Die chemische Zusammensetzung von Flechten hängt von der Grundlage (Substrat) ab, auf der sie wachsen. Auf diese Weise passen sich Flechten an widrige Bedingungen an – wie beispielsweise einen hohen Säuregehalt (niedriger pH-Wert) oder das Vorhandensein giftiger Metalle. Eine neue Eigenschaft dieser Organismen wurde von Biologen der Ural Federal University (UrFU) entdeckt, die mehr als 740 Flechtenarten untersuchten. Proben wurden von Felsen und Bäumen (Fichte, Kiefer, Birke, Erle, Espe, Pappel) gesammelt. Die Forschungsergebnisse wurden in veröffentlicht Grenzen im Wald und globaler Wandel.
Wie die Biologen der Ural Federal University erklären, haben Flechten, die auf Substraten mit unterschiedlichen chemischen Eigenschaften wachsen, ein unterschiedliches Spektrum an Sekundärmetaboliten. Sekundäre Stoffwechselprodukte sind eine Art „biochemisches Werkzeug“, mit dem sich die Flechte unter Stressbedingungen verteidigt und überlebt. Sowohl Tiere als auch Pflanzen haben Primärmetaboliten, während nur Pflanzen Sekundärmetaboliten haben. Um Schutz zu finden, laufen Tiere weg und Pflanzen produzieren eine Reihe von Sekundärmetaboliten, die ihnen schützende Eigenschaften (Geschmack, Geruch, Farbe) verleihen und es ihnen ermöglichen, Dürre, hohe Temperaturen, die Ausbreitung von Infektionen usw. zu überleben.
In Flechten reichern sich sekundäre Pflanzenstoffe in großen Mengen an. Sie nehmen nicht an Stoffwechselprozessen teil, daher ist die Rolle vieler Metaboliten im Leben von Flechten nicht klar. Wissenschaftler auf der ganzen Welt beginnen gerade erst, die Muster ihrer Entstehung zu untersuchen.
„Flechten enthalten 800–1.050 Sekundärmetaboliten oder ‚Flechtensäuren‘, darunter Phenolverbindungen, Steroide, Terpenoide usw. Einige Sekundärmetaboliten verleihen Flechten eine höhere Säureresistenz. Andere verleihen Flechten eine Resistenz gegen hohe Konzentrationen von Schwermetallen in der Gleichzeitig haben einige antimikrobielle Eigenschaften, die auch beim Überleben helfen, insbesondere für langsam wachsende Flechten. Flechtensäuren sind auch potenzielle Medikamente für den Menschen, da sie tumorhemmende, entzündungshemmende und viele andere Eigenschaften besitzen“, erklärt Co- Autor, außerordentlicher Professor am Institut für Biodiversität und Bioökologie der UrFU Aleksandr Paukov.
Als Ergebnis der Studie stellte sich heraus, dass sich Flechten an eine hohe Konzentration toxischer Metalle anpassen. Weidenflechten haben eine relativ schlechte Sekundärchemie, da Weidenrinde viel Salicylsäure enthält (der Baum nutzt diese Säure zum Schutz vor Bakterien).
Insgesamt enthielten die untersuchten Arten 76 Metaboliten, berichteten Biologen von UrFU. Der häufigste unter allen Metaboliten war Atranorin. Für den Menschen hat diese Substanz entzündungshemmende, antibakterielle, antimykotische, zytotoxische, antioxidative, antivirale und immunmodulatorische Eigenschaften. Flechten hingegen verwenden Atranorin als Lichtfilter, um sich vor übermäßiger Sonneneinstrahlung zu schützen.
„Wir haben auch Exemplare gefunden, die ‚faul‘ sind und keine sekundären Metaboliten produzieren. Zum Beispiel produzieren Flechten auf Espen wenige sekundäre Metaboliten, weil die Espenrinde sie mit normalen lebenswichtigen Funktionen versorgt. Wir entdeckten auch eine interessante Tatsache – Flechten haben Substanzen, die das sind Sie verbrauchen in keiner Weise. Wir müssen noch herausfinden, wofür sie hergestellt werden“, sagt Aleksandr Paukov.
Der nächste Forschungsschritt besteht darin, die Ergebnisse im Labor zu testen. Es ist geplant, die Flechten von sekundären Pflanzenstoffen zu „reinigen“, sie in geeignete Bedingungen zu bringen und zu sehen, ob sie ihre schützenden Eigenschaften wieder aufbauen.
Alexander Paukov et al, The Role of Secondary Metabolites and Bark Chemistry in Shaping Diversity and Abundance of Epiphytic Flechten, Grenzen in Wäldern und globaler Wandel (2022). DOI: 10.3389/ffgc.2022.828211