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Lexikon der Biologie: Anhydrobiose

Anhydrobiose [von griech. anhydros = wasserlos, biōsis = Leben], Fähigkeit von Tieren, Pflanzen, Flechten und Pilzen, Phasen nahezu vollständiger Austrocknung zu überdauern und nach Wiederzufuhr von Wasser die ursprünglichen Lebensfunktionen wieder aufzunehmen. Beispiele sind viele Kleintiere der Bodenfauna (Bodenorganismen; z. B. Fadenwürmer), zahlreiche Niedere Pflanzen, insbesondere Moose oder z. B. der Moosfarn Selaginella lepidophylla ("Auferstehungspflanze"; Moosfarngewächse), und wenige spezialisierte Höhere Pflanzen ("Wiederauferstehungspflanzen", z. B. das Braunwurzgewächs Craterostigma plantagineum). Bei Samen, Pollen und Sporen ist die Anhydrobiose ein regulärer Abschnitt der Entwicklung zur Ausbreitung und Überdauerung. Der Übergang in den Zustand der Anhydrobiose muß generell relativ langsam erfolgen, um die Revitalisierung zu gewährleisten. In dieser Phase werden große Mengen an Trehalose (Niedere Pflanzen, Flechten, Pilze, Tiere), Saccharose (Samen, Pollen, anhydrobiotische Höhere Pflanzen) oder spezifische Proteine (z. B. bei Craterostigma plantagineum) synthetisiert. Diese Schutzmoleküle Trehalose und Saccharose stabilisieren während der Dehydratisierung Proteine und Membranen, die ansonsten irreversibel geschädigt werden würden. Dies konnte auch in vitro demonstriert werden. Die Fähigkeit zur Anhydrobiose scheint somit weitgehend von der Fähigkeit zur Synthese dieser beiden Zucker während der Phase der Austrocknung abzuhängen. Die schützende Wirkung dieser beiden Moleküle auf Membranen beruht sehr wahrscheinlich auf der Bildung von Wasserstoffbrücken (Wasserstoffbrücke) zu den polaren Gruppen der Phospholipide (Wasserersatz-Hypothese). Hierdurch werden eine gegenseitige Annäherung und Einengung der Beweglichkeit der Phospholipide verhindert. Die Membranen werden damit bei Wasserentzug stabilisiert, und es wird ein Übergang von der Flüssigkristall-Phase in die Gel-Phase verhindert. In der Gel-Phase neigen Membranproteine zu irreversibler Aggregation – verbunden mit Funktionsverlust. Auch die Rehydratisierung von Membranen im Gel-Zustand wäre mit irreversiblen Schädigungen verbunden. Die Schutzwirkung von Trehalose und Saccharose auf Proteine dürfte auf einem vergleichbaren Mechanismus, d. h. Ersatz der Hydrathülle und Verhinderung der Strukturänderung und Aggregation, beruhen. Die Rolle der in Höheren Pflanzen, z. B. Craterostigma plantagineum, induzierten Proteine für die extremste Form der Trockenresistenz, die Anhydrobiose, ist dagegen noch unklar. Möglicherweise übernehmen hierbei diese Proteine teilweise die Funktion des Ersatzes der Hydrathülle von Membranen und Proteinen und tragen so zur Stabilisierung der zellulären Stukturen bei. Anabiose, Austrocknungsfähigkeit, Dauerstadien.

M.H.

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