Mykologie – einfach erklärt

Grundlagen der Mykologie

Mykologie, auch Pilzkunde, ist die Wissenschaft von den Pilzen. Zu den Pilzen gehören unter anderem Schlauchpilze (Ascomycota), Ständerpilze (Basidiomycota), Jochpilze (Zygomycota), Töpfchenpilze (Chytridiomycota) und Arbuskuläre Mykorrhizapilze (Glomeromycota). Das Fach ist wichtig, weil Pilze in Ökosystemen, in der Landwirtschaft, in der Medizin und in technischen Verfahren eine große Rolle spielen.

Traditionell beschäftigen sich Mykologen oft auch mit Schleimpilzen (Myxomycota) und Eipilzen (Oomycota). Nach neueren Erkenntnissen sind diese Gruppen jedoch nicht näher mit den eigentlichen Pilzen verwandt. Auch die Lichenologie, also die Wissenschaft von den Flechten, gehört im weitesten Sinn zur Mykologie, weil in Flechten der Pilzpartner den dominierenden Anteil der Symbiose bildet. Eine Symbiose ist ein enges Zusammenleben verschiedener Lebewesen. Außerdem überschneidet sich die Mykologie stark mit der Mikrobiologie, weil viele Pilze zumindest in bestimmten Entwicklungsstadien Mikroorganismen sind.

Entwicklung des Fachs

Der Begriff Mykologie entstand im 18. Jahrhundert und wurde von Christian Hendrik Persoon geprägt. Als eigentlicher Begründer der Mykologie gilt der ungarische Arzt David Gruby, der ab 1841 unter anderem den Hautpilz Trichophyton schoenleinii, den Hefepilz Candida albicans und die Schlauchpilzart Ctenomyces metagraphytes entdeckte. Das moderne Fachgebiet entwickelte sich im 19. Jahrhundert aus der Parasitologie, die seit der Einführung des Mikroskops im 17. Jahrhundert entstanden war.

Menschen nutzten Pilze schon in vorgeschichtlicher Zeit als Nahrung, zu Heilzwecken und als Berauschungsmittel. In der Antike versuchten Gelehrte wie Theophrastos von Eresos, Pilze wissenschaftlich einzuordnen. Nikandros unterschied um 150 v. Chr. zwischen essbaren und giftigen Pilzen. Plinius der Ältere ordnete Pilze nach anatomischen Merkmalen, Pedanios Dioskurides dagegen nach ihrem Vorkommen, etwa oberirdisch, unterirdisch oder an Bäumen.

Im Mittelalter wurde vor allem antikes Wissen weitergegeben, neue Forschung trat in den Hintergrund. Eine wichtige Ausnahme waren die pilzkundlichen Werke Hildegards von Bingen (1098–1179). Ab dem 16. Jahrhundert setzte wieder wissenschaftlicher Fortschritt ein: Pietro Andrea Mattioli versuchte eine systematische Gliederung in Gattungen, Giambattista della Porta deutete Sporenstaub als eine Art „Samen“. Im 17. Jahrhundert erkannte Joseph Pitton de Tournefort, dass Pilze selbständige Organismen sind und pflanzliche Krankheiten verursachen können. Carl von Linné stellte Pilze mit Farnen, Moosen und Algen in die Klasse der „Cryptogamia“ und setzte auch hier die binäre wissenschaftliche Namensgebung durch.

Im späten 18. und frühen 19. Jahrhundert prägten Christian Hendrik Persoon, Lewis David von Schweinitz und Elias Magnus Fries die moderne Mykologie. Anton de Barys Werk „Morphologie und Physiologie der Pilze, Flechten und Myxomyceten“ von 1866 kann als erstes Lehrbuch der Mykologie gelten. Im 20. Jahrhundert veränderten genetische, mikrobiologische und molekularbiologische Methoden das Fach stark. Gegen Ende des Jahrhunderts wurde klar, dass das Reich der Pilze noch weitgehend unerforscht ist und dass phylogenetische Forschung, also Forschung zur Entwicklungsgeschichte, die Systematik stark verändert.

Systematik und Artenvielfalt

Die Systematik ordnet Pilze nach Verwandtschaft und Merkmalen. Fachleute haben vorgeschlagen, die Begriffe Fauna, Flora und Funga gleichwertig zu verwenden, weil Pilze weder zu den Tieren noch zu den Pflanzen gehören. Damit würde die Eigenständigkeit der Pilze deutlicher markiert.

Die Zahl der Pilzarten ist unsicher und sehr groß. Im Artikel werden zwei Schätzungen genannt: Bisher sind erst circa 80.000 von geschätzten 1,5 Millionen Pilzarten bekannt; außerdem legen Vermutungen von Fachleuten nahe, dass es rund 5 Millionen Pilzarten auf der Erde gibt. Da höchstens 10 Prozent aller vermuteten Pilzarten beschrieben sind, bleibt die Systematik eine der größten Herausforderungen der Mykologie.

Für die Einordnung werden zunehmend molekularbiologische Methoden eingesetzt. Dazu gehören die Polymerase-Kettenreaktion, ein Verfahren zur Vervielfältigung bestimmter DNA-Abschnitte, und die DNA-Sequenzanalyse, bei der die Reihenfolge der Bausteine der Erbinformation untersucht wird. Solche Methoden haben bereits dazu geführt, dass frühere Gruppen umgeordnet wurden. Zum Beispiel wurde die Klasse der Bauchpilze (Gastromycetes) überflüssig, weil ihre Vertreter nach ihrer Entwicklungsgeschichte verschiedenen anderen Klassen zugeordnet wurden.

Ökologie, Pflanzenkrankheiten und Mykorrhiza

Ein wichtiges Forschungsgebiet der Mykologie ist die Rolle von Pilzen als Krankheitserreger bei Pflanzen. Das ist besonders aus wirtschaftlicher Sicht bedeutsam, weil phytopathogene Pilze, also pflanzenkrankmachende Pilze, Kulturpflanzen schwer schädigen können. Besonders Monokulturen, in denen eine Pflanzenart großflächig angebaut wird, sind anfällig. Beispiele sind Brand- und Rostpilze. Mykologen untersuchen dabei Infektionsmechanismen und Möglichkeiten der Bekämpfung. Auch Pilze, die nach der Ernte Nahrungsmittel schädigen oder zerstören, werden erforscht.

Pilze können für Pflanzen aber auch nützlich sein. Mykorrhiza bezeichnet Formen einer engen Verbindung zwischen Pilzen und Pflanzenwurzeln, die das Gedeihen von Pflanzen und Kulturpflanzen fördern können. Besonders den arbuskulären Mykorrhizapilzen wird inzwischen eine erhebliche ökologische und ökonomische Bedeutung zugeschrieben. Ihre Erforschung hat laut Artikel erst begonnen. Auch viele andere Mykorrhiza-Formen sind in ihrer Bedeutung für Ökologie und Wirtschaft noch nicht vollständig verstanden.

Neben Bakterien sind Pilze typische Destruenten. Destruenten bauen abgestorbenes organisches Material ab und halten dadurch den Stoffkreislauf in Gang. Ohne Pilze würde sich schwer abbaubares Lignin aus Holzresten ansammeln und die Lebensmöglichkeiten an Land stark einschränken. Manche physiologischen Besonderheiten von Pilzen sind noch ungeklärt, etwa wie Großpilze Schwerkraft wahrnehmen und darauf reagieren. Experimente in Mikrogravitation mit dem Samtfußrübling brachten dazu bisher keine Klarheit.

Medizin, Tierhaltung und Technik

Die medizinische Mykologie, auch klinische Mykologie, ist ein Teilbereich der medizinischen Mikrobiologie. Sie untersucht Interaktionen zwischen Pilzen und Menschen. Wichtig sind Diagnoseverfahren, Krankheitsprävention und die Therapie von Pilzinfektionen, die Mykosen heißen. Außerdem beschäftigt sie sich mit Vergiftungen durch Pilzgifte und Mykotoxine. Beispiele für pilzbedingte Krankheiten sind Aspergillose, Candidose, Fußpilz und Schimmelpilz-Allergien. Einige Pilze werden außerdem als Medizinalpilze mit therapeutischer Wirkung beschrieben.

In der Tierhaltung können Pilze als Krankheitserreger oder als Produzenten von Toxinen auftreten. Gleichzeitig liefern sie Antibiotika gegen bakterielle Erkrankungen bei Tieren. Es gibt auch Forschungen dazu, minderwertige organische Stoffe wie Stroh mithilfe von Pilzen in höherwertige Futterquellen umzuwandeln. In freier Natur wird der Chytridpilz besonders in Südamerika und Australien als Bedrohung für die dortige Froschwelt genannt.

Die technische Mykologie untersucht den Stoffwechsel von Pilzen, ähnlich wie die technische Mikrobiologie. Dabei geht es um Makro- und Mikromyzeten, also größere und mikroskopisch kleine Pilze. Mit genetischen und züchterischen Methoden sollen Stoffwechselprodukte erzeugt und gewonnen werden. Beispiele sind die großtechnische Gewinnung von Antibiotika durch Penicillium-Arten, Vitamin C und Zitronensäure durch Aspergillus-Arten sowie Vitamine der B-Gruppe durch Hefen. Auch weitere Medikamente und Nahrungsmittel werden durch Pilze erzeugt. Ein zusätzlicher technischer Aspekt ist die Fähigkeit einiger Pilze, toxische oder umweltschädigende Stoffe abzubauen.

Berufsfelder

Angewandte Mykologie umfasst mehrere praktische Arbeitsfelder. Dazu gehören Grundlagenforschung, Recycling, Biotechnologie, biologischer Pflanzenschutz, Gutachtertätigkeit und Pilzberatung, Pilzzucht sowie Holzveredelung, die im Artikel als Mykoholz bezeichnet wird.

Diese Berufsfelder zeigen, dass Mykologie nicht nur ein theoretisches Forschungsgebiet ist. Sie verbindet Grundlagenwissen über Pilze mit Anwendungen in Landwirtschaft, Medizin, Umwelttechnik, Lebensmittelproduktion und Materialnutzung.