Das Genmaterial von Tiefseemikroben soll beim Design von Pflanzen helfen, die extreme Bedingungen wie beispielsweise auf dem Mars tolerieren können. Den amerikanischen Wissenschaftlerinnen Wendy Boss und Amy Grunden ist es gelungen, ein Gen eines einzelligen Organismus, der in Vulkanen am Meeresgrund lebt, in Pflanzenzellen zu übertragen. Sowohl in der Mikrobe als auch in der Pflanze ist dieses Gen für die Produktion eines Proteins zuständig, das die Toleranz des jeweiligen Organismus für extreme Bedingungen steigert.
Um im Weltraum oder auf anderen Planeten zu überleben, müssten Pflanzen außergewöhnlichen Stress wie extreme Temperaturen, Trockenheit und UV-Strahlung aushalten. So ist es beispielsweise auf dem Mars im Schnitt um die minus 55 Grad kalt. Pflanzen von der Erde würden bei solchen Temperaturen schnell die Blätter hängen lassen, weil ihre Verteidigungssysteme Amok liefen. Diese Verteidigungssysteme produzieren ein so genanntes Hyperoxid, das die Pflanze alarmiert, wenn potenziell gefährliche Bedingungen wie zu viel UV-Strahlung oder ungünstige Temperaturen auftreten. Hyperoxide sind jedoch ausgesprochen reaktiv und können zerstörerisch in der Pflanzenzelle wüten und sie letztendlich töten, wenn der Alarmzustand zu lange anhält.
Die Mikrobe mit Namen Pyrococcus furiosus, die in Vulkanen am Meeresgrund lebt, soll Abhilfe schaffen: Sie hält Temperaturen von über 100 Grad Celsius aus, toleriert aber auch, ab und an in Wasser mit Temperaturen nahe 0 Grad geschleudert zu werden. Mit derartigen Stresssituationen kommt der Einzeller klar, weil er ein Protein produziert, das den Alarmstoff Hyperoxid entschärft. Die Produktion dieses Proteins steuert ein Gen, das Boss und Grunden nun Pflanzen wie Tabak, Senf und der Ackerschmalwand eingepflanzt haben. Sie fanden heraus, dass dieses Gen auch in den Pflanzenzellen das entscheidende Protein produziert, das Hyperoxid unschädlich macht.
Diese Beobachtung öffnet die Möglichkeit, Pflanzen zu entwickeln, die unter extremen Bedingungen überleben und gedeihen, meint Boss. Allerdings schränkt sie ein, dass es sich hier um Grundlagenforschung handelt ? die Marspflanze stehe noch in weiter Ferne. Auch könnten bei dieser Art der Genmanipulation unerwünschte Nebenwirkungen auftreten. Entscheidend sei zunächst einmal die Entdeckung, dass Mechanismen zur Bewältigung extremer Bedingungen von Mikroben auf Pflanzen genetisch übertragen werden können.
Wendy Boss & Amy Grunden (Staatsuniversität von Nord-Carolina, Raleigh): Pressemitteilung der Staatsuniversität von Nord-Carolina ddp/wissenschaft.de ? Christina Schallenberg
