Benjamin von Brackel
14.08.2011 | 15:00 5

Spuren unserer Trennung

Schlaue Bäume Wiedersehen ist oft schwierig. Das wissen nicht nur Menschen. Auch Pflanzen können ihre Erinnerungen nicht ausblenden

Als sie getrennt wurden, waren sie noch jung gewesen. Aber sie hatten die gleichen Wurzeln, eine gemeinsame Geschichte. Tatsächlich sogar dieselbe Genetik. Würde man sie eines Tages wieder zusammenbringen, was sollte das für einen Unterschied machen – zumal, wenn es um Pflanzen geht? Nicht umsonst wird die Idee des Zusammenwachsens auch in der Sprache gern mit der grünen Natur assoziiert. Das Zusammenwachsen hatte Willy Brandt beschworen; von „blühenden Landschaften“ und „Früchten der Arbeit“ sprach Kanzler Helmut Kohl.

Doch es sollte ein wenig anders kommen, bald setzte Ernüchterung ein. Ost- und Westdeutsche hatten sich unter der Teilung entfremdet. So einfach wollten sie eben nicht wieder zusammenwachsen. Und trotzdem hinkt der Vergleich mit den Pflanzen keinesfalls – das haben kanadische Forscher um Malcolm Campbell gerade erst an Pappeln gezeigt: Sie pflanzten genetisch exakt gleiche Bäume, die aber in weit voneinander entfernten Provinzen Kanadas aufgewachsen waren, zusammen in einer Klimakammer in ein Meter hohe Töpfe. Die jungen Pappeln schlugen neue Wurzeln, fühlten sich im gemeinsamen Boden zunächst wohl. Dann wurde ihnen das Wasser entzogen – um zu testen, wie sie nach der Trennung mit Stress umgehen. Die Forscher der University of Toronto Scarborough (UTSC) glaubten, dass sich alle Pflanzen gleich weiterentwickeln würden, denn in ihrer Genetik unterschieden sie sich ja nicht.

Tatsächlich aber reagierten die Pappeln je nach Herkunftsort ganz individuell auf die künstliche Dürre. Bäume aus Manitoba etwa drosselten den Wasserverlust über die Blattoberfläche viel früher als die Setzlinge aus Saskatchewan. Auch genetisch sprachen die Pflanzen unterschiedlich auf den für alle exakt gleich heftigen Trockenstress an. Und es ging nicht etwa nur um ein paar wenige Gene – sondern um Hunderte. Es lag auf der Hand: Die Bäume erinnerten sich an das Klima und die Geografie ihres Ursprungsortes.

Gärtner oder Bauern kennen diesen Effekt schon etwas länger – als Baumschulen-Effekt. Je nachdem, aus welcher Baumschule genetisch vergleichbare Sprösslinge kommen, gedeiht der eine prächtig, während der andere nur spärlich wächst „Der Baumschulen-Effekt war kaum untersucht, zumindest nicht systematisch und auf molekularer Ebene“, sagt Bräutigam. „Er hat sich jetzt bestätigt.“

Dass Bäume nicht vergessen können, klingt erstaunlich. Zumal: Sollten sie sich wirklich erinnern können, also nicht bloße Bio-Automaten sein, die reflexhaft und allein wegen ihrer Gene auf die Umwelt reagieren, dann müsste der Mensch sein Verhalten Pflanzen gegenüber wohl noch einmal überdenken. Gentechnik, Waldabholzungen und industrielle Instrumentalisierung von Pflanzen – all das wäre dann neuen Debatten unterworfen.

Labormaus der Pflanzen

Dass Pflanzen etwas behalten können, zeigen Versuche mit jungen Sprösslingen, die in einer salzhaltigen Nährlösung aufgezogen und nach Jahren in salzarmer Erde wieder in salzhaltigen Boden eingegraben werden, ohne dass sie eingehen. „Die Pflanze hat sich an ihre Jugendzeit erinnert“, erklärt die Schweizer Biologin und Gentechnikexpertin Florianne Koechlin.

Ihre Landsfrau Barbara Hohn hat als eine der Ersten nachgewiesen, dass es so etwas wie ein Zellgedächtnis gibt. Pflanzen, so stellte die Basler Molekularbiologin 2006 fest, können sich an Stresserlebnisse erinnern – sogar über Generationen hinweg. Hohn und ihre Arbeitsgruppe demonstrierten das an der Ackerschmalwand, die als Labormaus der Pflanzengenetik gilt. Sie traktierten das unscheinbare Pflänzchen mit UV-Strahlen und Chemikalien, um einen Schädlingsbefall vorzutäuschen. Das Ergebnis: Das Erbgut der Pflanze wurde anders abgelesen. Und sogar die Nachkommen der Ackerschmalwand zeigten bis in die fünfte Generation hinein Stressreaktionen, obwohl sie dem Stress gar nicht mehr ausgesetzt waren. Hohn konnte das anhand von genetischen Markern zeigen. „Der Einfluss von außen ist vererbbar“, sagt sie.

Eine Aussage, die vielen Biologen immer noch unangenehm ist, weil sie nach Lamarck klingt, der erklärt hatte, dass Lebewesen die angelernten Eigenschaften der Eltern erben können. Das war, bevor Charles Darwin Mitte des 19. Jahrhunderts die Evolutionstheorie aufstellte, der zufolge allein Mutation und Selektion für die Entwicklung der Arten verantwortlich sind. Wissenschaftler verbannten die Theorie Lamarcks daraufhin ins Reich der Fabeln. Dass der französische Biologe in den vergangenen Jahren teilweise rehabilitiert wurde, ist der Epigenetik zu verdanken.

Dieses System „über den Genen“ verbindet Gene und Umwelteinflüsse, es kann darüber entscheiden, ob ein Gen an- und abgeschaltet wird. Die DNA-Sequenz bleibt dabei unangetastet, aber die Gene werden von außen durch chemische Gruppen markiert. Wird ein Genschalter etwa durch einen starken Umwelteinfluss umgelegt, so kann sich das auch auf die nächsten Generationen übertragen. Anders aber als die Genmutation können die epigenetischen Anpassungen wieder rückgängig gemacht werden. Wie Pflanzen epigenetische Informationen speichern, darüber rätseln die Biologen noch. Eine Möglichkeit ist die Methylierung: Kleine Kohlenwasserstoffmoleküle werden am DNS-Strang angeheftet und schalten das betreffende Gen aus.

Das kanadische Forscherteam will im nächsten Schritt testen, ob und wo, in Abhängigkeit von der Herkunft, die Markierungen in den beteiligten Genen gesetzt wurden. Auch wollen sie herausfinden, ob die Pappeln die Information über ihren Heimatort auch an ihre Nachkommen weitergeben. Bräutigam erwartet spannende Ergebnisse, denn über das Gedächtnis langlebiger Pflanzen wisse die Wissenschaft im Vergleich zum Kurzzeitgedächtnis der Ackerschmalwand noch wenig.

Kommandos aus der Wurzel

Frantisek Baluska ist von den Ergebnissen der kanadischen Kollegen trotzdem kaum überrascht. Der Zell-Biologe von der Universität Bonn traut Pflanzen sogar noch weit mehr zu als viele Kollegen seines Feldes. Er glaubt, dass Pflanzen permanent Informationen über ihre Umgebung sammeln, sie verarbeiten und auf dieser Grundlage „entscheiden“, was das Beste für sie ist – als hätten sie ein Bewusstsein. Eine Pflanze könne Signale über Stunden, Tage oder Jahre speichern, je nachdem wie stark sie sei. Und dank ihrer Erinnerung werde sie dann schneller reagieren. Baluska zufolge sitzt in den Wurzelspitzen eine Kommandozentrale, die das Wachstum steuert. „Wir haben noch keine Ahnung, wie komplex Pflanzen sind, was die sensorischen und kognitiven Aspekte angeht“, sagt Baluska.

Wenn Bäume nicht vergessen können und Pflanzen einen gewissen Grad an Bewusstsein besitzen, was hat das zur Folge? Wo liegen die Grenzen, wie wir mit ihnen umgehen dürfen? Florianne Koechlin fordert mehr Respekt gegenüber Pflanzen. Die Geschäftsführerin des Blauen Instituts in Basel, das Gentechnik kritisch beurteilt, hat zusammen mit anderen Wissenschaftlern einen Katalog von Rechten für Pflanzen entwickelt. Das Recht auf Fortpflanzung verbiete demnach, Pflanzen zu sterilisieren, das Recht auf Eigenständigkeit schließe die totale industrielle Instrumentalisierung aus, und das Recht auf Vielfalt verpflichte zum Schutz der Artenvielfalt. In der Wissenschaft verändere sich das Bild der Pflanzen, glaubt die Biologin, „von einem passiven Objekt zu einem selbstentscheidenden, sich erinnernden und lernenden Subjekt, das mit anderen Pflanzen und Insekten ständig kommuniziert.“

Nur weglaufen können Pflanzen nicht. Sie lassen alles mit sich machen, geben kein Zeichen, wenn die Grenzen überschritten sind. „Die müssen wir selbst finden“, sagt Koechlin. Denn obwohl die Pflanzen nur unsichtbar reagieren – vergessen tun sie nicht, was wir mit ihnen machen.

Kommentare (5)

Schnolfi 15.08.2011 | 12:41

Die meisten Pflanzen verlassen ihren Standort nie von selbst - schon garnicht über hunderte von Kilometern.
Es gibt auch kein Sinnesorgang, was ihnen mitteilt, dass sie jetzt ganz woanders (als in der Baumschule) stehen würden.
Sie gehen einfach von dem aus, was einmal an günstigen Bedingungen war, auf die sie sich eingestellt hatten und 'interpretieren' den vom Menschen erzwungenen Standortwechsel als Verschlechterung der Wachstumsbedingungen am 'ursprünglichen Standort'.

blausax 27.08.2011 | 22:28

Hintergrund des Experiments ist die Frage, ob es Mechanismen gibt, die es Lebewesen ermöglichen, Umwelteinflüsse - egal welcher Art - abzuspeichern und sich später daran zu "erinnern".
Bisher ging man doch dogmatisch davon aus, dass die in der DNA kodierten Informationen für alle Vorgänge und Reaktionen verantwortlich sein sollen. Die GENETIK hatte es geschafft, sich im öffentlichen Bewußtsein zu platzieren und die Debatten zu beherrschen. Die EPIGENETIK kam leiser daher und wurde kaum wahrgenommen, sogar bekämpft, weil sie an Dogmen rüttelt.
Ich glaube fest daran, dass die Epigenetik die Wissenschaft und Forschung stärker verändern wird als die Genetik, weil viele Vorgänge erst durch die Epigenetik schlüssig erklärt werden können.
Außerdem stärkt sie die Verantwortung des Einzelnen für sich, denn wenn Umwelteinflüsse die Aktivität/Inaktivität von Genen verändern können, heißt das ja im Umkehrschluß, ich kann durch Veränderung meiner Umwelt (z.B. Ernährungsverhalten, Vermeiden von Gifteinflüssen, Psychohygiene etc.) Einfluß auf die Aktivität meiner Gene nehmen, ich bin der Macht der Gene nicht hilflos ausgeliefert .
Da die Epigenetik auch beschreibt, dass erworbene Eigenschaften weitervererbt werden können, habe ich damit schon Verantwortung für meine Kinder und Enkel noch bevor sie gezeugt sind, im Guten wie im Schlechten!