Alarm! Diese drei Pilze sind extrem giftig

Wenn ein Internetnutzer eine Frage stellt wie „Ist dieser Pilz essbar?“, finden sich in den Kommentaren stets gutherzige Menschen, die ihm „vorsichtig davon abraten“, indem sie sagen: „Rote Schirme, weiße Stiele, wenn du sie isst, landet ihr zusammen auf dem Bett.“ Aber wissen Sie es? Der tödlichste Pilz ist eigentlich nicht der „rote Regenschirm“, sondern der bescheidene „weiße Regenschirm“, der „graue Regenschirm“ und der „gelbe Regenschirm“ sind die Pilze, die die meisten Todesfälle verursachen . Eines haben diese Pilze alle gemeinsam: Sie enthalten Amatoxine.

Amatoxinhaltige Pilze. Bildquelle: Kunming Institute of Botany, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Wie gefährlich ist Amatoxin?

Amatoxin ist beständig gegen hohe Temperaturen, Säuren, Basen und Salze und seine Toxizität kann durch herkömmliche Kochmethoden wie Dämpfen bei hohen Temperaturen oder Pfannenrühren nicht zerstört werden. Die in der Bevölkerung verbreiteten Gerüchte über Hochtemperaturdesinfektion und Knoblauchdesinfektion sind äußerst unglaubwürdig . Das tödlichste der Amatoxin-Toxine ist α-Amanitin, ein hochwirksamer Inhibitor der eukaryotischen RNA-Polymerase II, der die mRNA-Transkription blockieren und somit die Proteinsynthese hemmen kann.

Nach dem versehentlichen Verzehr von Pilzen, die dieses Gift enthalten, gelangt das Gift über den Magen-Darm-Trakt in die Leber und wird schnell von den Leberzellen aufgenommen. Obwohl die meisten Amatoxine über den Urin ausgeschieden werden, gelangen einige von der Leber aufgenommene Toxine über die Galle in den Darm und bilden so einen enterohepatischen Kreislauf, der die Verweildauer in der Leber verlängert und Leberschäden verschlimmert. Der durch dieses Toxin verursachte Schaden ist irreversibel . Wenn der Patient erkrankt ist, kann er nur durch eine Lebertransplantation behandelt werden und die Sterblichkeitsrate ist extrem hoch .

In der Ordnung Amanita enthalten nur Pilze der Gattungen Amanita , Galerina und Lepiota Amatoxin. Diese drei Pilzarten sind entfernt verwandt und haben unterschiedliche Nährstofftypen. Amanita ist ein Ektomykorrhizapilz; Agaricus wächst auf morschem Holz, kann Holz zersetzen und spielt eine wichtige Rolle im Ökosystemkreislauf. Agaricus cyclosporus wächst im Boden.

Warum können diese drei völlig unterschiedlichen Pilze dasselbe Gift produzieren? Wie erlangen diese Pilze ihre Fähigkeit, Gift zu produzieren? Nach jahrelanger Forschung haben Wissenschaftler diese Fragen endlich beantwortet.

Horizontaler Gentransfer führt zu Giftstoffen

Verschiedene Synthesewege

Wie wird Amatoxin in vivo produziert? Der Syntheseprozess dieses Toxins erfordert die gemeinsame Anstrengung von mehr als einem Dutzend Genen, aber die vier derzeit bekannten Schlüsselgene sind MSDIN, POPB, P450-29 und FMO1. Das MSDIN-Gen ist das Ausgangsmaterial für die Synthese des Toxins. POPB, P450-29 und FMO1 können MSDIN verarbeiten, wobei P450-29 und FMO1 die Aktivität des Toxins um das Tausendfache erhöhen.

Die Studie ergab, dass die Toxinsynthesewege von Amanita, Agaricus und Agaricus cyprinid einen gemeinsamen Ursprung haben, ihre Fähigkeiten zur Toxinproduktion jedoch sehr unterschiedlich sind . Amanita besitzt die meisten Vorläufergene für die Toxinsynthese (MSDIN) und fast hundert Gene können verschiedene Amanita-Cyclopeptide synthetisieren.

Im krassen Gegensatz dazu enthält der Amanita argyi-Pilz nur ein MSDIN, das ein einzelnes Toxin (α-Amanitin) kodiert. Agaricus cyclosporus ist eine Kreuzung zwischen Amanita und Amanita phalloides und enthält etwa 4 bis 6 MSDIN-Arten. Dies macht den Fliegenpilz auch zur giftigsten der drei Arten . Obwohl ihre Fähigkeiten zur Toxinsynthese unterschiedlich sind, enthalten alle drei Pilzarten das äußerst tödliche Alpha-Amanitin.

MSDIN-Kernpeptidsequenzen und bekannte zyklische Peptide von Amanita phalloides, Amanita argyi und Agaricus cynomorium. Die Kernpeptide bekannter MSDINs in den drei Gattungen sind grau schattiert dargestellt. Das α-Amanitin-Vorläuferpeptid ist in roter Schrift markiert. Punkte der gleichen Farbe stellen Kernpeptide dar, die bei verschiedenen Arten vorkommen. Bildquelle: Kunming Institute of Botany, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Durch die Analyse der Evolution dieser vier Toxinsynthesegene zeigten die Ergebnisse, dass die Verteilung des Amatoxin-Biosynthesewegs in den drei Pilzarten durch horizontalen Gentransfer verursacht wurde. Im Gegensatz zur vertikalen Vererbung werden Toxinsynthesegene nicht zwischen Eltern vererbt, sondern durch eine Spenderspezies weitergegeben. Wie werden diese drei also übertragen? Wer besaß als Erster die Fähigkeit, Giftstoffe zu produzieren? Die Ergebnisse der phylogenetischen und genetischen Analysen schlossen die Möglichkeit einer Übertragung zwischen den dreien aus.

Drei Pilze, ein Vorfahre

Erstens ist die Struktur der Amanita-Cyclotide bei den drei Pilzarten unterschiedlich. Die Toxin-Gene sind bei Amanita und Agaricus cyclosporus stärker verteilt und die Möglichkeit einer Übertragung von diesen beiden Pilzarten ist geringer. Eine andere Möglichkeit ist, dass es vom Knollenblätterpilz Amanita argitis übertragen wurde. Obwohl die Toxin-Gene im Knollenblätterpilz Amanita argitis relativ kompakt verteilt sind und eine Genclusterstruktur bilden, die die Übertragung des Toxin-Produktionswegs erleichtert, stützen weder die genetische Distanzanalyse noch die Phylogenetik diese Spekulation. Die genetischen Abstände zwischen den Toxinsynthesegenen der drei Pilzarten sind relativ gering.

Die Gesamtarchitektur der Amanitinbiosynthese. Contigs oder Scaffolds werden rechts als Blöcke kombinierter Größe dargestellt (in Klammern steht der Prozentsatz des Genoms, der vom Contig oder Scaffold eingenommen wird, in dem sich das Toxin-Gen befindet). a: Verteilung der Gene für die Amanita-Cyclotid-Synthese im Genom von Amanita phalloides. b: Verteilung der Amanita-Cyclotid-Synthesegene im Genom des hochgiftigen Agaricus cyclosporus. c: Verteilung der Amanita-Cyclotid-Synthesegene im Genom des hochgiftigen Amanita aviculare. MSDIN, POPB, P450-29 und FMO1 sind jeweils rot, grün, blau und schwarz markiert. Bildquelle: Kunming Institute of Botany, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es nur eine Wahrheit gibt: Diese drei Pilze haben einen gemeinsamen Vorfahren , der den gesamten Stoffwechselweg durch horizontalen Gentransfer an diese drei Pilze weitergab und im Evolutionsprozess der drei Pilze Unterschiede auftraten, wodurch der hochgiftige Amanita phalloides zum König der Giftpilze wurde .

Schematische Darstellung der Verteilung von Genen, die Cyclopeptidtoxine synthetisieren, und der Entwicklung von Stoffwechselwegen in Amanita phalloides, Amanita argyi und Agaricus cyclosporus. Bildquelle: Kunming Institute of Botany, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Pilze extrem giftig sind. Obwohl sie für Mensch und Tier unauffällig und harmlos erscheinen, kann die toxische Wirkung zum Tod führen, wenn nicht rechtzeitig Hilfe geleistet wird, was großen Schaden anrichtet. Daher ist es empfehlenswert , nicht nach Belieben Wildpilze zu essen . Schließlich gibt es noch viele leckere Pilzsorten auf dem Markt, die Ihren Heißhunger stillen dürften!

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Lv Li Yunjiao (Kunming Institut für Botanik, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Hersteller: China Science Expo

Eingereicht von: Computer Information Network Center, Chinesische Akademie der Wissenschaften

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