"Hier bahnt sich eine echte Revolution an"

Interview22. Mai 2012, 17:56
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Wie sich verschiedene Pflanzenarten gegenseitig beeinflussen, untersucht der Biochemiker Wolfram Weckwerth

Warum dies für Agrarwirtschaft und Ernährung wichtig ist, erklärte er Kurt de Swaaf.

STANDARD: Sie erforschen verschiedene Ansätze der Systembiologie und erhoffen sich davon unter anderem neue Perspektiven für die Züchtung von besonders leistungsfähigen Kulturpflanzen. Steht der Menschheit etwa eine zweite Grüne Revolution bevor?

Weckwerth: Ja. Die Fülle von umfassenden Genom-Analysen, die zurzeit schon existieren oder gerade durchgeführt werden, bildet die Grundlage für das fundamentale Verständnis der Genotyp-Phänotyp-Beziehungen, also wie die Gene die Eigenschaften, den Stoffwechsel und die Gestalt der Pflanzen prägen, auch in Wechselwirkung mit ihrer Umwelt. Diese Verknüpfung von genomischen mit physiologischen Daten, insbesondere im natürlichen Lebensraum von Organismen, das ist in den nächsten Dekaden wohl die zentrale Herausforderung für die Biologie.

STANDARD: Ist das auch für die Agrarwirtschaft von Bedeutung, deren Ertrag ja stark von den klimatischen Voraussetzungen in einer Region abhängig ist?

Weckwerth: Selbstverständlich. Nehmen wir zum Beispiel das Problem Trockenstress, eines der wichtigsten Themen in der heutigen Pflanzenbiotechnologie. Es wird daher nach natürlich vorkommenden Genen und Genbereichen gesucht, die trockenresistente Pflanzentypen hervorbringen. Anschließend können diese über Züchtung in neue Kultursorten eingebracht werden. Das birgt ein riesiges wissenschaftliches Potenzial für eine weitere Grüne Revolution in der Landwirtschaft.

STANDARD: Worauf beruhen denn diese Entwicklungen?

Weckwerth: Die Bioanalytik, die molekulare Analyse von biologischen Systemen, hat in den vergangenen zehn Jahren enorme Fortschritte verbucht, und zwar auf verschiedensten Ebenen. Da haben wir einerseits die Genomsequenzierung, aber auch die Massenspektrometrie als Grundlage für die Proteomik und die Metabolomik. In der Zellbiologie Anatomie und Morphologie, zum Beispiel mittels Computertomografie, wurden ebenfalls große Fortschritte erzielt, und natürlich trugen auch die Computerbiologie sowie das Internet wesentlich dazu bei. Deshalb haben wir eine echte Revolution in den biologischen Wissenschaften.

STANDARD: Welche konkreten Möglichkeiten bietet die Anwendung solcher Techniken in der Forschungspraxis?

Weckwerth: Da gibt es sehr viele. Wir untersuchen im Moment zum Beispiel Bakterien, die symbiotisch in Pappeln leben, und sequenzieren deren Genom. Daraus können wir ableiten, welche Interaktionen die Bakterien mit der Wirtspflanze eingehen, und beobachten dabei wachstumssteigernde Prozesse. Bei einzelligen Algen der Art Chlamydomonas reinhardtii wiederum können wir untersuchen, unter welchen Bedingungen sie große Mengen Fette produzieren. Daraus lässt sich Biodiesel herstellen. Aus den Erkenntnissen über solche Modellorganismen kann man Rückschlüsse auf andere Algenarten ziehen, die womöglich noch produktiver sind.

STANDARD: Es gibt also noch Potenziale in der genetischen Vielfalt der Pflanzen?

Weckwerth: Ja, das ist von entscheidender Bedeutung. Die Pflanzen sind die Primärproduzenten der Erde, und wir Menschen als Konsumenten sind zu 100 Prozent von ihnen abhängig. Deshalb ist es auch unerlässlich, diesen Schatz der natürlichen Vielfalt zu schützen und die ökologischen Prozesse besser zu verstehen.

STANDARD: Bietet die Systembiologie Alternativen zur heutigen Gentechnik mit eingebauten Fremdgenen?

Weckwerth: Ja und nein. Die Systembiologie wird die klassischen Züchtungsprozesse wesentlich effektiver und schneller gestalten. Transgene Pflanzen hingegen können bestimmte Produkte liefern, die so in der Natur nie vorkommen würden. Gentechnologie und Systembiologie bedingen sich gegenseitig und profitieren voneinander.

STANDARD: Welche forschungspolitischen Weichenstellungen sind für weitere Fortschritte auf diesem Gebiet erforderlich?

Weckwerth: Das wichtigste ist, dass die öffentliche Forschungslandschaft auf den Gebieten Ökologie und Pflanzenbiotechnologie verbessert wird. Zurzeit fehlt es hier an finanzieller Förderung, vor allem bei ökologisch angehauchten Projekten. Die Grundlagenforschung, die hier geleistet wird, ist aber die Voraussetzung für die anwendungsorientierten Bereiche. Ohne sie geht es nicht.

STANDARD: Welche globalen Probleme müssten Ihrer Meinung nach am dringendsten mit Unterstützung der Systembiologie angegangen werden?

Weckwerth: Die Ernährungssicherung und der Klimaschutz. Die Systembiologie kann über die Entwicklung von neuen Biokraftstoffen einen sehr großen Beitrag für eine CO2-neutrale Energiewirtschaft liefern. Und so ließe sich auch die unsägliche Praxis, Nahrungspflanzen wie Mais, Raps, Zuckerrohr und andere zur Energieerzeugung zu nutzen, beenden. (Kurt de Swaaf, DER STANDARD, 23.5.2012)

 


Wolfram Weckwerth wurde 1969 in Berlin geboren. Nach der Matura studierte er an der dortigen Technischen Universität Chemie und promovierte 1999 als Biochemiker. Anschließend war Weckwerth acht Jahre lang als Forscher am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam tätig, bevor er 2008 eine Berufung an die Uni Wien annahm und hier das Department "Molecular Systems Biology" gründete und seither auch leitet.

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So wollen sie der Komplexität der Natur besser gerecht werden. Die Systembiologie nutzt bei ihrer Arbeit neue Disziplinen wie die Transkriptomik, die Proteomik und die Metabolomik sowie die computergestützte Modellierung dieser Daten. Die molekularen Analysen repräsentieren zentrale Schritte in der Umsetzung von Erbgutinformation, dem Genotyp, zum tatsächlichen Aufbau und zur Aktivität eines Lebewesens, dem Phänotyp.

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  • Wolfram Weckwerth zeigt im Uni-Department in der Wiener Althanstraße seine Forschungsobjekte.
    foto: standard/corn

    Wolfram Weckwerth zeigt im Uni-Department in der Wiener Althanstraße seine Forschungsobjekte.

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