Nahaufnahme: Die Ranken des Teufelszwirn umschlingen ein Z.ckerrübenpflanzen | Copyright: Virginia Tech College of Agriculture and Life Sceinces
Blacksburg (USA) - US-Forscher haben eine bislang unbekannte Form der Kommunikation von Pflanzen untereinander entdeckt. Mit der "Sprache" auf molekularer Ebene können Pflanzen erstaunlich große Mengen an genetischer Information miteinander austauschen.
Im Fachjournal "Science" (DOI: 10.1126/science.1253122) berichten der Pflanzenpathologe Professor Jim Westwood vom College of Agriculture and Life Sciences an der Virginia Tech, dass die Entdeckung neue Einblicke in die Art und Weise ermöglicht, wie Lebensmittelpflanzen beispielsweise von parasitären Unkräuter dominiert werden.
"Unsere Entdeckung dieser neuen Form der Kommunikation zwischen Organismen zeigt, dass solche Prozesse sehr viel verbreiteter sind als bislang angenommen", erläutert Westwood. "Jetzt, wo wir herausgefunden haben, dass diese Pflanzen all diese Informationen untereinander austauschen, drängt sich natürlich auch die nächste Frage auf: Was genau teilen sich die Pflanzen alles untereinander mit?"
In ihren Experimenten untersuchten die Forscher das Verhältnis zwischen dem parasitären Teufelszwirn (Cuscuta) und ihren Wirtspflanzen Tomate und Schaumkresse (Arabidopsis). Um an die Feuchtigkeit und Nährstoffe ihrer Wirtspflanzen zu gelangen, dringt der Teufelszwirn mit Saugorganen (sog. Haustorien) in diese ein.
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Schon zuvor konnte Westwood zeigen, dass es während der parasitären Verbindung zwischen Parasit und Wirtspflanze zur Übertragung von RNA zwischen den beiden Arten kommt. RNA übersetzt Informationen der DNA und damit des Bauplanes eines Organismus.
In seiner neuen Arbeit konnte der Forscher nun feststellen, dass es auch zum Austausch sogenannter Boten-RNA (mRNA) kommt, mit der die Zellen eines Organismus etwa der Kodierung von Proteinen, beauftragt werden.
Diese Beobachtung war umso erstaunlicher, als dass Wissenschaftler bislang davon ausgingen, dass die Boten-RNA zu zerbrechlich und kurzlebig sei, als dass sie überhaupt zwischen einzelnen Arten ausgetauscht werden könne.
Die Forscher um Westwood stellten nun jedoch fest, dass es während der parasitären Verbindung sogar zum Austausch tausender mRNA-Moleküle zwischen den beiden beteiligten Pflanzen kommt und dadurch eine Art offener Dialog entsteht, die es den beiden Arten erlaubt, frei miteinander zu kommunizieren. "Durch diesen Austausch, so vermuten die Forscher, könnte etwa der Parasit der Wirtspflanze diktieren, was sie zu tun hat - etwa ihre Abwehrmechanismen derart zu reduzieren, dass der Parasit leichteres Spiel hat."
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In weiteren Untersuchungen wollen die Forscher nun genau herausfinden, welche Informationen vom Parasiten an die Wirtspflanze mit Hilfe der mRNA "überspielt" werden.
Zudem erhoffen sich die Forscher auch neue Informationen darüber, ob vielleicht auch andere Organismen, wie etwa Bakterien und Pilze, auf ähnliche Weise Informationen austauschen.
Zeitraffer des "Angriffs" eines Parasiten auf eine Wirtspflanze
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"Parasitäre Pflanzen, wie etwa das 'Hexenkraut' Striga oder Sommerwurzen, stellen für viele Gemüsesorten und Lebensmittelsaaten eine ernste Bedrohung dar. Gerade in den ärmsten Regionen Afrikas", erläutert Professor Julie Sholes von der University of Sheffield, die mit Westwoods Arbeiten vertraut aber nicht Teil des Forscherteams ist. "Neben den faszinierenden neuen Einsichten in die Kommunikation zwischen Parasiten und Wirtsorganismen, stellt die Entdeckung auch neue und faszinierende Möglichkeiten der Entwicklung neuer Kontrollstrategien im Kampf gegen Parasiten in Aussicht - wenn etwa die Boten-RNA der Parasiten umprogrammiert werden könnten."
"Unsere Entdeckung könnte die Achillesferse von Parasiten aufzeigen", zeigt sich Westwood abschließend von seiner eigenen Entdeckung begeistert. "Das alles ist deshalb so faszinierend, weil unsere Entdeckung ein so großes Potential beinhaltet."
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Quelle: vt.edu