18.10.12

Hilfreiche Natur

Pilze bauen Schadstoff im Boden ab

Mit gleich mehreren nützlichen Eigenschaften helfen diverse Pilzarten dort weiter, wo Bakterien an ihre Grenzen stoßen.

Von Kerstin Viering
Foto: O.Diez/WILDLIFE
Austernseitling
Der Austernpilz wächst im freiland überwiegend an Laubbäumen

Leipzig. Austernpilze werden in vielen Kochbüchern wegen ihres "feinen Kalbfleischgeschmacks" gelobt. Kein Wunder also, dass sie zu den beliebtesten und am häufigsten kultivierten Speisepilzen überhaupt gehören. Lukas Y. Wick und seine Kollegen vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig interessieren sich allerdings nicht aus kulinarischen Gründen für die Delikatesse mit dem wissenschaftlichen Namen Pleurotus ostreatus. In ihrer Sammlung wächst die Küchenspezialität gleichberechtigt neben Schimmelpilzen und den Erregern von Pflanzenkrankheiten. Denn die Wissenschaftler betrachten die Welt der Pilze aus einem ungewöhnlichen Blickwinkel. Für sie sind das alles potenzielle Helfer im Kampf gegen Schadstoffbelastungen in der Umwelt. "Pilze haben viele Talente, die zum Abbau von giftigen Chemikalien beitragen können", sagt Lukas Wick. "Dieses Potenzial wird bisher noch zu wenig genutzt."

Wenn lebende Helfer für die Sanierung belasteter Böden oder Gewässer gesucht sind, fällt die Wahl bisher meist auf Bakterien. Denn unter diesen Mikroorganismen gibt es etliche, die einen ungeheuren Appetit auf Schadstoffe entwickeln. Sie ernähren sich zum Beispiel von Erdölbestandteilen und dem krebserregenden Benzol und wandeln diese Substanzen dabei in harmlosere Verbindungen um. Zwar sind auch viele Pilze durchaus in der Lage, problematische Verbindungen zu zersetzen. Nur wachsen sie oft langsamer, arbeiten weniger effizient oder stellen höhere Ansprüche an ihre Umwelt als Bakterien. Deshalb waren sie als Entgiftungsmitarbeiter bisher weniger gefragt. "Es gibt allerdings Situationen, in denen die Bakterien an ihre Grenzen stoßen", sagt Lukas Wick. "Und dann können die Pilze ihre Stärken ausspielen."

So haben Bakterien im Boden oft Schwierigkeiten mit Substanzen, die sich nur schlecht in Wasser lösen. Dazu gehören zum Beispiel die polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK), die in Kohle und Erdöl vorkommen und bei praktisch allen Verbrennungsprozessen frei werden. An viel befahrenen Straßen kann das Erdreich ebenso damit belastet sein wie an Flughäfen und in der Umgebung von alten Gaswerken. Und da etliche dieser Verbindungen als krebserregend gelten, wäre man sie dort sehr gern wieder los. Es gibt im Boden auch durchaus Mikroben, die diese Chemikalien abbauen können. "Das Problem ist nur, dass diese Bakterien die Substanzen oft gar nicht erreichen", sagt Lukas Wick. Denn die kaum löslichen PAK heften sich an Bodenpartikel. Dort aber kommen die Bakterien nicht hin, weil sie sich nur in Wasser oder in dünnen Flüssigkeitsfilmen aufhalten können. Zwischen ihnen und ihrer Schadstoffnahrung liegen Barrieren aus Luft.

"Pilze haben mit solchen Hindernissen dagegen kein Problem", erläutert Lukas Wick. Viele dieser Organismen durchziehen das Erdreich nämlich mit einem weitläufigen Geflecht aus feinen Fäden, die Mikrobiologen Hyphen nennen. Diese nur wenige Tausendstel Millimeter dicken Strukturen wachsen sowohl im Wasser als auch in der Luft und dringen noch in die feinsten Bodenporen. In einem einzigen Gramm Boden finden sich mitunter bis zu zehn Kilometer Pilzfäden. Zusammen bilden diese Hyphen gewaltige Netzwerke, die sich über etliche Quadratkilometer erstrecken können. Pilze sind damit nicht nur die größten Lebewesen der Welt. Möglicherweise stellen sie im Erdreich auch eine wichtige Infrastruktur bereit, zeigen verschiedene Experimente der Leipziger Forscher.

So bilden die feinen Fäden eine Art Autobahnnetz, auf dem Bakterien bequem durch den Boden reisen. An den schleimigen Oberflächen der Hyphen kommen sie nicht nur leicht voran, sie können auch problemlos die Luftbarrieren zwischen zwei wassergefüllten Poren überwinden. Doch nicht nur Mikroorganismen, sondern auch Schadstoffe nutzen die Pilzgeflechte als Reiserouten. Gemeinsam mit britischen Kollegen von der Lancaster University hat das Team um Lukas Wick nachgewiesen, dass Phenantren und verschiedene andere PAK durch die Zellwände ins Innere der Hyphen eindringen. Je kleiner die Schadstoffmoleküle sind, umso besser klappt das. Im Inneren werden die Verbindungen in kleine Bläschen eingeschlossen und aktiv durch das weite Netzwerk gepumpt. Dabei kommen die Schadstoffe 10- bis 100-mal so schnell voran wie durch einfache Diffusion. Und sie überwinden auch problemlos die Luftbarrieren auf ihrer Wanderstrecke. "Pilzgeflechte sind also nicht nur Autobahnen für Bakterien, sondern auch Pipelines für Schadstoffe", resümiert Wick.

Wenn aber sowohl die Bakterien als auch deren Schadstoff-Mahlzeiten in Bewegung kommen, finden beide womöglich besser zusammen. Ein gezielter Einsatz von Pilzgeflechten könnte also den Abbau von PAK und vielleicht auch von anderen wasserunlöslichen Schadstoffen beschleunigen. "Das wird allerdings nur klappen, wenn man die richtigen Pilze und Bakterien kombiniert", sagt Lukas Wick. Manche Arten dieser Organismen kommen einfach nicht miteinander aus oder hemmen einander sogar gegenseitig.

Deshalb suchen die Forscher nun nach passenden Partnern für ihr mikrobielles Schadstoffbeseitiger-Team. Auf einem mit Ölbestandteilen belasteten Gelände testen sie nicht nur, welchen Einfluss die fadenförmigen Autobahnen und Pipelines auf den Schadstoffabbau haben. Wick: "Wir wollen auch wissen, welche Pilze und Bakterien dabei zusammenarbeiten und was die besten Bedingungen dafür sind."

Wenn es um die Beseitigung von Schadstoffen geht, sind Pilze aber nicht nur als Autobahn- und Pipeline-Konstrukteure interessant. Sie besitzen auch selbst einen reich bestückten Werkzeugkasten voller Enzyme, die verschiedene Substanzen abbauen können. Das kann vor allem für die Beseitigung von Schadstoffen interessant sein, die in der Umwelt nur in geringen Konzentrationen vorkommen. Dazu gehören zum Beispiel Rückstände von Medikamenten, die über die Toilettenspülungen ins Abwasser geraten. Kläranlagen können gegen diese Substanzen bisher nur wenig ausrichten. Also landen beispielsweise die Hormone aus unzähligen Antibabypillen im nächsten Fluss. Vielleicht könnten hier entsprechende Pilze zum Einsatz kommen.

Von einem raten die Wissenschaftler ab: Speisepilze an belasteten Standorten zu sammeln. Denn auch wenn Pilze viele Schadstoffe abbauen können, lagern sich andere in ihren Fruchtkörpern ab - das, was wir umgangssprachlich als Pilz bezeichnen. Und essen.

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