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Postulierte Schätze

Schöne Biologie

Ralf Neumann


Schöne Biologie

(08.06.2020) Früher war mehr Postulieren. Ganz besonders in der Biochemie. Nehmen wir etwa den Calvin-Zyklus der Chloroplasten. Methodisch standen dem Namensgeber Melvin Calvin und seinen Leuten vor rund siebzig Jahren lediglich die Markierung bioaktiver Moleküle durch 14C-Isotope und die Chromatographie zur Verfügung. Also badeten sie ihre Grünalgen in dem radioaktiven Kohlenstoff und extrahierten nach unterschiedlich langer Beleuchtungszeit die damit markierten Moleküle aus den Zellen. Anschließend bestimmten sie mit Vergleichs-Chromatographie die chemische Natur der Verbindungen, die die Algen offensichtlich während der Photosynthese synthetisiert hatten. Aus diesen Daten postulierten sie schließlich, dass die beteiligten Verbindungen in einer bestimmten Reihenfolge im Rahmen eines stetigen Kreisprozesses synthetisiert werden.

Bereits zuvor hatte Hans Krebs den Ablauf des Citrat-Zyklus auf ganz ähnliche Weise wie Calvin postulieren müssen. Beide Gruppen hatten damals noch kein ausreichendes Methoden-Arsenal zur Hand, um die jeweilige Zyklus-Natur und deren Details tatsächlich zu zeigen. Dies geschah erst Schritt für Schritt in den folgenden Jahrzehnten und belegte die postulierten Abläufe der beiden Zyklen auf eindrucksvolle Weise. Wobei ein paar letzte klitzekleine Details sogar heute noch auf ihre Bestätigung warten...

Zwei prominente Beispiele dafür, dass die Forscher damals womöglich ganz generell ziemlich gut im Postulieren waren? Es spricht viel dafür, und plausibel wäre es wegen der damals eingeschränkten Methoden-Power sowieso. Denn was blieb einem schon übrig in einer Zeit, in der man schnell an methodische Grenzen stieß und sich daher viele Szenarien, Folgerungen und Hypothesen klaren experimentellen Tests verweigerten? Eben – man musste postulieren, wie sich gewisse Dinge wohl verhalten. Mit messerscharfem Verstand und vielleicht auch ein wenig Intuition und Fantasie.

Nicht wenige meinen daher, dass in der alten wissenschaftlichen Literatur sicherlich noch einige Schätze zu bergen wären – und zwar in Form von Postulaten, Vorhersagen und Hypothesen, an die irgendwann keiner mehr dachte und an denen die Fortschritte in der Entwicklung experimenteller Methoden einfach vorübergeschritten waren. Vielleicht nicht, wenn es um die ganz großen Fragen der Bioforschung geht – aber zumindest doch in der einen oder anderen Nische.

Eine dieser Nischen scheinen Pilze zu bieten. Schon früh hatte man versucht, die Biosynthese vieler interessanter Inhaltsstoffe in gewissen Pilzen zu entschlüsseln – vor allem, wenn es sich um psychoaktiv und/oder giftig wirkende Substanzen handelte. Allerdings stieß man mit der damaligen Biochemie hierbei oft an klare Grenzen.

Ein schönes Beispiel bietet aktuell der allseits bekannte Fliegenpilz Amanita muscaria. Zwar weiß man schon lange, dass dessen Inhaltsstoff Ibotensäure sowie sein Abbauprodukt Muscimol die psychoaktive beziehungsweise toxische Wirkung auslösen. Wie der Pilz die Ibotensäure aber unter seinem Hut synthetisiert, dazu gab es bisher nur ein Postulat: Bereits vor über fünfzig Jahren sagten Pilzforscher voraus, dass die Ibotensäure-Synthese beim Glutamat startet und über 3-Hydroxyglutamat führe. Nur konnte letzteres niemand im Fliegenpilz finden.

Was die Biochemie nicht schaffte, gelang Freiburger Pharmazeuten jetzt mit genetischen Methoden. Sie fanden im Fliegenpilz-Genom ein Cluster von sieben Genen, die dort alle gleichzeitig aktiv werden. Zudem fehlen diese Gene bei Pilz-Verwandten, die keine Ibotensäure produzieren. Eines davon hatten die Freiburger unter besonderem Verdacht. Und tatsächlich hydroxylierten E.-coli-Zellen, denen sie das Gen eingeschleust hatten, daraufhin Glutamat zu 3-Hydroxyglutamat (Angew. Chem. Int. Ed., doi: 10.1002/anie.202001870).

Wieder wurde also mit neuer Technik ein Schatz aus einem alten Postulat gehoben. Und wahrscheinlich liegen noch mehr im Verborgenen – auch jenseits der Pilze.

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Letzte Änderungen: 08.06.2020


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