Dem Fraßfeind auf der Spur
Anke Steppuhn untersucht die Waffen wehrhafter Pflanzen auf molekularer Ebene
22.05.2009
Anke Steppuhn ist Juniorprofessorin für Molekulare Ökologie
Bildquelle: privat
Pflanzenfressende Insekten und Gewächse jeglicher Art sind von Natur aus Feinde. Um herauszufinden, mit welchen Mitteln diese Widersacher sich gegenseitig bekämpfen, nutzt die Juniorprofessorin für Molekulare Ökologie Anke Steppuhn chemische und molekularbiologische Methoden. Denn die Wechselbeziehungen von Pflanzen und Tieren in der Natur basieren letztlich auf chemischen Prozessen.
Molekulare Ökologie – mit Ökobauern oder Ökostrom hat das Arbeitsgebiet von Anke Steppuhn nicht viel zu tun. „Ich erforsche die Wechselbeziehungen von Organismen und untersuche dabei, wie diese genetisch reguliert sind sowie die Rolle chemischer Verbindungen innerhalb der Organismen“, erklärt die 32-Jährige, die seit Januar als Juniorprofessorin für Molekulare Ökologie am Institut für Biologie der Freien Universität Berlin tätig ist. Für die Wissenschaftlerin eine Rückkehr an ihre alte Alma Mater, wo sie bis 2001 mit dem Hauptfach Ökologie studierte. Danach wechselte sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin an das Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie in Jena.
Kampf dem Fraßfeind
Bereits in ihrer Promotion an der Friedrich-Schiller-Universität Jena beschäftigte sich Anke Steppuhn mit jener Pflanze, die auch jetzt in ihrem Labor zu Forschungszwecken heranwächst: der Wilde Tabak (Nicotiana attenuata). Das einjährige Gewächs gedeiht in den Wüsten im Südwesten der USA. In ihrer kargen Umgebung muss sich die Pflanze gegen zahlreiche Krankheitserreger und Pflanzenfresser wehren. Da die Pflanze nicht weglaufen kann, bleibt ihr nur der Griff zu „chemischen Waffen“. Wird sie von hungrigen Insekten angefressen, reagiert sie zum Beispiel mit der vermehrten Produktion des Nervengiftes Nikotin. Doch diese pflanzenfressenden Insekten können sich auch anpassen, um die Pflanze weiter als Nahrungsquelle zu nutzen.
Vom An- und Abschalten der Gene
Um herauszufinden, wie diese Wechselbeziehungen funktionieren, untersucht Anke Steppuhn die Erbsubstanz des Wilden Tabaks. Zum einen interessiert sie, welche Gene die Pflanze einschaltet, um auf ihre Fraßfeinde zu reagieren. Andererseits werden bestimmte Gene der Pflanze abgeschaltet, um deren Funktion herauszufinden. Gene sind Abschnitte der DNA, die Proteine codieren, die in den Zellen eines Organismus eine bestimmte Aufgabe übernehmen. Werden diese Gene blockiert, kann die Pflanze nicht mehr adäquat auf die Einflüsse aus der Umwelt, also beispielsweise massiver Insektenfraß, reagieren. „So konnten wir nachweisen, dass wenn Nicotiana attenuata nicht mehr in der Lage ist, verdauungshemmende Proteine oder Nikotin zu produzieren, stärker durch pflanzenfressende Insekten befallen wird“, erklärt Anke Steppuhn.
Da der Wilde Tabak eng mit unseren Tomaten und Kartoffeln verwandt ist, könnten diese Erkenntnisse über den Wilden Tabak auf unsere Nutzpflanzen übertragbar sein und dabei helfen neue, umweltfreundlichere Methoden zur Schädlingsbekämpfung zu entwickeln.