Neue Forschungsergebnisse der Wageningen University & Research zeigen, dass Pflanzen innerhalb von Sekunden auf ein Wachstumshormon reagieren, viel schneller als bisher angenommen. Verantwortlich für diesen bemerkenswert schnellen Prozess ist ein uralter Mechanismus, der von den Vorfahren der Pflanzen abstammt, so die Forscher.
Innerhalb weniger Sekunden nach dem Kontakt mit dem Pflanzenhormon Auxin, wie es in Bewurzelungspulver enthalten ist, verändern sich die Pflanzen auf molekularer Ebene. Diese Entdeckung wurde von André Kuhn, einem Forscher in der Abteilung Biochemie, gemacht. Professor Dolf Weijers erklärt: “Diese schnellen Reaktionen können nicht auf eine veränderte genetische Aktivität zurückgeführt werden, wie es bei allen bisher untersuchten Wachstumsprozessen der Fall ist.” Die Studie zeige, dass das Hormon die Pflanzen dazu anrege, zuvor produzierte Proteine zu verändern - ein Prozess, der wesentlich schneller ablaufe als die herkömmliche DNA-Transkription, die mindestens zehn Minuten dauere. “Dies geschieht in großem Umfang”, sagt Weijers. “Innerhalb von zehn Minuten passt die Zelle fünf Prozent aller ihrer Proteine an.”
Bei der Veränderung wird ein kleines Molekül mit einer negativen Ladung, eine Phosphatgruppe, hinzugefügt. Es mag wie eine subtile Veränderung erscheinen, aber eine solche Markierung hat eine erhebliche Wirkung. “Sie kann ein Protein aktivieren, es in den Mülleimer der Zelle schicken oder die Interaktion zwischen zwei Proteinen verändern”, fasst Weijers zusammen. Da Proteine die Bausteine des Lebens sind, verändere sich dadurch die Funktionsweise der Zelle und damit auch die der Pflanze. Das Prinzip sei vergleichbar mit dem Anpassen von Bausteinen eines Lego-Hauses. Wenn man einige davon wegwerfe, zufällige Klötze zusammenklebe oder andere losklicke, sehe das Haus anders aus.
Die Forscher entdeckten, dass die ultraschnelle Reaktion nicht nur bei Landpflanzen, sondern auch bei Algen auftritt. “Algen und Pflanzen haben einen gemeinsamen, einzelligen Vorfahren, der vor etwa 700 Mio Jahren lebte”, erklärt Weijers. Dies lasse darauf schließen, dass das Schnellreaktionssystem wahrscheinlich schon bei diesem Vorfahren vorhanden war und sich seither weiterentwickelt hat. Bemerkenswert sei, dass der einzellige Vorfahre im Gegensatz zu Pflanzen kein Auxin produzierte. Das Hormon war jedoch in der Natur vorhanden; etwa die Hälfte der Bakterien produziert es. “Vielleicht nutzte der Vorfahre der Pflanzen und Algen den Mechanismus, um das von Bakterien produzierte Auxin zu erkennen und schnell auf Bakterien in der Umgebung zu reagieren”, spekuliert der Professor. Auf jeden Fall gab es eine Rolle für das Pflanzenhormon Auxin, lange bevor die Pflanzen begannen, es als Hormon zu produzieren.
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