Grüner Kumpel


Pflanzen, die auf Schwermetall stehen

Neben Luft und Gewässern werden zunehmend auch unsere Böden mit Schadstoffen kontaminiert. Immissionen, Müllentsorgung, Unfälle, das Eintragen von Düngern, Pflanzenschutzmitteln oder Klärschlamm: für einen Großteil der weltweiten Bodenbelastungen ist der Mensch verantwortlich. Die Folgen beeinträchtigen die Eigenschaften und Funktionen der Böden, ein gesamtes Ökosystemgefüge ist in Gefahr. Das große Problem dabei ist die langfristige oder dauerhafte Bindung dieser Schadstoffe durch den Bodenkörper. Häufig kommt es zu Akkumulation der Stoffe und somit zu einer anschwellenden, nachhaltigen Schädigung der Böden. Insbesondere die Akkumulation von Schwermetallen, wie Blei, Cadmium, Nickel, oder Kupfer, beeinträchtigt Bodenorganismen und das Pflanzenwachstum auf extreme Art und Weise. Da dadurch genauso unsere Nahrungs- und Futtermittel betroffen sind, fällt diese Belastung am Ende im schlimmsten Fall direkt auf uns Menschen zurück und hat entsprechende Folgen.

Da die lebensfeindlichen Schwermetallbelastungen von Böden aber auch einen natürlichen Ursprung haben können, ist es nicht verwunderlich, dass Lebewesen dafür Überlebensstrategien entwickelt haben. Ein Beispiel dafür ist die Hallersche Schaumkresse (Arabidopsis halleri (L.) O’Kane and Al-Shehbaz), welche zur Familie der Kreuzblütengewächse (Brassicaceae) gehört. Sie ist schon seit einiger Zeit dafür bekannt, auf Schwermetall-belasteten Böden siedeln zu können. Sie vermag es, durch ihre Wurzeln Schwermetalle aus dem Boden zu ziehen und in hohen Konzentrationen in ihren Blättern zu speichern. Forscherteams aus Bochum und Bayreuth haben annähernd 2000 Exemplare an 165 verschiedenen europäischen Standorten untersucht und Erstaunliches festgestellt. In ihrer umfangreichen Studie haben sie beispielsweise nachgewiesen, dass es einen direkten Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung der Blätter und der des Bodens gibt und dass sich einzelne Individuen an die Bodenverhältnissen ihres jeweilig spezifischen Standorts angepasst haben. In den Blättern mancher Individuen konnten maximale Konzentrationen von 5,4 % Zink und 0,3 % Cadmium in Relation zum Trockengewicht gemessen werden, welches eigentlich toxische Dosen sind. Laut den Forschern seien die Pflanzen, die auf Schwermetall stehen, zudem in der Lage, selbst Schwermetallspuren aus dem Boden herauszuziehen.

Man vermutet, dass es sich bei dem Phänomen der Schwermetallaufnahme und -speicherung evolutiv gesehen um einen „alten“ Verteidigungsmechanismus gegen Fraßfeinde oder Konkurrenten handeln könnte. Gefundene, geografische Muster und Variationen des Phänomens scheinen zudem zu genetischen Anpassungen an lokale Begebenheiten geführt zu haben. Weitere genetische Untersuchungen, welche die Ursache der Unterschiede und dem Mechanismus dahinter klären könnten, sollen nun folgen.

Hier nun beginnt ein anderes und ,wie ich finde, noch spannenderes Kapitel, welches im Zusammenhang mit der Hallerschen Schaumkresse steht. Die gewonnenen Erkenntnisse könnten nämlich neue Impulse zur Entwicklung von nachhaltigen, pflanzenbasierenden Zukunftstechnologien geben. Es ist nicht abwegig, dass man die Schaumkresse zukünftig einerseits als „grünen Kumpel“ einsetzen könnte, um wirtschaftlich wertvolle Metalle aus dem Boden zu ziehen (Phytomining) und andererseits (auch zeitgleich) diese Fähigkeiten nutzt, um Schwermetall-verseuchte Böden zu dekontaminieren (Phytoremediation).

Bei unserem Kuriosum handelt sich um ein exzellentes Beispiel dafür, wie klassische Grundlagenforschung zu einer konkreten Anwendung überführt werden könnte. Hier wird auf interessante Weise eine Brücke zwischen Vergangenheit (Evolution) und Zukunft (technische Nutzung und Umsetzung) gebaut. Eine Spitzenvorlage für klassische Science-Fiction also!

Referenzen:

Stein, Ricardo J., et al. „Relationships between soil and leaf mineral composition are element‐specific, environment‐dependent and geographically structured in the emerging model Arabidopsis halleri.“ New Phytologist (2016).

Bildreferenzen:

Abb.1: „Arabidopsis halleri (Kriech-Schaumkresse) Aufnahmeort: bei Hollenstein an der Ybbs, Niederösterreich, Austria“: Von HermannSchachner – Eigenes Werk, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8952864

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