Kleine Genveränderung mit großer Wirkung
Ein internationales Forscherteam um Dr. Yudai Okuyama vom Nationalmuseum für Natur und Wissenschaft in Japan hat herausgefunden, warum bestimmte Wild-Ingwer-Arten (Asarum) so unangenehm nach faulendem Fleisch riechen.
Der Geruch dient dazu, Aasfliegen anzulocken, die als Bestäuber fungieren. Verantwortlich dafür ist eine mutierte Form eines Enzyms, das beim Menschen eigentlich schlechten Atem verhindert.
Übeltäter: Schwefelverbindung DMDS
Die Wissenschaftler identifizierten die Substanz Dimethyldisulfid (DMDS) als Hauptquelle des Geruchs.
Diese entsteht aus Methanthiol, einem Stoff, der auch beim Menschen Mundgeruch verursacht, wenn die Aminosäure Methionin abgebaut wird.
Um das nachzuweisen, fütterte das Team die Pflanze Asarum fudsinoi mit methioninhaltigen Molekülen, die mit dem Kohlenstoff-Isotop C-13 markiert waren. Anschließend fand sich C-13 im freigesetzten DMDS – ein klarer Beweis für die Umwandlung.
Genmutation sorgt für Gestank
Bei der Genanalyse verschiedener Asarum-Arten entdeckten die Forscher ein mutiertes Gen, das ein verändertes Selen-bindendes Protein erzeugt.
Diese Proteine sind normalerweise dafür zuständig, Methanthiol zu entgiften. In der mutierten Variante verwandeln sie es jedoch in DMDS – und das mit nur zwei bis drei Aminosäure-Veränderungen.
Die Pflanzen besitzen sowohl die normale als auch die veränderte Genform, wobei die “stinkenden” Arten die mutierte Variante deutlich stärker exprimieren.
Parallele Entwicklungen in anderen Pflanzen
Auch Pflanzen der Gattungen Eurya und Symplocarpus besitzen Enzyme mit ähnlicher Funktion – ein Fall von konvergenter Evolution.
Allerdings nutzen nicht alle stinkenden Pflanzen denselben Mechanismus: Bei Amorphophallus, der „Leichenblume“, fanden die Forscher kein entsprechendes Selen-Protein. Dort muss ein anderes Enzymsystem für den Geruch verantwortlich sein.
Evolution durch minimale Änderungen
„Manche besonderen Merkmale erscheinen schwer erklärbar, aber oft reichen kleine genetische Veränderungen“, so Okuyama.
Die Studie, erschienen im Fachjournal Science, zeigt eindrucksvoll, wie geringe Mutationen große Auswirkungen auf die Ökologie und Evolution von Pflanzen haben können.
