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Mars: Gestählte Pflanzen für den Roten Planeten

Der Traum von einem Terraforming des Mars beherrscht die Fantasien der Wissenschaftler. Gentechniker wollen Pflanzen designen, die die extremen Temperaturverhältnisse unseres Nachbarplaneten aushalten sollen - mit Hilfe aus der Tiefsee.

Das Genmaterial von Tiefseemikroben soll beim Design von Pflanzen helfen, die extreme Bedingungen wie beispielsweise auf dem Mars tolerieren können. Amerikanischen Wissenschaftlern ist es gelungen, ein Gen eines einzelligen Organismus, der in Vulkanen am Meeresgrund lebt, in Pflanzenzellen zu übertragen.

Auf dem Mars würde das Verteidigungssystem der Pflanze Amok laufen

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. Von der Arbeit der Forscherinnen Wendy Boss und Amy Grunden berichtet die Staatsuniversität von Nord-Carolina in Raleigh.

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 minus 55 Grad Celsius kalt. Pflanzen von der Erde würden bei solchen Temperaturen schnell die Blätter hängen lassen, weil ihre Verteidigungssysteme Amok liefen. Diese 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.

Pyrococcus furiosus ist eine robuste Mikrobe

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 null 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.

DDP

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