Biologie Schaumkresse als Schwermetall-Staubsauger
Pflanzen derselben Art weisen in ihrem natürlichen Lebensraum erstaunlich unterschiedliche Eigenschaften auf. Diese Entdeckung ist verheißungsvoll für die Forschung und die Entwicklung nachhaltiger Umwelttechnologien.
Die Hallersche Schaumkresse ist dafür bekannt, dass sie lebensfeindliche Schwermetall-verseuchte Böden besiedeln kann. Sie speichert außergewöhnlich hohe Konzentrationen bestimmter giftiger Schwermetalle in ihren Blättern, eine seltene Eigenschaft.
Der Evolution vor Ort auf die Finger schauen
Bochumer und Bayreuther Forscherinnen und Forscher haben nun rund 2.000 Exemplare dieser Art an 165 Standorten in Europa untersucht. So konnten sie der Evolution wesentlich besser auf die Finger schauen als im Gewächshaus. Denn die Individuen mit den vorteilhaftesten Eigenschaften in ihrer lokalen Umwelt sind besser angepasst und haben mehr Nachkommen, und so breiten sich günstige Mutationen aus.
Außerdem erlaubte ihre Strategie den Wissenschaftlern, die Zusammensetzung der Blätter direkt in Beziehung zu setzen zur Zusammensetzung des Bodens. Dabei entdeckten sie eine überwältigende Vielfalt von Eigenschaften, welche die Pflanzen derselben Art im Laufe der Evolution entwickelt haben.
Forscher messen neue Rekordwerte
Die Zusammensetzung des Bodens schwankte zwischen den verschiedenen Standorten für die Schwermetalle Blei, Cadmium, Zink und Kupfer über fast fünf Größenordnungen. Daraus ergab sich eine enorme Bandbreite der Anpassung innerhalb der Pflanzenart. Die in den Blättern der Hallerschen Schaumkresse angereicherten maximalen Konzentrationen giftiger Schwermetalle erreichten Rekordwerte von bis zu 5,4 Prozent Zink und 0,3 Prozent Cadmium relativ zum Trockengewicht.
Mit Schwermetall gegen Blattfraß
„Einige Pflanzen waren in der Lage, aus lediglich Spuren im Boden die Schwermetalle Cadmium und Zink geradezu herauszusaugen“, beschreibt Ute Krämer, und beantwortet auch die Frage, warum: „Hier handelt es sich um einen ungewöhnlichen Verteidigungsmechanismus gegen Feinde oder Konkurrenten, wobei es bislang vor allem experimentelle Nachweise für eine Wirkung gegen Blattfraß gibt.“ Nun sind genetische Studien möglich, um aufzudecken, wodurch diese Unterschiede bestimmt werden und wie sie in der Pflanze zustande kommen.
Zukunftstechnologien auf Pflanzenbasis
Die Ergebnisse der Studie bedeuten einen weiteren Schritt hin zur Erschließung des enormen Potenzials, das in natürlicher Vielfalt verborgen liegt, für die Entwicklung nachhaltiger Pflanzen-basierter Zukunftstechnologien. In diesem Fall ist zum Beispiel denkbar, Pflanzen einzusetzen, um wirtschaftlich interessante Metalle aus Böden anzureichern. Außerdem könnte man Pflanzen nutzen, um Schwermetall-verseuchte Böden zu reinigen.
