Tjakko Stijve , Daniel Andrey & Walter Goessler

ANREICHERUNG VERSCHIEDENER METALLE DURCH FULIGO SEPTICA UND EINIGEN ANDEREN SCHLEIMPILZEN ( MYXOMYZETEN )

Während der letzten 25 Jahre ist es wiederholt beobachtet worden, dass viele höhere Pilze selektiv Metalle und sogar einige Nicht-Metalle aus ihren Substraten anreichern ( Mjestrik & Lepsova, 1992 ; Stijve, 1993 ). So haben zum Beispiel viele Vertreter der Gattung Agaricus einen üblen Ruf wegen ihres hohen Quecksilber - und Cadmiumgehalts ( Stijve & Besson, 1976 ; Meisch et al. ; 1977 ) . Auch wird das Metalloid Arsen in hohen Konzentrationen in solchen nicht verwandten Pilzarten wie Entoloma lividum und Sarcosphaera coronaria angetroffen ( Stijve et al. ; 1990 ). Es gibt jetzt sogar eine ganze Literatur auf diesem Gebiet, die auch die Anreicherung der Radionuclide, vor allem die während der Chernobyl-Katastrophe freigesetzten Caesium-Isotope, umfasst. Viele Untersucher haben Pilzarten wie Laccaria amethystina, Xerocomus badius, Paxillus involutus, Rozitus caperatus u.a. als Bioindikatoren für die Kontamination gewisser Gegenden mit radioaktivem Caesium benützt ( Stijve & Poretti, 1990 ).

Mit Ausnahme einer einzigen Veröffentlichung von Setälä & Nuorteva ( 1989 ) ist dagegen fast nichts über die Fähigkeit der Schleimpilze ( Myxomyceten ) Metalle und andere Elemente aus ihren Substraten aufzunehmen, bekannt. In einer Umweltverschmutzungsstudie in Südwest-Finnland haben diese Wissenschaftler die Konzentrationen gewisser Metalle in verschiedenen Schleimpilzen mit jenen von Waldbeerlaub verglichen. Zu diesem Zweck wurden folgende Metalle ausgewählt : Aluminium und Eisen ( mengenmässig die wichtigsten im Boden ), Zink und Kupfer ( essentielle Spurenelemente für Pflanzen ), und Quecksilber und Cadmium ( bekanntlich hochtoxische Metalle ). Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in Tabelle I zusammengefasst. Es ist ersichtlich, dass Aluminium, Kupfer und Quecksilber nicht von den zwei Schleimpilzen angereichert werden. Dagegen hat die Gemeine Lohblüte, Fuligo septica (L.) Wiggers, eine ausgesprochene Affinität zu Zink, denn es enthält im Durchschnitt 240 Mal mehr als das Waldbeerlaub. Die Eisen- und Cadmiumgehalte sind auch höher als jene im Substrat, aber die Mengen sind weniger aufsehenerregend. Dies trifft auch für Symphytocarpus flaccidus, Amaurochaete atra, Ceratiomyxa fruticulosa und eine Stemonitis Art zu , die auch von den finnischen Autoren analysiert wurden. Die hohe Zinkmenge in Fuligo septica ist ziemlich rätselhaft, denn sie ist ja viel höher als in Pilzen , die im Durchschnitt weniger als 100 mg / kg Trockenmasse enthalten. Einige Beispiele von zinkanhäufenden Pilzarten sind Macrolepiota procera mit 386 mg / kg ( Byrne et al. , 1976 ) und Hygrophorus nitratus, in welchem nicht weniger als 1025 mg / kg gemessen wurden ( Tyler, 1980 ). Obwohl der Schleimpilz auch Cadmium anreichert, sind die Mengen viel niedriger als jene ,denen man z.B. in Egerlingen ( Agaricus ) begegnet ( Meisch et al. , 1977 ). Analysen von Herbariumbelegen zeigten, dass die Zink- und Cadmiumkonzentrationen in F. septica aus den Jahren 1860, 1909, 1935 und 1959 in der selben Grössenordnung lagen als in Material von 1989, und darum wohl nichts mit Umweltverschmutzung zu tun haben. Setälä & Nuorteva ( 1989 ) weisen darauf hin, dass die Mengen an Zink so hoch sind , dass es unverständlich ist, wie der Organismus des Schleimpilzes diese tolerieren kann. Sie sind der Meinung, dass das Metall , wahrscheinlich als Enzymaktivator in einem Entgiftungssystem, gegen einen , gefährlicheren Faktor Schutz bietet. Zur Nachprüfung dieser Hypothese wäre die Aufklärung der chemischen Form des Zinkes im Schleimpilz ein erster angebrachter Schritt.

Es ist Bedauerlich, dass der Veröffentlichung der finnischen Autoren offenbar nicht die Aufmerksamkeit gewidmet wurde, die ihr sicher gebührt, denn in den letzten 10 Jahren hat es niemand für nötig befunden Metalle in Schleimpilzen näher zu untersuchen.

TABELLE I : METALLKONZENTRATIONEN IN ZWEI IN SUEDWEST-FINNLAND GESAMMELTEN SCHLEIMPILZARTEN, VERGLICHEN MIT DEM SUBSTRAT ( IN MG/KG TROCKENGEWICHT )

Ref : Setälä en Nuorteva ( 1989 )

VACCINIUM ( Blätter ) N = 15

FULIGO SEPTICA N = 15

TUBIFERA FERRUGINOSA N = 3

n. n. = nicht nachweisbar N = Zahl der Proben

Die vorliegende Veröffentlichung berichtet vom Vorkommen verschiedener Metalle in 5 gemeinen Schleimpilzarten , gesammelt in Australien, Kanada, New Mexico und der Schweiz. Die angewandte analytische Methode bestand aus einem sauren Aufschluss, gefolgt von einer ICP-MS Bestimmung von 60 Elementen ( Zbinden & Andrey, 1997 ). Einige Elemente, für welche dieses MS-Verfahren etwas problematisch war, wurden mittels ICP-AES ( AOAC-Methode, 1996 ) bestimmt. Die Resultate für 17 Muster sind in der Tabelle II aufgeführt. Für etwa 50 Elemente - seltene Erden und einige Nicht-Metalle, wie Arsen, Antimon und Selen inbegriffen - waren die gefundenen Konzentrationen zu niedrig, um von Interesse zu sein und werden daher hier nicht aufgeführt. Die Ergebnisse für Fuligo septica sind sehr bemerkenswert. In Uebereinstimmung mit Setälä und Nuorteva ( 1989 ) fanden wir hohe Konzentrationen an Zink, die um ein Zehnerpotenz schwankten. Dagegen wird hier zum ersten Male rapportiert, dass Fuligo nicht nur Calcium, sondern auch Barium und Strontium - Metalle aus derselbe chemischen Gruppe - in grossen Mengen anreichert. Die Anwesenheit von viel Kalk in gewissen Schleimpilzarten wurde schon im 19. Jahrhundert von Schweinitz ( 1832 ) beobachtet, aber die Rolle des Calciums zum Aufbau des Peridiums wurde erst kürzlich von Schoknecht und Keller (1979, 1989) studiert. Wir beobachteten, dass der Calciumgehalt mit dem Lebenzcyklus des Schleimpilzes schwankt : das gelbe Plasmodium enthielt viel weniger als alte Aufsammlungen, die fast ausschliesslich aus Sporen bestanden. Diese Vorliebe für Kalk wird nicht oder nicht im selben Masse von den anderen vier Schleimpilzen geteilt, obwohl die Calciumkonzentrationen - ausgenommem die von Tubifera - deutlich höher sind als jene, die in Macromyceten gemessen wurde ( Seeger, 1981 ). Calcium ist zweifellos für F. septica ein notwendiges Element, aber die Anwesenheit beachtlicher Mengen der schwach toxischen Metalle Strontium und Barium ist etwas überraschend. Wie schon erwähnt, sind diese Metalle chemisch verwandt und werden daher wahrscheinlich zusammen mit dem Calcium aus dem Boden aufgenommen. Da das Element Radium zu derselben Gruppe gehört, haben wir ein Muster Fuligo - aus mehreren Aufsammlungen bestehend - mittels Gamma-Spektrometrie untersucht und fanden tatsächlich eine kleine, aber signifikante Menge an Ra 226 ( 670 Bq / kg ).

Noch erstaunlicher ist die Anwesenheit einer kolossalen Menge Mangan neben relativ wenig Eisen. Diese Metalle sind bekanntlich auch verwandt, aber in den meisten Lebewesen herrscht Eisen vor, mit Ausnahme der Phallales ( Schmitt et al., 1977 ) und Vertreter der Gattung Panaeolus , worin das Verhältnis Eisen zu Mangan oft < 1 ist ( Stijve & Blake, 1994 ).

Lycogala epidendrum reichert offenbar Kupfer an, während die anderen vier Schleimpilze dieses Metall eher ausschliessen. Es ist bemerkenswert, dass in allen untersuchten Schleimpilzen das essentielle Element Magnesium in denselben Konzentrationen wie in höheren Pilzen vorliegt. Der Magnesiumgehalt der Pilze ist nur geringen Schwankungen unterworfen, denn die Variationsbreite innerhalb einer Gattung ist nicht grösser als ein Faktor 2 ( Seeger, 1979 ). Das Metall Kalium, dass in grünen Pflanzen und in Macromyzeten quantitativ das wichtigste Kation darstellt, ist in Schleimpilzen eher schlecht vertreten. Die in Tabelle II aufgeführten Konzentrationen sind sogar noch niedriger als jene der Polyporaceae, die im Durchschnitt etwa 1 % Kalium in der Trockenmasse enthalten ( Seeger, 1978 ).

In Pilzen spielt das Metalloid Phosphor eine Schlüsselrolle im interzellulären Transport mancher Metalle ( als lösliche komplexe Phosphate ) und ihrer Menge ist tatsächlich positiv mit den anwesenden Schwermetallkonzentrationen korreliert. Mycorrhiza Pilze enthalten durchschnittlich 0,61 % P, während Saprophyten mindestens die doppelte Menge brauchen. Dies könnte erklären, warum Agaricus - Arten oft viel mehr Quecksilber, Cadmium, Silber, Blei und andere Metalle als Symbionten, wie z.B. Russulae und Boleten, enthalten. ( Quinche, 1997 ). Dies trifft aber nicht für Schleimpilze zu, denn der Phosphorgehalt von Tubifera ferruginosa ( die ja arm an Metallen ist ) unterscheidet sich kaum von jenem der F. septica, die, vor allem im sporenbildenden Stadium, jede Menge Leicht - ( Ca, Ba, Sr ) und Schwermetalle ( Zn , Mn ) enthält.

Zur Zeit ist fast nichts über die chemischen Formen der Metalle im Schleimpilz bekannt. Beim Uebergiessen der Sporenmasse des Fuligos mit verdünnter Salzsäure wurde unter Aufbrausen Kohlensäuregas abgegeben, was darauf hinweist, dass ein wichtiger Teil des Calciums als Carbonat vorliegt, wie dies auch der Fall für die Peridia von Vertretern zweier Myxomyzetenfamilien ist. Calciumoxalatkristalle, die man mühelos im Gewebe mancher grüner Pflanzen und, seltener, auch in Makromyzeten beobachten kann, waren in Fuligo septica weder mikroskopisch noch chemisch nachweisbar. Die Möglichkeit, dass ein Teil der Metalle als Silikat, Sulfat oder sogar als Salz organischer Säuren vorliegt, wird noch untersucht. Schliesslich sollten noch zwei weitere Metalle in den Schleimpilzen erwähnt werden : die gefundene Mengen an hochtoxischem Cadmium sind niedrig und nur geringen Schwankungen unterworfen. Dagegen wurde in Lycogala epidendrum nicht weniger als 20 mg /kg Zinn gefunden. Dieses Metall wird in Pflanzen, Pilzen und Tieren meistens nur in viel geringeren Mengen gefunden. Ueber eine mögliche biologische Rolle des Zinns ist nichts bekannt. Es wäre interessant, verwandte Schleimpilzarten auch auf Zinn zu untersuchen.

Das Vorkommen höherer Konzentrationen von Schwermetallen in Speisepilzen hat einige Besorgnis erregt, vor allem in Deutschland, wo das Bundesgesundheitsamt Richtlinien zur Verzehrseinschränkung gewisser Arten veröffentlicht hat ( Anonymous, 1978 ). In diesem Zusammenhang sollte man erwähnen, dass Plasmodia von F. septica und Aethalia von Enteridium lycoperdon von gewissen Teilen der Bevölkerung in der Gegend von Veracruz ( Mexiko ) gebraten und gegessen werden. Die grossen Fruchtkörper, die man dort sammeln kann, werden von den Eingeborenen "caca de luna" ( ! ) genannt ( Villarreal, 1983 ; Montoya-Esquivel, 1992 ). Da diese exotischen Speisen sehr wahrscheinlich nur einen vernachlässigbaren Teil der lokalen Diät ausmachen, wird wohl kaum Gefahr einer chronischen Zink- , Mangan - oder Bariumvergiftung bestehen.

Diese Studie zeigt, dass Schleimpilze sich auch in ihrer Affinität zu gewissen Metallen deutlich von Mikro- und Makromyzeten unterscheiden. Ihre Unterbringung in einem separaten Reich ist deshalb auch aus diesen Gründen gerechtfertigt.

TABELLE II : PHOSPHOR - UND METALLKONZENTRATIONEN

IN FUENF SCHLEIMPILZARTEN

Alle Werte in mg / kg Trockenmasse, mit Ausnahme derjenigen, die in Prozenten angegeben sind.

Mittelwerte in Klammern

Fettgedruckte Zahlen geben an , dass die Konzentration des Metalls im Schleimpilz deutlich höher ist

als die Mittelwerte für den Boden.

* Nur ein Muster wurde auf dieses Element analysiert.

Danksagung :

Folgende Personen gebühren besten Dank für die grosszügige Ueberlassung der Schleimpilzproben : Ted Stampfer , Santa Fé, New Mexico, USA , Scott Redhead, National Mycological Herbarium ( DAOM ) , Agriculture and Agri-Food Canada, Ottawa, Ontario, Canada. M. Bennie, Lake Broadwater Natural History Association, Dalby, Queensland, Australien, Jean-Marc Diserens, Les Avants, Vaud, Schweiz, Marianne Meyer, Rognais - Cevins, Frankreich. Ebenfalls danken wir Frau Dr. Renate Rosenzweig für ihre Hilfe bei der Endredaktion des vorliegenden Textes.

ZUSAMMENFASSUNG

Siebzehn Aufsammlungen von folgenden 5 Schleimpilzarten ( Myxomyzeten ) wurden auf etwa 60 chemische Elemente analysiert: Fuligo septica ( L.) Wiggers, Enteridium splendens Morgan, E. lycoperdon Bull., Tubifera ferruginosa ( Batsch ) J.F. Gmel. und Lycogala epidendrum ( L. ) Fries. Es wurde bestätigt, dass F. septica sehr stark Zink anreichert ( bis 3600 mg / kg Trockenmasse ), und in geringerem Masse auch Eisen und Cadmium. Zum ersten Male wurde festgestellt dass dieser Schleimpilz nicht nur Calcium ( 4,8 - 11,2 %), sondern auch Barium ( 294 - 15190 mg / kg ), Strontium ( 237 - 2190 mg / kg ) und Mangan ( 116 - 4570 mg /kg ) in grossen Mengen aufnimmt. Dagegen wurde Kupfer eher ausgeschlossen. Die Bedeutung dieser Beobachtungen wird kurz diskutiert. In den anderen Schleimpilzen wurde viel weniger von diesen Metallen gefunden. Dagegen ist es bemerkenswert, dass Lycogala epidendrum eine grosse Affinität zu Zinn zeigt. Es wurden bis 30 mg / kg in der Trockenmasse gefunden, während dieses Metall nur spurenweise in den anderen Schleimpilzarten vertreten war. Da die Schleimpilze in ihrem Verhalten sich deutlich von Mikro- und Makromyzeten unterscheiden, ist ihre Unterbringung in einem separaten Reich auch aus diesem Grund berechtigt.

Summary :

Seventeen collections of 5 slime mold ( myxomycetes ) species Fuligo septica ( L.) Wiggers, Enteridium splendens Morgan, E. lycoperdon Bull., Tubifera ferruginosa ( Batsch ) J.F. Gmel. and Lycogala epidendrum ( L.) Fries were analysed for about 60 chemical elements. It was confirmed that Fuligo septica strongly accumulates zinc ( up to 3600 mg / kg on dry matter ), and to a far lesser extent also iron and cadmium. For the first time, it is reported that F. septica not only strongly concentrates calcium ( 4,8 - 11,2 % ), but also barium ( 294 - 15190 mg / kg ) , strontium ( 237 - 2190 mg / kg ) and manganese ( 116 - 4570 mg / kg ). On the other hand, copper was virtually excluded. The significance of these findings is briefly discussed. The other slime mold species had far lower levels of these metals. It is worth noting that Lycogala epidendrum has a strong affinity for tin ( up to 30 mg / kg ), whereas only traces were found in the other myxomycetes. In their affinity for metals slime molds differ strongly from micro- and macromycetes. Their placement in a separate Kingdom is therefore once again justified.

Referenzen

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Anschriften der Autoren :

T. Stijve, Sentier de Clies no 12, CH-1806 St Légier, Schweiz

Daniel Andrey, Nestlé Forschungszentrum, Postbox 44, CH-1000 Lausanne 26, Schweiz

Walter Goessler, Institut für Analytische Chemie, Karl Franzens Universität, Graz. Oesterreich