Schwule Hefe

Matthias Gräbner 13.08.2009

Der Hefepilz Candida albicans vermehrt sich auch durch gleichgeschlechtlichen Sex

Candida albicans ist von ziemlich opportunistischer Natur. Der Hefepilz siedelt, wo immer er ein schattiges Plätzchen findet. Bei drei von vier Menschen findet er sich – in Mund und Rachen, im Genitalbereich, im Verdauungstrakt oder auf Fingern und Zehen, auf jeden Fall aber oberflächlich, dafür sorgt die natürliche Immunschranke. Dabei stören sich Wirt und Pilz nicht, solange es dem Menschen gut geht. Lässt allerdings aus irgendeinem Grund das Immunsystem in seinem Eifer nach, verursacht Candida albicans hässliche Infektionen, die unter dem Begriff Kandidose zusammengefasst werden.

Allerdings werden dem Hefepilz auch regelmäßig Krankheiten untergeschoben, für die er bisher nicht systematisch als Verursacher identifiziert wurde. Eine vermutete Infektion im Verdauungstrakt etwa wird oft für alle möglichen Probleme verantwortlich gemacht und mit einer Anti-Pilz-Diät bekämpft, für deren Wirkung es bisher keine Nachweise gibt.

So weit jedenfalls, was Mediziner über den Hefepilz wissen. Biologen ist Candida albicans ein interessantes Studienobjekt. Da wäre zunächst mal seine Formenvielfalt. Candida kann aus einzelnen Zellen bestehen, die vier bis zehn Mikrometer groß sind. Er kann Zellketten ausbilden, so genannte Pseudomyzele, aber auch echte Hyphen – das sind die fadenförmigen Zellen, aus denen das gesamte Myzel aller Pilze besteht. In schlechten Zeiten überwintert er mit Hilfe von Dauersporen, so genannten Chlamydosporen (die nichts mit den Chlamydien zu tun haben – das ist eine Bakterien-Ordnung).

Und schließlich kann Candida albicans auch noch längliche Zellen ausbilden, die durch Sprossung entstehen – man nennt sie Blastokonidien. Damit wären wir auch schon beim spannendsten Teil der Geschichte, denn in jüngster Zeit haben sich einige interessante Details aus dem Sexualleben von Candida albicans offenbart. Und das ganz ohne Bildzeitung, Paparazzi und Internet. Zunächst hatte man den Pilz nämlich für asexuell gehalten, nur der Vermehrung durch Sprossung fähig, über die schon erwähnten Blastokonidien.

Man rechnete ihn deshalb auch zu den Fungi imperfecti – Pilzen eben, für die bisher keine Phase der sexuellen Vermehrung bekannt ist. Die Wissenschaft hat ihn aus dieser trüben Lage inzwischen zu seinem Glück befreit – der Pilz benutzt offenbar auch geschlechtliche Mechanismen für den Austausch genetischen Materials. So soll er sich insbesondere besser an stressende Bedingungen anpassen können.

Zwei Paarungs-Strukturen (jeweils linkes Bild), die sich während gleichgeschlechtlicher Vermehrung bei Candida albicans gebildet haben. Der Paarungsvorgang führt zur Bildung der hier sichtbaren Zygoten-Strukturen, die aus zwei Zellen desselben Paarungstyps geformt wurden. Dass tatsächlich eine Verschmelzung von Zellkernen stattfand, ist an den Fluoreszenz-Mikroskopbildern erkennbar: Während die Ursprungskerne nur entweder rot oder grün fluoreszierten, bildet das Ergebnis grün (mittlere Spalte) und rot fluoreszierende Eiweiße (rechte Spalte) aus. Bild: Richard Bennett und Kevin Alby. (Bild vergrößern)

Nun involviert sexuelle Vermehrung bei den meisten Organismen die Anwesenheit zweier verschiedener Geschlechter, die ein Paar unterschiedlicher Keimzellen produzieren. Hefen machen es sich dabei normalerweise nicht ganz so kompliziert: Sie produzieren Zellen unterschiedlicher Paarungstypen – gewissermaßen männliche und weibliche Zellen, die dann verschmelzen. Die Bier- oder Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae geht hierbei besonders kreativ vor – von zwei aus der Teilung einer Mutterzelle hervorgegangenen Zellen wechselt einfach eine den Paarungstyp, beide verschmelzen dann unter dem Einfluss von ihnen produzierter Paarungspheromone und der normalerweise am Anfang stehende Prozess der Meiose folgt zum Schluss. Die Bäckerhefe ist damit praktischerweise selbstbefruchtend.

Ein ähnliches Modell scheint nun auch Candida albicans zu verfolgen, wie Forscher in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature schreiben. Den Pilzzellen fehlt die Fähigkeit, ihren Paarungstyp zu wechseln. Deshalb gibt es nur eine Alternative: hier verschmelzen Zellen desselben Paarungstyps miteinander. Die Ursprungszelle teilt sich dabei in zwei Zellen gleichen Typs. Sind nun zufällig Zellen des gegensätzlichen Typs anwesend, produzieren diese genug stimulierende Pheromone, um die Verschmelzung in Gang zu setzen. Alternativ kommt als Ursache auch der Verlust eines bestimmten Eiweißes in Betracht. Die Forscher vermuten nun, dass der Wechsel der Reproduktionsart etwas mit der Pathogenität der Pilze zu tun haben könnte – evolutionär müsste nämlich eine derartige gleichgeschlechtliche Vermehrung zu Inzucht und Gleichförmigkeit in der Population führen.