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Stinkende Pflanzen erzeugen üblen Geruch mit speziellem Enzym

Einige Blüten imitieren den Geruch von Fäkalien oder verrottendem Fleisch, um Bestäuber anzuziehen. Diese Fähigkeit hat sich offenbar mehrfach im Pflanzenreich entwickelt.

Wer einmal den Geruch des Stinkkohls (Symplocarpus foetidus) oder der berüchtigten Riesenrafflesie (Rafflesia arnoldii) in die Nase bekommen hat, wird das Aroma nie wieder vergessen. Sie gelten als die übelriechendsten Pflanzen der Welt. Auf die Käfer und Fliegen jedoch, die die Blüten bestäuben, übt der Gestank, der Fäkalien und verrottendes Fleisch imitiert, eine unwiderstehliche Anziehungskraft aus. Ein Forschungsteam um den Biologen Yudai Okuyama vom National Museum of Nature and Science im japanischen Tsukuba wollte es jetzt ganz genau wissen und herausfinden, wie die Pflanzen die Duftmoleküle erzeugen. Die Ergebnisse, die im Fachmagazin «Science» veröffentlicht wurden, zeigen ausserdem, dass stinkende Blüten im Pflanzenreich erstaunlich häufig vorkommen.

Pflanzen und Insekten koexistieren seit Millionen von Jahren. Neben visuellen und strukturellen Anpassungen haben Blüten die Fähigkeit entwickelt, komplexe Mischungen flüchtiger Verbindungen zu produzieren, die es der Pflanze ermöglichen, mit Insekten zu kommunizieren und spezifische Botschaften zu übermitteln. Die Emission dieser Düfte kann entweder Insekten dazu verleiten, die Fortpflanzungsorgane der Pflanze aufzusuchen, wodurch sich die Chance auf eine erfolgreiche Bestäubung erhöht, oder unerwünschte Besucher abwehren.

Okuyama nahm sich mit seinem Team für die Untersuchung die Gattung Asarum vor, eine der vielfältigsten Pflanzengruppen Japans. Im Zentrum stand die Frage, wie der evolutionäre Antrieb, verschiedene Bestäuber zu umwerben, diese Vielfalt beeinflusst haben könnte. Bei ihren Analysen stellten die Forscher fest, dass einige Asarum-Arten einen üblen Aasgeruch verströmen. Sie katalogisierten die flüchtigen Chemikalien, die von den Blüten der 53 bekannten Asarum-Spezies produziert werden, und suchten dann nach Unterschieden in der Gen- und Enzymaktivität zwischen stinkenden und nicht stinkenden Blüten.

Stinkende Vielfalt

Auf diese Weise konnten sie eine Klasse von Enzymen identifizieren, die so genannten Disulfid-Synthasen, die schwefelhaltige Moleküle in jene Verbindungen umwandeln, die für den Gestank der Blüten verantwortlich sind. Unabhängig davon haben sich ähnliche Enzyme in zwei weiteren Pflanzengattungen, Symplocarpus und Eurya, entwickelt. Im Verlauf der Evolution scheinen die Pflanzen eine Kopie des Gens SBP1 erzeugt und dieses so verändert zu haben, dass drei andere Aminosäuren produziert werden, mutmassen die Forscher. Unter den Asarum-Arten sei die Fähigkeit zur Herstellung von Dimethyldisulfid mehr als 18-mal erworben worden und wieder verloren gegangen. Bei vielen Arten sind solche Genduplikate die Quelle neuer Merkmale. Die Kopie kann mutieren, ohne die Funktion des ursprünglichen Gens zu beeinträchtigen.

Die Studie mache unmissverständlich deutlich, wie viel man noch über stinkende Pflanzen lernen könne, sagt Robert Raguso, Ökologe an der Cornell University in Ithaca, New York, der nicht an der Studie beteiligt war, gegenüber «Nature». «Stinkende Pflanzen sind komplizierter, als wir dachten», erläutert er. «Es gibt noch eine Menge zu entdecken.» So sind manche Blüten in der Lage, zu verschiedenen Zeiten unterschiedliche Verbindungen abzugeben – erst locken sie einen Bestäuber an und ändern dann ihren Duft, um das Insekt wieder zu vertreiben, damit es den Pollen auf anderen Blüten ablegt. Und es gibt Blüten, die je nach Bedarf den Geruch verschiedener Lockstoffe imitieren, etwa den von Insektenblut und den von ranzigem Käse. (mit Material von «Nature News»)

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