Der Baum des Jahres verfügt über eine dem Aspirin ähnliche Substanz in seiner Hausapotheke

Gerade noch rechtzeitig gegen Ende des Jahres 2008 haben Wissenschaftler eine interessante Erkenntnis über den Walnussbaum, den Baum des Jahres gewonnen. Wenn Walnussbäume unter Stress geraten, produzieren sie zu Bewältigung eine dem Aspirin ähnliche Substanz in signifikanter Dosis.

Diese Feststellung von Wissenschaftlern am „National Center for Atmospheric Research“ (NCAR) in Boulder, Colorado, eröffnet neue Wege in der Forschung hinsichtlich des Verhaltens von Pflanzen und deren Einfluss auf die Luftqualität. Für Bauern könnte dies zukünftig Möglichkeiten bringen, frühe Warnsignale von Pflanzen zu erkennen und so vielleicht ihre Ernte zu retten.

„Anders als Menschen, die zur Bekämpfung von Fieber oder Schmerzen Aspirin einnehmen, besitzen Pflanzen die Fähigkeit, ihre eigene Mischung dem Aspirin ähnlicher Chemikalien zu produzieren. Dies geschieht durch die Bildung von Proteinen, die biochemisch ihre Abwehr stärken und Verletzungen reduzieren“, sagte der NCAR Wissenschaftler Thomas Karl. Der Leiter der Studie fuhr fort: \‘Unsere Messungen zeigen, dass eine signifikante Menge der Chemikalien in der Atmosphäre festgestellt werden kann, wenn die Pflanze auf Trockenheit, unpassende Temperaturen oder andere Stressoren reagiert.\’

Seit Jahren ist es Wissenschaftlern bekannt, dass Pflanzen in einem Labor Methyl-salicylate produzieren können, was eine chemisch verwandte Form von Acetylsalizylsäure ist, oder Aspirin, wie es meist umgangssprachlich genannt wird. Aber nie zuvor haben Wissenschaftler Methylsalicylate in einem Ökosystem festgestellt oder bestätigt, dass Pflanzen signifikante Mengen der Chemikalie in die Atmosphäre abgeben.

\‘Biosphärisch - atmosphärische Interaktionen sind wichtig, um das System der Erde zu verstehen\’, sagte Cliff Jacobs, der Studiendirektor der NFS, Abt. Atmosphärische Wissenschaften. \‘Diese zufällige Entdeckung unvorausgesehener Mengen an Methylsalicylaten ergänzt eine vorherige wichtige Studie.\’

Die Wissenschaftler hatten bisher nicht daran gedacht, im Wald nach Methyl-salicylaten zu schauen, das NCAR Team fand die Chemikalie durch Zufall. Sie hatten ein Jahr zuvor spezielle Instrumente in einem Walnusshain in der Nähe von Davis in Kalifornien aufgestellt, um die Emissionen bestimmter flüchtiger organischen Verbindungen (VOCs) von Pflanzen zu messen.

Diese Kohlenwasserstoffverbindungen sind wichtig, weil sie sich mit Emissionen aus der Industrie verbinden und Luftverschmutzung beeinflussen und weil sie auch das lokale Klima beeinflussen können.

Als die NCAR Wissenschaftler ihre Messwerte überprüften, fanden sie zu ihrer Überrauschung, dass in den VOC Emissionen Methylsalicylate enthalten waren.

Die Werte der Methylsalicylate stiegen dramatisch an, wenn die Pflanzen, die bereits durch eine lokale Dürre gestresst waren, saisonal unpassende kühle Nachttemperaturen verspürten, die von einem starken Anstieg der Tagestemperaturen gefolgt waren.

Instrumente, die an Türmen in etwa 100 Fuß Höhe über dem Boden befestigt waren, maßen bis zu 0.025 Milligramm Methylsalicylate pro Stunde, die aus dem Wald aufstiegen.

Das Wissenschaftlerteam spekulierte über zwei Funktionen, die diese Methyl-salicylate haben könnten. Eine davon ist, dass die Pflanzen dadurch beginnen, einen Prozess zu stimulieren, den man systemisch erworbene Resistenz nennt, was analog zu einer Immunantwort bei einem Tier zu verstehen ist.

Dies hilft der Pflanze zum einen, Widerstand zu leisten, und zum anderen, von einer Krankheit zu genesen. Die Methylsalicylate könnten auch ein Mechanismus sein, durch den gestresste Pflanzen mit Nachbarpflanzen kommunizieren und diese vor einer Bedrohung warnen. Wissenschaftler haben im Labor nachgewiesen, dass eine Pflanze ihre Abwehr hochfahren kann, wenn sie in irgendeiner Weise mit einer anderen Pflanze in Verbindung ist, die diese Chemikalie ausstößt.

Nachdem die NCAR Wissenschaftler demonstriert haben, dass sich Methylsalicylate in der Atmosphäre oberhalb eines gestressten Waldes anreichern können, vermuten die Forscher, dass die Pflanzen die Chemikalie benutzen, um ein ökosystemweite Immunreaktion hervorzurufen.

\‘Diese Entdeckungen zeigen einen greifbaren Beweis, dass eine Pflanze-zu-Pflanze Kommunikation auf einer Ökosystemebene vorkommt\’, sagte NCAR Wissenschaftler Alex Guenther, ein Co-Autor der Studie. \‘Es sieht so aus, als hätten Pflanzen die Fähigkeit, durch die Luft hindurch zu kommunizieren.\’

Die Entdeckung erhöht die Möglichkeit, dass Bauern, Waldbesitzer und andere dadurch vielleicht irgendwann in der Lage sind anzufangen, Pflanzen zu überwachen, um frühe Anzeichen von Krankheiten, eine Insekteninvasion oder andere Arten von Stress zu erkennen. Zurzeit wissen sie meistens nicht, ob ein Ökosystem ungesund ist, bis sichtbare Indikatoren wie abgestorbene Blätter, auftreten.

\‘Ein chemisches Signal ist eine sehr sensible Weise, um Pflanzenstress zu entdecken, und sie kann um ein Vielfaches effektiver sein, als visuelle Inspektionen\’, \’ erläuterte Prof. Karl.

\'Wenn Sie ein sensibles Warnsignal haben, das Sie in der Luft messen können, dann können Sie viel eher aktiv werden, zum Beispiel um Pestizide auszubringen. Umso eher etwas passiert, umso mehr kann man zum Beispiel darin profitieren, weniger Pestizide einsetzen zu müssen und Felder besser führen zu können.“

Die Entdeckung kann Wissenschaftlern auch helfen, dass zentrale Mysterium über VOCs zu lösen. Über Jahre hinweg haben Atmosphärenwissenschaftler vermutet, dass es in der Atmosphäre noch mehr flüchtige organische Verbindungen gibt, als sie finden konnten. Jetzt sieht es so aus, als seien ein Bruchteil der fehlenden VOCs Methylsalicylate und andere Pflanzenhormone. Diese Feststellung kann Wissenschaftlern helfen, den Einfluss von VOCs auf das Verhalten von Wolken und der Entwicklung von Ozon in Bodennähe, einem wichtigen Schadstoff, aufzuspüren.

Übersetzung:
Silvia K. Müller, CSN – Chemical Sensitivity Network, 10. Oktober 2008

Literatur:
National Science Foundation (NSF), Press-release: Walnut Trees Emit Aspirin-Like Chemical to Deal with Stress, 18. September 2008

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