Die Graue Senfpflanze, eine wilde Variante des Kohls, verfügt über eine hervorragende Photosynthesefunktion. René Boesten von Wageninigen University & Research (WUR) entdeckte, dass dies auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass die Pflanze DNA-Stücke kopiert hat, die die Photosynthese regulieren.
Pflanzen sind in der Lage, sich durch das Kopieren oder Löschen von DNA-Stücken an extreme Umstände anzupassen. Pflanzenforscher nennen dies Kopienzahlvariation: Die Variation der Anzahl der DNA-Kopien ist ein Genom. Manchmal besteht es aus winzigen DNA-Stücken von nur fünfzig Basenpaaren. Manchmal werden Hunderte von Genen kopiert, so WUR.
Boesten untersuchte die Graue Senfpflanze, eine wilde Variante der Brassica oder des Kohls. Dieses Unkraut ist im Mittelmeerraum beheimatet, breitet sich aber aufgrund seiner im Vergleich zu anderen Pflanzen hervorragenden Photosynthese rasch in ganz Europa aus. Außerdem hat die Pflanze eine hohe Toleranz gegenüber Licht. Die meisten Pflanzen stellen bei hellem Sonnenlicht die Photosynthese ein, aber der Graue Senf wandelt das Sonnenlicht weiterhin in Zucker um.
Als Boesten das Genom des Grauen Senfs mit dem anderer Brassica-Arten verglich, stellte er fest, dass der Graue Senf mehr Kopien der Gene besitzt, die die Photosynthese steuern. Bei Tests der verschiedenen Brassica-Arten im Labor unter wenig und viel Licht zeigte sich, dass die entsprechenden Gene im Grauen Senf deutlich aktiver waren, und die Pflanze wuchs auch unter hellem Licht weiter. In weiteren Untersuchungen muss nun geklärt werden, ob sich diese günstigen Eigenschaften auch auf andere Brassica-Arten übertragen lassen.
Kopienzahlvariationen kommen bei Pflanzen häufig vor. Das bekannteste Beispiel entstand, als Landwirte begannen, das Herbizid Round-Up einzusetzen. Zunächst starben alle Unkräuter aus. Doch schon bald entwickelten einige Pflanzen eine Toleranz gegenüber Glyphosat, dem Wirkstoff von Round-Up. Diese Pflanzen besaßen zunächst eine Kopie des Gens X, das ein Protein für das Wachstum produziert. Das Glyphosat reagiert mit diesem Protein und hindert die Pflanze daran, die für das Wachstum benötigten Aminosäuren zu produzieren, was schließlich zum Tod der Pflanze führt. Der Hersteller von Round-Up veränderte die Soja-, Mais- und Kartoffelpflanzen, um zu verhindern, dass das Glyphosat mit ihren Proteinen reagiert, und sicherte so das Überleben dieser Pflanzen.
Innerhalb von zehn Jahren tauchten jedoch die ersten Round-Up-resistenten Pflanzen auf. Mehrere Arten kopierten das X-Gen, wobei manchmal bis zu 100 Kopien entstanden, was die Pflanze veranlasste, mehr Proteine zu bilden. Infolgedessen neutralisierte das Glyphosat nur einen Teil des wachstumsfördernden Proteins, so dass die Pflanze überleben konnte.
Boesten: ”Pflanzen können sich an Umweltstressoren anpassen, indem sie die Produktion bestimmter Stoffe steigern oder einstellen. Je größer die Vervielfältigungskopie, desto größer der Effekt. Große Kopien führen nicht zwangsläufig zu lebensfähigen Varianten, aber Mutanten mit zusätzlichen Kopien, die überleben, haben häufig die evolutionäre Oberhand.”
