele 1000 Kilometer weiter irgendwie ausscheidet? Das kann gut passieren, wahrscheinlich frisst der Vogel die Flächte eher nicht, aber die Flächten wachsen ja auch auf kleinen Zweigen und an Stämmen und die Vögel würden sich da draufsetzen. Und man kann sich vorstellen, dass kleine Fragmente von den Flächentalli an den Füßen der Vögel hängen bleiben. Die können auch mikroskopisch klein sein. Das ist die zweite Art, wie sich eine Flächte vermehren kann, auch einfach nur durch Fragmentation oder durch solche winzig -kleinen, meligen Strukturen, die direkt Pilz und Alge beinhalten. Solche kleinen Mikro -Instant -Flechten, die dann vielleicht an den Füßen der Vögel hängen bleiben und dann, wenn es Zugvögel sind beispielsweise, sehr, sehr weit verbreitet werden können. Da wäre das dann aus Sicht der Flechte sozusagen praktisch, weil niemand muss den Partner suchen. Der ist dabei und das ist so eine asexuelle vegetative Form der Vermehrung. Jetzt hast du schon gesagt, die wachsen extrem langsam. Das liegt nicht nur daran hier bei dem Pilz und der Grünalge, die auf dem in der Petrischade sind, dass sie alleine sind, wahrscheinlich auch, aber auch Flechten selbst wachsen sehr langsam. Also wir sehen sie zwar überall, aber eigentlich sind es manchmal wenige Millimeter oder sogar noch weniger pro Jahr. Würde es diesen Pilz in der Petrischade eigentlich sofort sehr viel besser gehen, wenn du die Grünalge aus der anderen Petrischade endlich mal dazu liest, so, ja, also zwei Königskinder und sie fanden nicht zueinander und so, aber wenn du jetzt von der einen Petrischade die Grünalge einfach da oben drauf tropfen würdest, würde das funktionieren und alle werden happy und er würde sofort viel besser wachsen. Sehe man das? Das ist natürlich schon ausprobiert worden und unheimlich toll für uns wäre natürlich, wenn wir die beiden zusammentun würden und dann entsteht dort in der Petrischale eine echte Flächte, so wie wir sie draußen auf der Rinde auch sehen, aber das hat noch nie jemand geschafft. Also was wir dann sehen, ist, wenn dieser Pilz mit dieser Alge kompatibel ist, und das muss in dem Fall ja so sein, weil wir die ja aus demselben Individuum isoliert haben, wenn die kompatibel sind, dann wächst die Pilzhüfe auf die Alge zu und umhüllt die und man sieht dann wirklich so eine Art Gewebe, also man darf eigentlich nicht wirklich sagen Gewebe, also die sind nur so zusammengewachsen, das entsteht dann und manchmal entstehen auch so kleine blattartige Strukturen, aber es hat nichts damit zu tun, die Morphologie, wie wir sie draußen sehen. Also es ist schon ein ganz anderes Gebilde und es dauert alles ewig. Also ein Doktoranden könnte man auf so einen Experiment kaum ansetzen, weil wir sprechen hier wirklich von Monaten und Jahren, bis das so passiert. Und wird weiter daran rumgeforscht und probiert oder hat man das eigentlich aufgegeben? Und es ist klar, vielleicht sammeln wir draußen für alles, wofür wir sie brauchen. Wir versuchen sie gar nicht erst weiter zu züchten und um andere Dinge damit anzustellen in der Forschung ein bisschen anderer Wege gehen. überhaupt nicht, ganz im Gegenteil. In den letzten Jahren haben wir ja ganz neue Methoden auch in der Forschung bekommen, die wir jetzt auch auf Flechten anwenden können, also Methoden der Genomik und Transkriptomik zum Beispiel, die wir auch schon in diesen ganz, ganz frühen Synthesestadien, also wir sagen, das ist eine Resynthetisierung der Flechte, wir nehmen sie auseinander und dann tun wir die beiden Partner wieder zusammen und hoffen, dass die wirklich in einigermaßen naturnas Gebilde dann eingehen. Und auch wenn wir jetzt morphologisch nicht genau dieselben Strukturen sehen, die wir in der Natur in der reifen Flechte sehen, können wir doch diese Frühstadien jetzt genetisch untersuchen und können zum Beispiel gucken, welche Gene werden dann eigentlich im Pilz und in der Alge angeschaltet. Und daraus können wir dann eventuell lernen, wie die Partner das überhaupt machen, wie die zueinander finden, wie die miteinander kommunizieren, wie die erkennen, ob das jetzt eine Alge ist, die mit mir kompatibel ist oder nicht und ob das jetzt ein Pilz ist, bei dem ich bleibe sozusagen. Und das ist ja dann eigentlich ein Job, bei dem wir jetzt sind, also in die Genetik dieser schlechten Zuschauen. Man darf sich im Imke Schmitts Job nicht so vorstellen, dass alle paar Monate sie Petrischalen aberntet und wieder neu bestückt und dann zwischendurch nur wartet, sondern ganz im Gegenteil, da gibt es viel zu tun zwischendrin und für diese ganze Genomik braucht man ja immer nicht so schreklich viel Material. Jetzt guckst du ein bisschen kritisch wahrscheinlich, erzähle ich so halb Mist. Erzähl uns doch mal, wie dieses ganze junge Forschungsfeld eigentlich oder relativ junge Forschungsfeld bei Flechten jetzt so aufgestellt ist, worum es in deiner Arbeit ganz konkret geht. Also ich lach nicht. Das stimmt schon absolut mit dem wenigen Material. Bei Flächen hat man immer wenig Material. Wenn ich jetzt mit meinen Kollegen rede, die Säugetiergenomiker sind, die haben nicht so die Materialsorgen wie wir, aber lustigerweise die ersten Flächen, mit denen wir jetzt angefangen haben, genomik zu machen, sind somit die größten, die man finden kann in der Natur, also die größten Körper -Talli so ausbilden, damit wir genug DNA haben. So groß ist denn groß, wenn wir von so kleinen Dingen... Ja, das sind solche, in unserem Fall solche Nabelflechten, die wachsen auf Gestein und die größten Exemplare haben dann so zehn Zentimeter Durchmesser. Und der erste Schritt dabei ist eben die Extraktion der DNA. Wir müssen die DNA erst mal rausholen aus den Zellen und das gestaltet sich schon als sehr, sehr schwer bei den Flechten, weil da offenbar sehr viele behindernde Substanzen drin sind in so einem flechten Talus, die erst mal alle weggeräumt werden müssen, bevor man die reiner DNA vorliegen hat. funktioniert nicht, wenn ich kurz unterbrechen kann. Klassisch, wie man, wie Carola Grebe das auch im Podcast beschrieben hat, man reißen ein Stück abmatscht es durch und muss es nur noch reinigen. Dann kriegt man nichts raus, was man gebrauchen kann. Im Prinzip schon, aber das muss es nur noch reinigen, können dann auch mal vier, fünf oder sechs Reinigungsschritte sein und dabei bei jedem Reinigungsschritt macht man nicht nur die DNA reiner, sondern man verliert auch DNA. Und dann kann man manchmal mit sehr, sehr wenig nur am Ende dastehen und man braucht aber eine gewisse Menge, um dann wieder den nächsten Schritt in dieser Genomesquenzierung vorzubereiten. Und daher sind es schon echt schwierige Organismen, mit denen man genomisch arbeitet, das machen auch nicht so extrem viele Leute weltweit. Und jetzt hast du also von dieser Nabelflechte zum Beispiel mit viel Aufwand das Genom isoliert und dann, was interessiert dich daran? Also es ist einfach nur so eine Grundlagenarbeit, wie man irgendwann halt das Humangenom isoliert hat und das Genom von weiß ich nicht, Lebewesen XY oder was interessiert dich konkret in dem Wir gehen jetzt seit einigen Jahren der Frage nach, Genom? wie passen sich Organismen auf genomischer Ebene an ihre Umwelt an? Also wie können sie verschiedene Klimazonen tolerieren zum Beispiel? Und dafür eignen sich jetzt vielleicht ein ganz besonders hervorragend, weil das Organismen sind, wo sehr häufig dieselbe Art in ganz unterschiedlichen Klimazonen zu finden ist. Also so wie du es gerade beschrichtet hast von Skandinavien und auf dem Berg an Korsika Versus am trockenen Mittelmeergebiet. Genau, das ist ganz anders als bei den Pflanzen. Wenn wir in den Mittelmeerraum fahren im Urlaub, dann freuen wir uns, dass es einigermaßen exotisch wirkt dort auf uns im Vergleich zur Flora hier, weil eben die Pflanzengesellschaften ganz andere sind als die, die wir hier in Mitteleuropa vorfinden. Und es liegt natürlich daran, dass das Klima anders ist und die Anpassungen der Organismen anders sind. Und bei den Flechten hat man immer gesagt, ja, das sind Organismen, die eben andere, andere Verbreitungen haben, die können eben viel mehr Klimaunterschiede tolerieren, die haben eine viel höhere ökologische Amplitude, dass die das eben aushalten können. Und wir haben uns aber gedacht, das ist eigentlich merkwürdig, wieso sollen die das können? Vielleicht sehen wir es ihnen nur nicht an und die sind trotzdem unterschiedlich. Und dann haben wir uns solche Arten herausgesucht, die diese enorm weiten Verbreitungen haben und gefragt, wie wirken sich Unterschiede des Klimas auf das Genom aus? Und dann haben wir das zunächst mal einen Referenzgenom dieser Art sequenziert und dann haben wir Populationen in ganz Europa und entlang von Höhengradienten gesammelt, um zu schauen, welche Bereiche dieses Genoms und welche Gene sind denn jetzt eigentlich unterschiedlich, wenn man die mediterrane Zone und die kalttemperate Zone betrachtet? Und also jetzt hast du schon die Grundsatzfrage gestellt, die ihr euch gestellt habt, kann das eigentlich sein oder sieht man es ihnen nur nicht an und sieht man es ihnen nur nicht an? Und wir sehen, dass die extrem unterschiedlich sind, also mehrere hundert Gene in manchen Arten, also jetzt nur auf Gene bezogen, im Genom sind ja nicht nur Gene, also der kleinste Teil des Genoms sind Gene, da sind sehr viele noch nicht kodierende Bereiche, Genombereiche, die eine Rolle spielen, aber von der wir nicht genau wissen, welche, auch die hochgradig differenziert zwischen diesen, ich sag jetzt mal, kalt angepassten und warm angepassten Populationen und so viele Unterschiede, dass wir denken, dass wir hier schon wahrscheinlich eine Art sehen, die in der Artbildung inbegriffen ist, dass das jetzt Populationen sind, die schon so weit voneinander wegdriften genetisch, dass die wahrscheinlich sich gar nicht mehr groß miteinander mischen. Was ja die Artdefinition wäre, also eine Artdefinition, dass Individuen für die Fortpflanzung zusammenpassen, um es mal Platz zu sagen. und dann fruchtbare Nachkommen zeugen. Was schwierig ist bei den Flächen, denn auch dieser Art ist eine sich vegetativ verbreitende Art. Da fangen wir das noch erstaunlicher. Die macht niemals irgendwelche sexuellen Strukturen. Die bereitet sich immer nur durch solche kleinen Talus -Abruchstückchen aus. Und trotzdem ist die so hochgradig differenziert. Also das zeigt uns, dass hier die die Selektion ganz stark einwirkt, auch auf Organismen, die gar keine sexuelle Vermehrung und dadurch eine hohe Vermischung ihres genetischen Materials haben. Das heißt, hättest du jetzt rein, diese zwei Genome vor dir, würdest du eigentlich nicht sagen, das ist eine und dieselbe Art, sondern würdest eher sagen, das sind zwei verschiedene Sachen. Ja, es ist immer schwer zu sagen, wo soll man da als Mensch eine Art Grenze einziehen. Im Prinzip sind natürlich alles irgendwie menschengemachte Konzepte, aber ja, es sind so viele, auch funktionale Gene und auch wiederum funktionale Mutationen, die wir da sehen, also Mutationen, die einen Unterschied in der Aminosäure, die produziert wird, verursachen, so dass wir davon ausgehen, dass eben die Funktionsweise dieser Gene wirklich unterschiedlich sein muss. Worauf ich hinaus heute war noch mal dein so Flapsig dahin gesagt, das Satz vielleicht sieht man es ihnen nur nicht an, dass sie eigentlich doch was anderes sind oder im Innersten und das Genom ist ja das Allerinnerste, ja, so unterschiedlich sind. Also rein äußerlich, wenn du die Flächte siehst, als jemand die Flächten gut kennt, würdest du sagen, das ist ein und dasselbe. Aber das Genom ist so wahnsinnig unterschiedlich, je nachdem ob etwas in kälteren Klimazonen wächst oder eben in einer warmen, dass man das so eindeutig da längst nicht mehr sagen würde. Und was ihr jetzt versucht, es rauszufinden, inwiefern ist das eine genomische Anpassung an klimatische Bedingungen, ja? Und das führt uns natürlich zu der Frage, kann die eine Form relativ leicht in die andere umswitschen, wenn es um Klimaanpassungen geht oder nicht? Bist du darüber was? Ja, wir sind vielleicht noch einen Schritt davor, also wir versuchen überhaupt erst mal zu sehen, welche Bereiche im Genom sind eigentlich betroffen. Und das ist auch schon nicht so leicht zu untersuchen, weil die Flechten ja keine Modellorganismen sind, bei dem wir jetzt für jedes Gehen jede Funktion wissen. Selbst bei Modellorganismen weiß man das noch nicht. Und als Modellorganismus würde man jetzt bezeichnen die Maus oder die Bäckerhefe oder die Pflanze Arabidopsis thaliana. Das sind eben diese Organismen, die schon sehr früh und sehr lange genetisch genomisch untersucht werden. Und wenn man jetzt Glück hat und man es an Organismen interessiert, die sehr nah verwandt sind mit diesen gut untersuchten Organismen, dann kann man natürlich durch Homologien, also durch Übereinstimmungen der Gene zu diesen Modellorganismen viele Voraussagen darüber machen, welche Gene, welche Funktionen da jetzt eigentlich betroffen sind. Jetzt sind die Flechtenpilze aber überhaupt nicht nah verwandt mit der Bäckerhefe. Also das ist soweit weg wie der Fadenwurm und der Mensch im evolutionären Kontext. Und deswegen tappen wir da bei vielen Bereichen des Flechtengenoms noch relativ im Dunkeln. Wir sehen, da ist eine extrem große Differenzierung in den klimatisch unterschiedlich eingenieschten Populationen in diesem Bereich des Genoms, aber leider wissen wir nicht, was dieser Bereich des Genoms für eine Funktion hat. Und einige Sachen gibt es Gott sei Dank, da können wir eine Annotation dran schreiben. Fähnchen dieses Gehen ist für ... Und dieser Bereich sind z .B. sogenannte Biosynthese -Gene, also die Flechten machen ja viele Naturstoffe, die Pilze allgemein, und man weiß, dass in den Pilzen die Gene, die in der Naturstoff -Biosynthese involviert sind, alle geklastert vorliegen, also alle zusammen auf einem großen DNA -Stück. Und manche von diesen Genen haben Signaturen, also bestimmte Abfolgen von Aminosäuren oder den dazugehörigen Nukleotiden, die sind so konserviert, dass man die dann mit Algorithmen suchen kann. eigentlich immer ganz gleich und ihr sucht wie so ein, wie so ein Marker, ja, also kann man sich vorstellen, das ist natürlich alles irgendwie auf DNA -Ebene, aber eine Abfolge, die immer gleich ist, einfach auch wie so ein Fähnchen, das irgendwo dran hängt und sagt, Achtung, hier geht es los. Genau. Das könnt ihr suchen. Das suchen wir dann und auf diese Art und Weise können wir dann eins von den zentralen Genen in so einem Cluster finden und wenn wir das erst mal haben, können wir rechts und links gucken und können den gesamten Cluster finden. Und so könnten wir jetzt zum Beispiel die Biosyntese Cluster aus so einem Flechtenpilz gehen um, alle herausfischen und dann haben wir geguckt, sind die Cluster bei denen im Hochland eigentlich dieselben wie bei denen im Tiefland, also das sind in unserem Fall jetzt auch zwei Klimazonen und dann konnten wir feststellen, dass einige komplett fehlen in einer Klimazone und das bedeutet ja dann, dass wenn dieser Cluster aktiv ist, wovon wir ausgehen, weil die so riesig sind, dass die eigentlich evolutionär nicht erhalten bleiben würden im Genom, wenn die keine Funktion mehr hätten, dass die Populationen im mediterranen Bereich in der Lage sind, Stoffe zu produzieren, Naturstoffe, die die im kalttemperaten Bereich nicht produzieren können. Und andersherum wahrscheinlich, oder? je nachdem. Also es ging bei uns so, dass wir das einen Cluster immer präsent war im einen Klimatyp und immer fehlte im anderen Klimatyp. Und bei anderen Clustern haben wir gesehen, dass da sogenannte Deleterious Mutations, also tödliche Mutationen, also Mutationen, die den Funktionsverlust bedingen, in vielen von den essenziellen Genen drin waren, sodass wir denken, okay, der kann in dieser Klimazone, ist dieser Cluster nicht mehr funktionsfähig. Der Cluster war aber noch da, sodass wir jetzt aus der genomischen Information ablesen können, dass die eine Gruppe flechten bestimmtes Naturstoffprofil hat, was sich unterscheidet von dem Naturstoffprofil der anderen Gruppe. Aber wir können noch nicht zuordnen, welcher Biosynthese Cluster jetzt welchen Naturstoff macht. Weil natürlich hätte ich diese Frage jetzt sofort gestellt, damit man von dieser sehr theoretischen Ebene, die natürlich deintäglich Brot ist, ja, du bewegst dich da drin so völlig selbstverständlich, Genom, Cluster und so weiter auf die praktische Ebene. Was ist das denn da, was diese Flächte produziert? Ja, also das können ja wir haben von diesen antibiotisch wirksamen Stoffen gesprochen. So was kann das sein? Es können Stoffe sein, die vor Uffaulicht schützen und einiges mehr, vieles weiß man eben noch gar nicht, weil die Dinger nicht so vernünftig wachsen im Labor, kann man nicht einfach gehen da an und ausschalten und nach zwei Wochen mal gucken, was passiert ist, ja. Also sieht man vielleicht sogar was oder können wir irgendwas isolieren, ein Stoff, der nicht mehr da ist oder plötzlich doch wieder da ist, so könnte man sich dem Ganzen nähern. Du sagst es vorhin schon, auch Tapt im Dunkeln, aber wie um diese Naturstoffe geht es ja auch, also Stichwort Bioökonomie, man hat ja die Vorstellung auch künftige Medikamente vielleicht auf Basis von irgendwelchen Flächtenstoffen zu entwickeln oder so. Wie nähert ihr euch dem Ganzen und findet heraus, an welcher Stelle dieses Genom vielleicht genau für sowas interessant sein könnte, welcher bioaktive Stoff steckt nach hinter und welcher nicht. Also wie sind die Wege denn da hin? Ich habe ein Computerbild schon mit ganz vielen Buchstaben da drauf und irgendwelchen DNA -Sequenzen hin zu Anwendungsforschung. Wir haben dann zum Beispiel das Flechten genomen. Wir suchen mit diesen Algorithmen die Biosynthese -Cluster raus. Also wo sind die Fähnchen, wo geht's los, wo geht's auf oder so, oder wo ist es mittendrin? Genau, wir finden dann zwischen 15 und 80 solcher Cluster in einem Genom. Und jetzt sehen diese Cluster alle ein bisschen unterschiedlich aus. Wir können anhand der Gene, die da drin sind, schon ein bisschen was über das Molekül, was hinterher synthetisiert wird, sagen. Also beispielsweise gibt es immer ein großes Signaturgen in diesen Clustern, das kann zum Beispiel einer Polyketizynthase sein. Das ist jetzt allen Zuhörenden wahrscheinlich gar nichts. die aromatische Substanzen, also das sind diese So was wie Benzol -Ringe, also Puh, da muss man jetzt echt schon ein bisschen was ergenächtigen. Ja, organische Chemie, diese ... Chemiewissen zurückbuddeln aus Klasse, weiß ich nicht, 10 oder so. genaue Substanzen, die so aus solchen Ring -Systemen bestehen, da wissen wir, dass Ringe oder Ketten oder Ringe mit Seitenketten und je nachdem, wie das Molekül hinterher aufgebaut ist oder wie das Molekül aufgebaut ist, ist schon in etwa reflektiert, auch in der Art, wie der Gencluster aussieht, so dass wir da schon ein bisschen sortieren können und sagen können, okay, wenn wir in diesem Cluster eine Polikitätssyntase finden, die eine reduzierende Domäne hat, dann wissen wir, das Molekül hat eine Reduktion erfahren. Das heißt, da fehlt irgendwo eine CH -Gruppe oder so was. Das heißt, aus diesem Grund sind eben diese Genaue auch so interessant. Wir könnten die ja rein theoretisch aus jeglichem Organismus isolieren und dann in Organismen, die man besser im Labor Hand haben kann übertragen und von diesem Organismus in Masse produzieren lassen durch Heterologe -Expressionen. einfach Biotechnologie, ihr nehmt euch eine Hefe oder irgendein anderen Modellorganismus, mit dem das halt super funktioniert, der sich wahnsinnig gut im Labor halten und vermehren lässt und so implantiert das Gen, in dessen Genom klassische Gentechnik und Last das dann mal machen und dann produziert halt dieser Organismus, was auch immer das ist, die Hefe, diesen Biostoff, den somit sie vielleichte produziert hätte im besten Fall. Klingt jetzt alles ein bisschen sehr einfach, manchmal ist es nicht so einfach, aber so das wäre unterm Strich das, was ihr versuchen würdet. Das würde man sich wünschen. Ja, das können wir auch gar nicht selber. Also da muss man dann schon mit Spezialisten in der Biotechnologie zusammenarbeiten. Und das ist auch sehr schwierig. Also das hat mit Flechtengenen noch nicht besonders durchschlagenden Erfolge gegeben. Also, die werden da eingebaut und entweder passiert gar nichts oder der Organismus verträgt das nicht, aber er produziert einfach nicht dieses Geilenstoff. erwartet ist, was ganz anderes, das ist auch schon passiert. Beispielsweise wurde aus dieser Pseudewernjaffo furazia ein Gen, ein Cluster ausgewählt und ich bin mir ziemlich sicher, die Autoren dieser Studie hatten den Hauptinhaltsstoff dieser Flechte vor Augen. Das ist diese eine ... Welche ist das jetzt? Die an dem Holzstückchen. Die an dem Holzstückchen. Aber die auch für die Parfüm und Industrie interessant ist. Und die haben dann diesen Cluster übertragen in einen anderen Pilz, der viel schneller wächst im Labor und konnten dann die Synthese eines Flechtenstoffs nachweisen, was schon mal gigantisch war. Also das ist erst 2001 erschienen, dieses Paper ist wirklich noch nagelneu diese Erfolge, die da erzielt wurden. Es wird nämlich schon lange, lange probiert. Und interessanterweise ist das aber ein Flechtenstoff, die Lekanorsäure, die von dieser Flechter in der Natur überhaupt niemals produziert wird, also nie nachgewiesen wurde. Und was macht das? Was macht dieser Stoff? Was macht diese Säure? kann man das so sagen? In der Flechte wissen wir es nicht ganz so genau, was die da macht. Zufällig haben wir jetzt diesen Stoff auch mit Kollegen am Fraunhofer -Institut hier in Frankfurt mal auf seine Bioaktivität untersucht und da wirkt ganz toll gegen bestimmte Krebslinien zum Beispiel. Also der hat eine hohe Bioaktivität, aber was der jetzt in der Flechte macht, wissen wir nicht. Und ist es dann eigentlich mit diesen bioaktiven Stoffen dann doch so ein bisschen Versuch und Irtu? Also ihr wisst, wo die Cluster sind und dann geht man einfach los und probiert das in anderen Organismen sich ausbilden zu lassen und guckt mal, wie es wirken könnte. Also wie macht man das denn herauszufinden, dass es gegen Tumoren hilft? Wird's einfach mal auf Tumorzellen draufgeschmissen? So? Versuchen, Irtu -mäßig? Also muss jetzt wirklich so ein Nahriv fragen. Also jetzt erst mal im ersten Schritt, wenn wir jetzt wirklich 80 Cluster finden, dann können wir nicht einfach alle durchprobieren. Das ist viel zu viel Aufwand, um überhaupt die Funktion eines Einzelnen nachweisen zu können. Das heißt, wir müssen vorher eingrenzen, welche sind denn die Interessanten für uns. Und das weiß jemand wie du dann einfach. Und dazu eine Methode, die jetzt immer besser und immer feiner eingestellt ist, ist so eine phylogenetische Vorsortierung dieser Sequenzen. Also man nimmt sich aus einem Gen einen konservierten Bereich, also das heißt ein Bereich, der auch für die Auffindung dieser Gene im Genom verwendet wird, also mit einer eher einheitlichen Sequenzabfolge. Und man stellt alle diese Bereiche untereinander und dann, das nennt man Alignment, also eine Aufstellung dieser Sequenzen, sodass die Homologenbereiche alle untereinander stehen. Und dann baut man mithilfe von Computerprogrammen daraus phylogenetische Stammbäume. Und dann gruppiert dieses Programm die ähnlichen Zusammen. Ja, dann ist da ein Stammbaum, wo jetzt, als wären es nahverwandte Arten, kommen dann die nahverwandten Bio -Synthese -Gene alle zusammenzustehen. Und wir können jetzt Bio -Synthese -Gene aus Aspergillus oder Pinnizilium -Arten, von denen die Funktion bekannt ist, die werfen wir mit da rein in dieses Alignment und dann können wir sehen, ach, ein ganz ähnliches hat die Flächte ja auch. Gut, das ist nicht mehr... Wir reden noch immer über DNA, oder? Über wen? Über DNA. Das heißt, ihr guckt einfach, wo gibt es DNA -Stücke, die Dänen, die wir kennen, also zum Beispiel die, die für Peninsulaen kundieren, um es jetzt mal ganz platz zu sagen, ähnlich sehen. Man hätte dann so einen phylogenetischen Stammbaum mit solchen Kladen von Gruppen. große Grafiken letztlich, die da rauskommen und da stehen dann so wie Buchstaben abfolgen untereinander oder wie sieht das aus? Nee, am Ende steht dann, also das sind, das ist wie so ein sich verzweigender Stammbaum, wie auch ein Familienstammbaum, sieht das aus und wie beim Familienstammbaum gibt es dann Nahverwandte, die bilden eine Familie, Bio -Synthese -Gener. Es geht nicht um Verwandtschaft der Flechten, sondern es wuscht egal, wo diese Flechte ist, wie sie aussieht, wie sie lebt. Sondern um Verwandtschaft der Gene, die für bestimmte Stoffel kuddieren könnten. Wir wissen inzwischen, dass nahe Verwandte auch häufig ähnliche Substanzen dann produzieren. Und so können wir dann mit solchen phylogenetischen Stammbäumen etwas besser sortieren, welche von diesen Clustern sind schon bekannt in ihrer Funktion und welche machen noch völlig unbekannte Naturstoffe. Dann können wir speziell nach solchen zum Beispiel suchen. Oder wir wollen gerade von den Bekannten in anderen Arten noch mehr finden, dann können wir die auf dieser Art auch besser finden und besser priorisieren, wenn wir so eine lange Liste von gehen da haben. Also Stichwort Antibiotika, wenn wir jetzt beim Penicillin einfach mal bleiben, weil es so ein bekanntes Beispiel ist, könntet ihr hingehen und gucken oder euch die Liste rausschmeißen lassen, die verwandt sind mit, weiß ich, Penicillium oder so, oder die zum Penicillin -Kodieren gehen, oder gehen nennen und dann einfach probieren die Stoffe, wenn man sie dann woanders herstellen lassen kann in einem anderen Organismus, wie sie wirken. Also man könnte sie auf bestimmte Bakterien rausschmeißen. Und mal gucken, was passiert. Oder wir machen so, dass die Substanzen, die von Flechten ja sowieso bekannt sind, also von Flechten kennen wir über 1000 Inhaltsstoffe sowieso schon. Das ist eine der Organismengruppen, die schon seit hunderten von Jahren auf Sekundärstoffe untersucht werden und daher ganz gut bekannt sind eigentlich. Nur ja nicht genomisch, ne? Nur nicht genomisch. Und es ist so, dass man pro Individuum vielleicht so fünf, sechs, auch mal zehn verschiedene Naturstoffe hat, aber im Genom finden wir viel, viel, viel mehr Gene, die für Naturstoffe kodieren. Das heißt, wir übersehen eine ganze Menge. Wenn wir jetzt aber einen Naturstoff haben, den wir wirklich isolieren können aus der Flechte, dann kann man versuchen, den in möglichst reiner Form zu erhalten und dann unterwirft man den solchen Bio -Essays. Das machen wir jetzt auch nicht in unserer Arbeitsgruppe, aber dann in Kooperation. Und dann hat man solche Standard -Essays, wo es bestimmte Erreger gibt, bestimmte Bakteriensorten beispielsweise und da wird dann wirklich einfach dieser Stoff zugegeben in unterschiedlichen Konzentrationen und dann wird beobachtet, hat das jetzt eine Wirkung oder nicht? Oder verschiedene Krebszelllinienarten hat das eine Wirkung oder nicht und besonders gut aus pharmakologischem Interesse ist es natürlich, wenn dieser Stoff sich gegenüber normalen Körperzellen neutral verhält, aber eben gegenüber Pathogenen oder Krebszellen eine starke Wirkung. Was glaubst du denn, als jemand, die sich jetzt seit 25 Jahren genau damit auseinandersetzt, ist das Potenzial des Ganzen? Also wenn es keins gäbe, würdet ihr es nicht machen, das ist schon klar, und du hast jetzt gerade gesagt, so mehr als 1000 Stoffe gibt es da irgendwie. Ich weiß, es ist ganz schwierig in die Zukunft zu gucken und irgendwelche Vorhersagen zu treffen und so, aber worauf würdest du denn hoffen oder was treibt so deine Arbeit an, vielleicht auch mit einem Zeithorizont versehen, was es realistisch, dass ihr rausfinden könntet? Ich bin wirklich erstaunt über die Geschwindigkeit, die die genomische Forschung jetzt aufnimmt. Es ist völlig undenkbar noch vor einigen Jahren, dass wir in dieser Form Genome produzieren können und es wird immer schneller und die Vergleichsmöglichkeiten werden natürlich immer mehr. Je mehr Genome zum Vergleich wir vorliegen haben, desto feiner können wir das einzelne Genom untersuchen, weil eben diese Annotationen immer besser werden und weil natürlich gleichzeitig auch immer mehr bekannt wird über andere experimentelle Forschung über Funktionen einzelner Genombereiche. Und gerade in diesem Bereich Biosynthese -Gene kann ich mir eine sehr, sehr hohe Anwendungsmöglichkeit vorstellen, weil das Ganze nämlich so nach Baukastensystem funktioniert. Weil eben bestimmte chemische Bindungen werden von bestimmten Genen gemacht. Und manchmal können es unterschiedliche Gene sein, die die gleiche Art von chemischer Bindung erzeugen. Und wenn man diese dann einzeln rausschneiden kann aus Genom, neu zusammensetzen kann und Heterolog exprimieren kann, auf anderen Organismus ausbilden lassen kann. Kann man eben auf diese Art und Weise sozusagen wie mit Lego ganz neue Strukturen zusammensetzen? Genom Lego. Ist das eigentlich dein Job? Hättest du dich so vorstellen müssen? Ja, also nicht nur Flechten. Auch in Bakterien ist das Ganze noch einfacher, da wird das Ganze gerade eigentlich erforscht. Aber das Grundmaterial, die Legosteine selbst, die können wir richtig schürfen aus den Genomen, auch von eben nicht so gut handhabbaren Organismen wie den Flächen. Macht ihr das eigentlich nur mit herkömmlicher Computertechnik oder mit KI? Also wenn du jetzt sagst, diese ganzen Stammbäume und es wird gesucht nach diesem und jedem, was ist sich ähnlich auf einer bestimmten Ebene und es wird so gruppiert und alles Mögliche, da denkt man ja sofort an, zack, das ist die KI. Jetzt bleiben wir mal beim Beispiel dieser Biosyntese -Gene, da ist es so, wir suchen ja nach diesen konservierten Markaregionen. Also Stücke, die immer gleich sind. Fähnchen dran. Weise findest du natürlich nur das, was du schon kennst und jetzt habe ich Kollegen, die jetzt auch Ansätze dazu machen, wie wir auch die Dinge finden können, die Bio -Synthese -Funktion haben, die wir aber noch gar nicht gut kennen. Also wo so eine Dove KI, naja, oder ist das schon KI? Das ist natürlich schon KI, dann wenn wir über über ganz ist nicht wirklich mein Gebiet, aber wenn wir über vielleicht über Funktionen, die wir aus anderen Bereichen des Genom -Kennens, wo wir aber Rückschlüsse ziehen, das müsste eigentlich auch in der biosyntese Funktion eine Rolle spielen, dann sozusagen speziell danach suchen und wenn wir was finden, dann natürlich unsere Algorithmen mit diesen Sequenzen trainieren, damit die dann weiter weiteres finden und dieses ganze Gebiet das explodiert. Also da gibt es neue Versionen, die saß Software praktisch monatlich, die dann immer mehr und mehr finden, also wie die Anzahl der Referenzgenome steigt, so steigen auch diese Datenbanken und diese Möglichkeiten dieser Software überhaupt fündig zu werden. Jetzt hast du dich vorhin nicht so richtig eingelassen auf meine freche Frage nach der anwendungsnahen Zukunft sozusagen, aber ja schon in Aussicht gestellt, dass es da möglicherweise vieles gibt, was es sich auf jeden Fall zu erforschen und ob es dann irgendwann in der Anwendung handelt, weiß man ja erst mal noch nicht. Gleichzeitig ist es so, dass auch dich fort Klimawandel schlechten es nicht so leicht haben und viele auch tatsächlich vom Aussterben bedroht sind. Das ist jetzt nicht so ein Aussterben wie von irgendeiner großen Säugetierart, was wir so ohne Weiteres sehen und mitkriegen würden. Aber im Hinblick auf diese Erforschung der bioaktiven Stoffe gehen halt einfach auch möglicherweise schneller, als man denkt, gerade in Mitteleuropa, Dinge verloren. Also die Ursprungsorganismen, die irgendwas bilden, gibt es vielleicht nicht mehr. Sag mal irgendwie so eine Hausnummer, was das jetzt bedeutet. Also wenn man liest Flechten gehören zu den am meisten bedrohten Arten vom Klimawandel, hört sich es jetzt erst mal irgendwie einerseits dramatisch an, andererseits denkt man wahrscheinlich okay mit den Flechten. Aber was bedeutet das denn? Ich kann nicht, ob man das unbedingt so sagen kann, dass es die am meisten bedrohten Arten sind. Die Flechten sind durch viele Dinge bedroht. Und die eine Sache, die besser geworden ist, ist beispielsweise die Luftverschmutzung durch saure Substanzen. Andere Dinge sind wesentlich schlechter geworden für Flechten. Und das ist die Verschmutzung der Umwelt durch Überdüngung. Und das ist nämlich auch eine Katastrophe für viele Flechtenarten. Da die ja als Organismus darauf eingestellt sind, in extrem nährstoffarmen Umgebungen gut auszukommen, die können ja ihre Nährstoffe sozusagen sich selbst produzieren, reagieren die unheimlich empfindlich auf Eintrag von Nitraten. Nährstoffen zugestüttet werden, um es mal sozusagen... Und wenn wir jetzt Veränderungen in der Flechten -Vegitation sehen, die mit der Industrialisierung zum Beispiel kommen, dann ist es eben auch der Landnutzungswandel, der sehr wahrscheinlich für die Flechtenverbreitung, die Flechendiversität, höheren Einfluss hat als der Klimawandel im Moment. Und das schlimmste Artensterm und der schlimmste Artenrückgang kommt durch diese Verschmutzung durch Landwirtschaft und Eintrag von Substraten in die Umwelt durch Menschen zustande. Da vielleicht als letzte Frage, also wir haben gesagt, zig Tausende Arten gibt es auch 1 .700 in Deutschland und so. Und du hast auch gesagt, manche wachsen krustig und andere wachsen eher so kleine Sträuche oder sowas. Es gibt welche, die sind total bunt, also knallgelb oder knallorange. Es gibt natürlich diese gräulichen und wachsen langsam und so. Hast du eine Lieblingsflächte? Habe ich eigentlich gar nicht. Oder gibt es eine, von der man mal gehört haben sollte aus deiner Sicht, weil sie einfach was besonders Cooles kann? Weiß ich nicht. kann ich eigentlich nicht sagen. Was ich feststelle ist, dass, wenn Menschen erst mal sensibilisiert dafür sind, dass auf allen Oberflächen eigentlich Flechten vorkommen können, dass die meisten dann sehr erstaunt darüber sind, dass man praktisch täglich Flechten sieht, egal wo man ist, ob man durch die Stadt läuft und ob es auf natürlichen Oberflächen ist oder sogar auf künstlichen Oberflächen, wenn die nur lange genug in der Natur rumstehen, beispielsweise Straßenschilder, dann wachsen da Flechten drauf. Und wenn man nur genau guckt, dann sind die eben da. Und manchmal sieht man sogar so interessante Sachen wie Straßenschilder, auf denen die vielleicht zum Beispiel zweifarbig sind, eine Beschriftung und ein Hintergrund. Und dann wächst auf der Beschriftung, wachsen andere Flechten als auf dem Hintergrund. Und das ist ganz eindeutig zu sehen und das finde ich einfach unheimlich faszinierend. Also es kann mit solchen Sachen wie pH -Wert oder irgendwelchen Substrateigenschaften natürlich zusammenhängen. Das würde ich eigentlich gerne so als Idee in die Welt setzen zu gucken, wo man die Flechten sieht, weil die meisten Menschen finden, dass dann doch ganz schön erstaunlich, wo diese Organismen überall zu finden sind. Setzen Sie Ihre Flechtenbrille auf, ruftImke Schmitt zum Schluss und gehen Sie mal mit offenen Augen durch die Landschaft oder auch durch die Stadt. Sie werden vielleicht überall sehen und vielleicht jetzt ein bisschen mehr im Kopf haben, was das auch für spannende Organismen darf ich nicht sagen. Aber für spannende, was darf ich denn sagen? Symbiosen? Symbiosen sind. Ganz herzlichen Dank, im Geschmitt, dass du da warst. Dankeschön. Ich bedanke mich auch bei Ihnen, liebe Zuhörerinnen, für Ihre Zeit und Ihr Interesse. In den Infos zu dieser Folge verlinken wir Ihnen, ein paar kleine YouTube -Filme zu flechten. Das Ganze finden Sie wie immer auch unter www .senkenberg .de .erdfrequenz. Wenn Sie mehr hören wollen und in puncto Genom -Analyse jetzt auf den Geschmack gekommen sind, dann empfehlen wir die Erdfrequenzfolge Nummer 20 mit Karola Grewe. Sie leitet das Genomiklabor bei Senkenberg und erzählt nochmal eine ganze Menge darüber, wie das so funktioniert. Die nächste neue Folge erscheint in einem Monat. Mein Name ist Susanne Schädlich. Ich freue mich, wenn Sie auch dann wieder dabei sind. Sie wissen ja, wenn Sie uns abonnieren, erhalten Sie die nächste Folge immer sofort und automatisch auf Ihr Gerät. Also bis zum nächsten Mal bei Erdfrequenz. Tschüss und machen Sie es gut!