Pflanzen sind viel hinterhältiger, als wir einst dachten. Wissenschaftler haben kürzlich entdeckt, dass Seide, eine problematische parasitäre Pflanze, die jährlich Millionenschäden an Nutzpflanzen verursacht, im Grunde in die Gene ihres Wirts eindringen kann.
Sie haben richtig gelesen. Eine parasitäre Pflanze kann die Gene ihres Wirts hacken und den Wirt dadurch anfälliger für zukünftige Angriffe machen.
Wir wussten bereits, dass es Moose gibt, die Arsen aus Wasser entfernen können. Nun haben wir gelernt, dass Pflanzen lernen können, auf Reize zu reagieren, wie es ein Tier tun würde. Pflanzen können uns heilen. Sie heben unsere Stimmung allein durch ihre Existenz. Aber Pflanzen, die in der Lage sind, in die Gene anderer Lebewesen einzudringen, sind etwas ganz Neues.
Diese Forschung wird etwas technisch, aber bleib dran – wir machen es verständlich.
Seide kann RNA mit ihren Wirtspflanzen teilen. RNA fungiert im Grunde wie ein Bote, der Lebewesen hilft, Anweisungen aus der DNA weiterzuleiten. MicroRNA ist eine Untergruppe der RNA, die speziell anderen RNA-Typen hilft, Gene an- oder auszuschalten.
Frische dein Biologiewissen aus dem Studium mit diesem Video auf oder behalte einfach im Kopf, dass MicroRNA Gene durch Interaktion mit anderen RNA-Typen ausschalten kann. Mindestens eine parasitäre Pflanze nutzt MicroRNA als Waffe.
Eine Zeitlang wussten Forscher nicht, warum Seide RNA mit ihren Wirten teilt.
Forscher haben gerade den Grund gefunden. Seides MicroRNA schaltete tatsächlich Gene in der Wirtspflanze aus, wodurch der Wirt anfälliger für Angriffe durch Seide wurde.
Sie wissen noch immer nicht genau, wie das alles funktioniert.
Jim Westwood, einer der Forscher, der die ursprüngliche Studie verfasst hat, scheut sich nicht, die Bedeutung ihrer Ergebnisse hervorzuheben. In einem Interview mit Virginia Tech News sagte er: „Die Interaktion zwischen Wirt und Parasit beinhaltet die Nutzung von MicroRNAs als Botengänger des Untergangs. Sie kapern Informationen vom Wirt... MicroRNAs sind eine neue Waffenklasse im Krieg.“
Forscher beschäftigen sich schon länger mit MicroRNA als möglichem Kommunikationsmittel (und Angriffswaffe) zwischen Pflanzen. Eine Studie von 2016 zeigte, dass parasitäre Unkräuter Geninformationen von ihren Wirten stehlen und diese Informationen für weitere Angriffe nutzen können.
Jetzt, da Forscher wissen, was Seide tut, um die Abwehrkräfte ihres Wirtes zu schwächen, richten sie ihre Forschung darauf, wie Seide das anstellt. Sobald sie verstehen, wie Seide diesen heimlichen Angriff durchführt, können sie Gegenmaßnahmen entwickeln.
Da parasitäre Pflanzen jedes Jahr so großen Schaden an wichtigen Nutzpflanzen anrichten, hat die Kontrolle von Seide hohe Priorität in der industriellen Landwirtschaft. Seide ist auch als obligatorischer Parasit bekannt, das heißt, sie kann ohne eine Wirtspflanze nicht überleben.
Wie eine parasitäre Pflanze ihre MicroRNA in ihren Wirt bringt
Seide nutzt die gleichen Mechanismen, um Nährstoffe zu stehlen und MicroRNA zu übertragen. Diese parasitäre Pflanze zapft das Gefäßsystem ihrer Wirtspflanzen an und stiehlt Wasser und Nährstoffe. Normalerweise setzt eine Wirtspflanze Abwehrmechanismen in Gang, sobald sie merkt, dass sie „gehackt“ wird.
Viele Pflanzen, die von einem Parasiten befallen werden, produzieren verklumpende Proteine, die den Nährstofffluss an der befallenen Stelle stoppen. Die Forscher zeigten, dass Seides MicroRNA gezielt die Gene angreift, die für dieses Verklumpungsverhalten verantwortlich sind. Diese Gene sind über viele Arten hinweg sehr ähnlich, was bedeutet, dass Seide viele Pflanzenarten mit einer einzigen MicroRNA-Attacke außer Gefecht setzen kann.
Das Angreifen der Gene, die für die Proteine der Verklumpung codieren, mag umständlich erscheinen. Tatsächlich sorgt diese Angriffsstrategie aber dafür, dass Seide einen ununterbrochenen Nährstofffluss von ihrem Wirt erhält. Anstatt mit verringertem Nährstofffluss klarzukommen, zwingt Seides MicroRNA die Wirtspflanze einfach, Nährstoffe frei zu teilen.
Ehrlich gesagt, das ist ziemlich unheimlich.
Forscher vermuten auch, dass MicroRNA-basierte Angriffe unter Pflanzen und Pilzen häufiger vorkommen als angenommen. Eine Entwicklung, mit der wichtige Nutzpflanzen sich gegen parasitäre Pflanzen verteidigen können, könnte Bauern Millionen von Dollar pro Jahr sparen.