Die in Indonesien beheimatete Titanenwurz (Amorphophallus titanum) ist für zwei Dinge bekannt: Ihre seltene tiefrote Blüte und deren ungewöhnlichen Geruch. Die riesige Blume blüht nur alle fünf bis sieben Jahre, meist ziemlich plötzlich über Nacht und für nur wenige Tage. Dabei verströmt sie einen stechenden schwefeligen Geruch, der Bestäuber wie Fliegen und Aaskäfer anzieht. Weil der Blütenduft an verrottendes Fleisch und Fisch erinnert, wird die Pflanze gemeinhin auch als Leichenblume bezeichnet. Dieser charakteristische Duft besteht Vermutungen zufolge aus einem Cocktail aus stinkenden Schwefelverbindungen.
Wie genau die Pflanze diese Geruchsmischung herstellt, war bislang allerdings unklar. Ebenso war Wissenschaftlern bisher ein Rätsel, wie und warum sich der zentrale Blütenstiel der Leichenblume – der bis zu 3,50 Meter hohe kegelförmige Spadix – kurz vor deren Erblühen um bis zu elf Grad Celsius über die Umgebungstemperatur erwärmt. Eine solche Wärmeerzeugung ist bei Tieren gängig, für Pflanzen aber ungewöhnlich.
Wärmeproduktion der Titanenwurz ähnelt der tierischen Thermogenese
Diesem Phänomen ist nun ein Team um Alveena Zulfiqar vom Dartmouth College in den USA genauer nachgegangen. Dabei suchten die Biochemiker nach den genetischen Grundlagen und den biologischen Mechanismen, die hinter der Produktion der Wärme und der geruchsintensiven Chemikalien der Titanenwurz stecken. Die Forscher entnahmen dafür Gewebeproben einer 21 Jahre alten Leichenblume namens Morphy, die im Gewächshaus des Dartmouth College steht. Als diese Blume 2016 blühte, sammelten sie über drei Nächte hinweg insgesamt neun Proben von verschiedenen Stellen des Spadix. „Die Blüten sind selten und auch kurzlebig, so dass wir nur ein kleines Zeitfenster hatten, um diese Phänomene zu untersuchen“, erklärt Seniorautor Eric Schaller, ebenfalls vom Dartmouth College.
Zulfiqar und ihre Kollegen untersuchten einerseits, welche chemischen Moleküle in diesen Titanenwurz-Proben vorkamen. Zudem extrahierten sie die RNA aus dem Gewebe und sequenzierten diese, um herauszufinden, welche Gene zur Blütezeit in den Pflanzenzellen aktiv waren. „So können wir sehen, welche Gene exprimiert werden und welche spezifisch aktiv sind, wenn sich der Spadix erwärmt und Gerüche aussendet“, sagt Schaller.
Die chemischen Analysen zeigten, dass die Duftmischung tatsächlich aus Schwefelverbindungen besteht: „Die wichtigsten Geruchsstoffe der Titanenwurz sind Dimethyldisulfid und Dimethyltrisulfid“, schreiben die Biochemiker. Diese Chemikalien geben auch verwesende Leichen ab. Die RNA-Analysen ergaben zum einen, dass in dem Blütenstiel von Morphy während des Erblühens solche Gene verstärkt abgelesen wurden, die für die Produktion bestimmter Proteine sorgen, sogenannte alternative Oxidasen. Diese ähneln einer Gruppe von Proteinen, die in tierischen Zellen vorkommen. Dort unterbrechen sie in den Mitochondrien den Speicherprozess von chemischer Energie, woraufhin die Tiere diese Energie verstärkt als Wärme abgeben. In der Leichenblume scheint es demnach ähnliche Entkopplungsproteine zu geben, die die Thermogenese des Blütenstiels ermöglichen, schließen die Forscher. Besonders aktiv waren diese Gene zu Blühbeginn und an der Spadixspitze.
