🔊Die Sprache der Pflanzen – Im Gespräch mit dem Experten Dr. Kai Konrad

Dr. Kai Konrad ist nicht nur Lehrer an unserer Schule, sondern er ist vor allem auch begeisterter Forscher. Seine Entdeckungen in der Pflanzenphysiologie legen den Grundstein für ein neues Verständnis der pflanzlichen Stressbewältigung und Informationsweitergabe. Wie das genau funktioniert, was unser neuer Lehrer herausgefunden hat, wie Optogenetik die Forschung verändern wird, welche Rolle die Gentechnik für die Zukunft der Klimaforschung spielt und was das mit Raupen zu tun hat, die gegen Nikotin resistent sind, erfahrt ihr hier. Hört rein!

Woran haben Sie geforscht?

Sollte man, wenn Pflanzen „leiden“ können, mehr Rücksicht nehmen?

Man muss sagen, dass Pflanzen natürlich kein Gehirn haben. Deshalb wäre es absurd, „Mitleid“ mit den Pflanzen zu haben und sie deshalb besser zu behandeln. Es gibt zwar das Forschungsgebiet „Plant Neuroscience“, das sich mit dieser Thematik beschäftigt, aber es wird von den meisten Forschern belächelt. Unter Pflanzenforschern herrscht der Konsens, dass Pflanzen keine Gefühle besitzen. Allerdings können sie Informationen speichern. Sie können sich beispielsweise an Stress „erinnern“, was normalerweise mit einem Nervennetz in Verbindung gebracht wird.

Woran haben Sie geforscht? Forschen Sie immer noch?

Wenn Pflanzen so gute Abwehrmechanismen besitzen, müssten Parasiten dann nicht irgendwann aussterben?

Es besteht immer ein Gleichgewicht zwischen Räuber und Beute. Wenn beispielsweise die Population der Räuber groß und der Beute klein ist, führt das irgendwann dazu, dass die Räuber keine Nahrung mehr finden und daraufhin sterben. Geht die Population der Räuber herunter, kann sich die der Beute wieder vermehren. So entsteht ein Wechselspiel, bei dem eine Seite nur selten wirklich ausstirbt.

Wie nimmt man die Signale der Pflanze durch Optogenetik wahr?

Jetzt nachdem wir die Signalentstehung unter Kontrolle hatten, konnten wir Hypothesen prüfen. Meine Hypothese war, dass elektrische Signale das Wachstum der Pflanze/Pollenschläuche steuern. Mithilfe des optogenetischen Tools konnte ich genau das beweisen.
Wenn Tabakpflanzen einem lang-anhaltenden elektrischen Signal ausgesetzt sind, werden sie resistent gegenüber Trockenstress, eine Kombination von elektrischem. und chemischem Signal lässt die Abwehrmechanismen gegen Fressfeinde „hochfahren“.
Mithilfe dieser Werkzeuge sind also ganz neue Wege geschaffen worden und man kann jetzt Dinge prüfen, die früher unmöglich zu prüfen waren.

Wie kann man diese Technik anwenden?

Wir haben Grundlagenforschung betreiben. Sie erlaubt uns, Prozesse in den Pflanzen besser zu verstehen. Das ist besonders wichtig in der Landwirtschaft. Hitze- und Trockenstress, der teilweise durch den Klimawandel induziert ist, ist sehr relevant. Um die Probleme zu bewältigen, muss man erst einmal verstehen, wie diese Abläufe überhaupt funktionieren. Danach kann man Pflanzen so züchten, dass sie besser dagegen gewappnet sind, dass sie beispielsweise schneller auf Trockenstress reagieren. Wenn durch Wettervorhersagen eine bevorstehenden Hitzewelle bekannt ist, könnte man vorzeitig durch ein optogenetisch erzeugtes Signal die Pflanzen künstlich zum Wassersparen „anregen“. Bei dieser Strategie wie auch bei der Optogenetik kommt Gentechnik zum Einsatz.

Kann man dann eine “Alleskönnerpflanze” erstellen?

Das ist zumindest das Ziel. Allerdings ist Forschung nicht so berechenbar, wie man denkt. Oft kommt etwas ganz anderes heraus, als man denkt. Es gibt konventionelle und moderne Züchtung. Beide haben das Ziel, die Pflanzen zu optimieren. Wenn man versteht, wie die Pflanze funktioniert, kann man sie auch von außen versuchen zu beeinflussen und zu manipulieren, das uralte Prinzip der Züchtung in der Agrarkultur.

Ist diese “Optimierung” der Pflanzen, besonders in Bezug auf Gentechnik, ethisch vertretbar?

Meiner Meinung nach sind ethische Aspekte wichtig und haben in der Bevölkerung ein großes emotionales Potential. Es wird viel Panik geschürt und Halbwissen verbreitet. Gentechnik ist nicht unbedingt “gefährlicher” als konventionelle Züchtung. Trotzdem wird Gentechnik immer gleich als “böse” angesehen, während gegen konventionelle Züchtung wenig protestiert wird. Früher wurden Methoden der Gentechnik verwendet, die gravierende Veränderungen hervorriefen, aber heute sind wir so weit, dass die Veränderung der Genetik durch Gentechnik geringer als durch natürliche Prozesse ist. Wenn man Gentechnik ganz gezielt einsetzt, um beispielsweise diese Signalwege zu verändern, hätte ich kein Problem damit, sie im großen Maßstab anzuwenden.

Hat das überhaupt Erfolgspotential auch in Bezug auf Kosten usw.?

Kosten sind weniger das Problem, als es Zeit ist. Man gibt nicht einfach genetisch verändertes Material ungeprüft ins Freiland. Niemand weiß zunächst, welche Folgen die Veränderung hat. Dafür benötigt es Langzeitstudien, die, wie der Name schon sagt, viel Zeit in Anspruch nehmen würden. Es gibt aber auch schon ein gutes Beispiel für erfolgreiche biotechnologische Ansätze. Forscher haben erkannt, dass Menschen in Asien, deren Diät vorwiegend aus weißem Reis bestand, oft Augenprobleme bis hin zu einer Erblindung hatten. Das konnte man auf den Mangel an Vitamin A zurückführen. “Golden Rice” ist ein gentechnisch veränderter Reis, bei dem die benötigten Vorstufen von Vitamin A produziert und in den Reiskörnern vorhanden sind. Der Erfinder dieses Reises wollte diesen unentgeltlich an Länder im asiatischen Raum verschenken, um die gesundheitlichen Probleme in der Bevölkerung zu lösen. Die Regierungen der betroffenen Länder haben den Reis aufgrund der gentechnischen Veränderung allerdings nicht angenommen, obwohl das Augenlicht von zehntausenden von Menschen hätte gerettet werden können.

Wie sehen Sie die Entwicklung von Gentechnik im Alltag? In welchem Zeitrahmen kann man sich diese Entwicklung vorstellen?

Um den aktuellen wissenschaftlichen Fortschritt auch wirklich in der Agrarwirtschaft umzusetzen, dauert es erfahrungsgemäß Jahrzehnte. Ich denke, wir werden nicht daran vorbeikommen, die Pflanzen in der Zukunft in irgendeiner Art und Weise zu modifizieren. Sei es für eine effizientere Wasseraufnahme, eine bessere Speicherung des Wassers oder einen geringeren Verlust des Wassers an den Blättern. Durch die aktuellen Klimaveränderungen ist ein Wassermangel für die Zukunft prognostiziert und es wird schwierig sein ohne diese Methoden damit klarzukommen. Außerdem werden die Pflanzen durch die Klimaerwärmung geschwächt, was sie anfälliger gegenüber Schädlingen macht. Deshalb müssen wir sie resistenter machen. Dabei wird die konventionelle Züchtung keine Option sein, da der Prozess, bis wir die benötigten Veränderungen damit erreichen, viel zu lange dauern würde und nicht mit dem Fortschreiten des Klimawandels mithalten könnte.
Europa hat sehr restriktive gesetzliche Vorschriften, was das Ausbringen von gentechnisch veränderten Pflanzen betrifft. In anderen Ländern ist das nicht der Fall. Diese Länder können jetzt schon viel in den Ausbau und die Erforschung dieser Technologien investieren, was letzten Endes dazu führen wird, dass wir in Europa später unser Saatgut von diesen Ländern kaufen müssen, weil wir keine andere Wahl haben.

Was hat sie dazu gebracht, Lehrer zu werden?

Ich denke, wenn es keinen Spaß macht, ist etwas verkehrt. Mir ist es etwas langweilig geworden in der Forschung. Außerdem begünstigen die Strukturen an der Uni keinen sicheren Arbeitsplatz, wenn man Familie hat. Es gibt fast immer nur Zeitverträge auf 1-2 Jahre, was das langfristige Planen mit Familie unmöglich macht. Ich habe das alles in Kauf genommen, weil es wahnsinnig Spaß gemacht hat zu forschen und wirklich sehr interessant ist. Aber die Perspektive bleibt keine besonders schöne, wenn sich im deutschen Wissenschaftssystem nicht etwas ändert.

Wie kann man sich selbst in diesem Bereich betätigen?

Durch Eigeninitiative. Es gibt viele Projekte der Uni, beispielsweise Schülerlabore, um Schülerinnen und Schüler mit der Forschung bzw. der Uni in Kontakt zu bringen. Außerdem gibt es bei uns an der Schule die Möglichkeit bei „Jugend forscht“ mitzumachen. Da kann man viele Gleichgesinnte finden und sich mit ihnen austauschen. Aber letzten Endes liegt es an einem selbst, ob man genug Interesse hat, an der Uni nachzufragen oder beim Tag der offenen Tür vorbeizuschauen. Es gibt dort mit Sicherheit niemanden, der vor einem die Türe schließt. Viel eher wird man euch etwas zeigen und erklären wollen. Wenn man mit dem Abi fertig ist, folgt bei Interesse das Studium. Dann befindet man sich schon in der Uni und tritt auch mit den Dozenten in Kontakt. Ich würde sagen, die meisten sich wirklich nette Leute, mit denen man gut reden kann. Ich hatte selbst schon viele Studenten, die sich bei meinen Forschungsprojekten beteiligt haben. Schon als Student ist man also vorne bei der Forschung mit dabei und bekommt mit, was dort passiert. 

Vielen Dank für das spannende Interview!

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