- Die unsichtbare Welt unter dem Waldboden
- Überlebenskünstler an extremen Orten
- Vom Brot bis zum Penicillin
- Wenn Pilze zur Gefahr werden
- Eine unbekannte Welt direkt vor unserer Haustür
Sie leben unter unseren Füßen, schweben als Sporen durch die Luft, besiedeln Pflanzen, Tiere und den menschlichen Körper. Sie können Gestein zersetzen, Wälder mit Nährstoffen versorgen, Lebensmittel verwandeln und lebensrettende Medikamente hervorbringen. Manche überstehen extreme Kälte, andere hohe Strahlenbelastungen. Und obwohl Pilze praktisch überall auf der Erde vorkommen, kennen wir vermutlich erst einen Bruchteil ihrer tatsächlichen Vielfalt. Pilze gehören zu den erstaunlichsten Organismen unseres Planeten – und gleichzeitig zu den am meisten unterschätzten.
Im Alltag begegnen sie uns meist nur dann, wenn im Wald ein Steinpilz aus dem Boden wächst, Brot zu schimmeln beginnt oder eine Pilzinfektion behandelt werden muss. Doch das, was wir sehen, ist häufig nur ein winziger Teil des eigentlichen Organismus. Unter der Erde kann sich ein dichtes Geflecht hauchdünner Fäden über große Flächen erstrecken. Dieses sogenannte Myzel bildet bei vielen Arten den eigentlichen Körper des Pilzes. Der sichtbare Fruchtkörper ist lediglich das Fortpflanzungsorgan – vergleichbar mit einer Blüte, die nur zeitweise aus einem viel größeren biologischen System hervortritt.
Pilze sind weder Pflanzen noch Tiere. Lange Zeit wurden sie dem Pflanzenreich zugerechnet, doch biologisch unterscheiden sie sich grundlegend davon. Anders als Pflanzen betreiben sie keine Photosynthese und können Sonnenlicht nicht direkt nutzen, um ihre Energie zu gewinnen. Stattdessen ernähren sie sich von organischen Substanzen. Dabei verschlingen sie ihre Nahrung nicht, sondern geben Enzyme in ihre Umgebung ab, zerlegen damit komplexe Stoffe und nehmen die entstandenen Nährstoffe anschließend auf. Diese Fähigkeit macht sie zu den großen Recycling-Spezialisten der Natur.
Ohne Pilze würden viele natürliche Stoffkreisläufe nur sehr eingeschränkt funktionieren. Sie zersetzen abgestorbenes Holz, Blätter und andere organische Materialien und sorgen dafür, dass darin gebundene Nährstoffe wieder in den Boden gelangen. Besonders Holz stellt Organismen vor eine große Herausforderung, weil es unter anderem aus schwer abbaubaren Stoffen wie Zellulose und Lignin besteht. Viele Pilze haben jedoch Enzymsysteme entwickelt, mit denen sie genau diese Materialien zerlegen können. Was für uns wie ein verrottender Baumstamm aussieht, ist in Wirklichkeit ein hochkomplexer biologischer Recyclingprozess.
Die unsichtbare Welt unter dem Waldboden
Besonders deutlich wird die Bedeutung der Pilze im Wald. Während wir oberhalb der Erde Bäume, Sträucher und Moose wahrnehmen, existiert darunter eine zweite Landschaft. Pilzfäden wachsen durch kleinste Zwischenräume des Bodens und verbinden sich bei vielen Arten direkt mit Pflanzenwurzeln. Diese Lebensgemeinschaft wird als Mykorrhiza bezeichnet.
Dabei profitieren beide Seiten voneinander. Die Pflanze liefert dem Pilz energiereiche Kohlenstoffverbindungen, die sie durch Photosynthese hergestellt hat. Der Pilz wiederum erschließt mit seinem fein verzweigten Geflecht Wasser und Mineralstoffe aus Bereichen des Bodens, die Pflanzenwurzeln alleine kaum erreichen könnten. Besonders wichtig können dabei Nährstoffe wie Phosphor und Stickstoff sein. Für zahlreiche Pflanzenarten ist diese Partnerschaft von großer Bedeutung, manche sind sogar stark auf sie angewiesen.
In populären Darstellungen wird dieses unterirdische Geflecht gelegentlich als „Wood Wide Web“ bezeichnet. Der Begriff vermittelt ein anschauliches Bild, darf allerdings nicht zu wörtlich verstanden werden. Ein Wald besitzt kein Internet im menschlichen Sinne und Bäume kommunizieren nicht wie Menschen über ein digitales Netzwerk. Tatsächlich können über Pilzverbindungen jedoch Nährstoffe und chemische Signale zwischen Pflanzen übertragen werden. Wie bedeutsam diese Prozesse für ganze Waldökosysteme sind, wird weiterhin intensiv erforscht.
Die Verbindung zwischen Pflanzen und Pilzen dürfte zudem sehr alt sein. Als frühe Pflanzen vor Hunderten Millionen Jahren begannen, das Land zu besiedeln, verfügten sie noch nicht über die ausgeprägten Wurzelsysteme heutiger Pflanzen. Pilze könnten ihnen dabei geholfen haben, Mineralstoffe aus dem Untergrund zu erschließen. Fossilien und genetische Untersuchungen sprechen dafür, dass solche Symbiosen bereits sehr früh in der Entwicklung der Landpflanzen existierten. Pilze könnten deshalb indirekt eine wichtige Rolle dabei gespielt haben, dass sich Vegetation über die Kontinente ausbreiten konnte und sich Böden, Atmosphäre und Stoffkreisläufe der Erde langfristig veränderten.
Auch unsere Vorstellung von der Größe eines Pilzes ist häufig falsch. Was im Wald aus dem Boden wächst, kann zu einem Organismus gehören, dessen Myzel sich über enorme Flächen ausdehnt. Besonders bekannt sind Hallimasch-Pilze der Gattung Armillaria. In den USA wurde ein genetisch zusammenhängendes Myzel nachgewiesen, das sich über mehrere Quadratkilometer erstreckt. Solche Funde zeigen, wie wenig der sichtbare Fruchtkörper über die tatsächlichen Dimensionen eines Pilzes verrät.
Überlebenskünstler an extremen Orten
Pilze gehören zu den anpassungsfähigsten Lebewesen der Erde. Sie kommen in tropischen Wäldern ebenso vor wie in Wüsten, Gebirgen oder Polarregionen. Ihre Sporen werden durch Wind, Wasser und Tiere verbreitet und können enorme Distanzen überwinden. Ein einzelner Fruchtkörper kann große Mengen davon freisetzen. Die Atmosphäre enthält deshalb ständig Pilzsporen, die wir einatmen und die sich auf Pflanzen, Böden und Lebensmittel legen, ohne dass wir sie überhaupt wahrnehmen.
Besonders spektakulär sind Pilze, die unter extremen Bedingungen überleben können. Einige Arten tolerieren hohe Salzkonzentrationen, andere niedrige Temperaturen oder starke Trockenheit. Große Aufmerksamkeit erregten zudem Pilzfunde im Umfeld des Kernkraftwerks von Tschernobyl. Dort wurden dunkle, melaninhaltige Pilze untersucht, die mit hoher Strahlenbelastung zurechtkommen. Experimente deuten darauf hin, dass Melanin bei bestimmten Arten nicht nur Schutz vor Strahlung bietet, sondern möglicherweise auch biologische Prozesse beeinflusst. Daraus entstand der populäre Begriff „radiotrophe Pilze“. Das bedeutet allerdings nicht, dass solche Organismen Radioaktivität in gleicher Weise als Energiequelle nutzen wie Pflanzen das Sonnenlicht. Die zugrunde liegenden Mechanismen sind wesentlich komplexer und noch nicht vollständig verstanden.
Gerade diese ungewöhnlichen Eigenschaften machen Pilze für Wissenschaft und Technik interessant. Forschende untersuchen, ob ihre biologischen Fähigkeiten eines Tages etwa in der Biotechnologie, Materialforschung oder sogar in Schutzsystemen für die Raumfahrt genutzt werden könnten. Noch handelt es sich bei vielen dieser Ansätze um Grundlagenforschung, doch sie zeigen, welches Potenzial in Organismen steckt, die lange Zeit kaum Beachtung fanden.
Vom Brot bis zum Penicillin
Die Beziehung zwischen Mensch und Pilz reicht sehr weit zurück. Lange bevor man überhaupt wusste, dass Mikroorganismen existieren, nutzten Menschen Hefen zur Herstellung von Brot, Bier und Wein. Hefepilze wandeln Zucker durch Fermentation um und erzeugen dabei unter anderem Kohlendioxid und Alkohol. Beim Brotbacken sorgt das Gas dafür, dass der Teig aufgeht, während bei Bier und Wein der entstehende Alkohol entscheidend ist. Auch zahlreiche Käsearten erhalten ihr charakteristisches Aroma durch bestimmte Schimmelpilze.
Heute reicht die Nutzung von Pilzen weit über Lebensmittel hinaus. In der Industrie produzieren sie Enzyme, organische Säuren, Aromastoffe und andere Verbindungen. Besonders spektakulär ist jedoch ihre Bedeutung für die Medizin. Eines der bekanntesten Beispiele ist Penicillin. 1928 beobachtete Alexander Fleming, dass in einer mit Bakterien besiedelten Kulturschale ein Schimmelpilz wuchs und in seiner unmittelbaren Umgebung Bakterien abstarben. Aus dieser Beobachtung entwickelte sich später eines der wichtigsten Antibiotika der Medizingeschichte.
Penicillin war jedoch nur der Anfang. Pilze produzieren eine enorme Vielfalt biologisch aktiver Stoffe. Das ist evolutionsbiologisch wenig überraschend, denn Pilze konkurrieren in ihrer natürlichen Umgebung ständig mit Bakterien, anderen Pilzen und weiteren Mikroorganismen. Im Laufe der Evolution haben sie deshalb zahlreiche chemische Substanzen entwickelt, mit denen sie Konkurrenten hemmen oder abwehren können. Für die Medizin ist dieses Arsenal hochinteressant.
Neben Antibiotika stammen auch andere medizinisch bedeutsame Wirkstoffe aus Pilzen oder wurden auf Grundlage pilzlicher Substanzen entwickelt. Gleichzeitig ist davon auszugehen, dass die meisten Pilzarten der Erde noch gar nicht wissenschaftlich beschrieben sind. Schätzungen gehen davon aus, dass die tatsächliche Artenzahl um ein Vielfaches höher sein könnte als die Zahl bislang bekannter Arten. Damit gleicht das Reich der Pilze einer riesigen biologischen Bibliothek, von der bislang nur wenige Regale untersucht wurden.
Jede bislang unbekannte Art könnte Substanzen produzieren, die medizinisch oder industriell relevant sind. Vielleicht befindet sich darunter ein neuer Wirkstoff gegen resistente Bakterien, ein Enzym für effizientere Produktionsverfahren oder ein Organismus, der problematische Schadstoffe abbauen kann. Sicher ist nur: Das Potenzial ist enorm, doch ein großer Teil davon ist noch unerforscht.
Auch in der Umwelttechnik beschäftigen sich Forschende zunehmend mit Pilzen. Unter dem Begriff Mykoremediation werden Verfahren untersucht, bei denen Pilze zur Reinigung belasteter Böden oder Materialien eingesetzt werden könnten. Manche Arten sind in der Lage, bestimmte organische Schadstoffe chemisch zu verändern oder abzubauen. Dazu gehören beispielsweise bestimmte Erdölbestandteile oder Farbstoffe. Noch lassen sich solche Laborergebnisse nicht in jedem Fall problemlos in großtechnische Anwendungen übertragen, doch sie zeigen erneut die bemerkenswerte chemische Leistungsfähigkeit dieser Organismen.
Wenn Pilze zur Gefahr werden
So faszinierend und nützlich Pilze sein können, so problematisch sind einige Arten. Pilze können Pflanzenkrankheiten verursachen und dadurch erhebliche Ernteschäden auslösen. Andere Arten befallen Tiere oder Menschen. Für gesunde Personen sind viele Pilze ungefährlich, doch bestimmte Infektionen können insbesondere bei geschwächtem Immunsystem schwer verlaufen.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass einige krankheitserregende Pilze Resistenzen gegen verfügbare Antipilzmittel entwickeln. Die Entwicklung solcher Medikamente ist ohnehin schwierig. Der Grund liegt darin, dass Pilze – genau wie Menschen – Eukaryoten sind. Ihre Zellen ähneln unseren deshalb wesentlich stärker als etwa Bakterienzellen. Ein Wirkstoff muss den Pilz zuverlässig schädigen, ohne gleichzeitig menschliche Zellen stark zu beeinträchtigen. Dadurch stehen weniger geeignete Angriffspunkte zur Verfügung.
Auch der Klimawandel könnte künftig eine Rolle spielen. Unsere relativ hohe Körpertemperatur stellt für viele Pilzarten eine natürliche Barriere dar, weil sie bei rund 37 Grad Celsius schlecht wachsen. Forschende diskutieren daher, ob steigende Umwelt- und Durchschnittstemperaturen langfristig Pilze begünstigen könnten, die höhere Temperaturen tolerieren. Ob und in welchem Umfang daraus neue medizinische Risiken entstehen, ist noch nicht abschließend geklärt. Das Thema zeigt jedoch, dass Pilzerkrankungen zunehmend stärker in den Fokus der Forschung rücken.
Die Beziehung zwischen Mensch und Pilz bleibt damit widersprüchlich. Pilze liefern Medikamente und verursachen Krankheiten. Sie produzieren Lebensmittel und lassen Lebensmittel verderben. Sie helfen Pflanzen beim Wachstum und können gleichzeitig ganze Ernten vernichten. Gerade diese Gegensätze machen sie wissenschaftlich so interessant.
Eine unbekannte Welt direkt vor unserer Haustür
Vielleicht liegt der Grund dafür, dass Pilze lange weniger Aufmerksamkeit erhielten als Tiere oder Pflanzen, in ihrer Unsichtbarkeit. Ein Baum ist offensichtlich, ein Tier bewegt sich – ein Pilz kann dagegen Jahrzehnte oder sogar länger unbemerkt im Boden existieren. Seine wichtigsten Lebensvorgänge finden außerhalb unseres Blickfeldes statt.
Doch je genauer die Wissenschaft dieses Reich untersucht, desto deutlicher wird seine Bedeutung. Pilze bauen tote Organismen ab, schließen natürliche Stoffkreisläufe, leben in enger Symbiose mit Pflanzen, beeinflussen Böden und Ökosysteme, produzieren Lebensmittel, Enzyme und Medikamente und besitzen Fähigkeiten, die möglicherweise für künftige Technologien genutzt werden können. Gleichzeitig kennen wir einen großen Teil ihrer Vielfalt noch immer nicht.
Das macht Pilze zu einer der faszinierendsten unbekannten Welten unseres Planeten – und diese Welt beginnt nicht in der Tiefsee oder auf einem fremden Himmelskörper, sondern oft nur wenige Zentimeter unter unseren Füßen.
Medientipp: „Im Königreich der Pilze“
Wer tiefer in das Thema einsteigen möchte, findet mit der ARTE-Dokumentation „Im Königreich der Pilze“ eine sehenswerte Ergänzung. Die Dokumentation zeigt eindrucksvoll, welche Rolle Pilze in der Geschichte des Lebens gespielt haben, wie anpassungsfähig sie sind und warum ihre medizinischen und ökologischen Fähigkeiten zunehmend in den Fokus der Forschung rücken.
Titel: Im Königreich der Pilze
Anbieter: ARTE
Genre: Wissenschafts- und Naturdokumentation
Themen: Pilze, Evolution, Ökosysteme, Medizin und Umwelt