Erforschung von Bakterien mit der besonderen Fähigkeit, ein außergewöhnliches Arsenal an Duftstoffen zu produzieren.
„Diese vielen flüchtigen Substanzen sind geeignete Informationsüberträger, die über größere Distanzen und in extrem kleinen Mengen oder in spezifischen Kombinationen in Luft und Boden wirken können“, beschreibt Dr. Marco Kai, tätig in der Abteilung Biochemie am Institut für Biowissenschaften der Uni Rostock. Er erforscht in langen Versuchsreihen jene flüchtigen Substanzen von Bakterien aus dem Bereich der Pflanzenwurzeln. Mehr als bislang angenommen, sind auch sie in der Lage das Wachstum verschiedener pflanzenschädlicher Bodenpilze zu beeinflussen, wodurch auch positive Effekte auf das Wachstum von Raps, Erdbeeren oder Tomaten vorstellbar sind, sagt Marco Kai. Bislang ist lediglich bekannt, dass Bakterien im Wurzelbereich der Pflanzen durch verschiedene nicht flüchtige Verbindungen sowohl mit Pflanzenwurzeln als auch mit anderen Organismen des Wurzelbereiches kommunizieren. „Meine Arbeit zeigt nun, dass auch flüchtige Substanzen zu diesen wirksamen Verbindungen gehören“, sagt Marco Kai, der seit 2005 sehr erfolgreich an diesem Thema forscht. Seine Erkenntnisse könnten für die Agrarökologie, aber auch die Landwirtschaft und Therapien in der Medizin einen Nutzen haben. „Allerdings gehe es jetzt erst einmal darum, die Grundlagen der Kommunikation durch die flüchtigen Substanzen noch näher zu beleuchten“, so der junge Wissenschaftler. Was dort passiere, ist im Moment noch nahezu unbekannt und die Wirkungen sind noch längst nicht in allen Facetten erforscht.
In einem gemeinsamen Laborversuch mit Medizinern der Universität Rostock (PD Dr. M. Linnebacher) zeigten die von Kai entdeckten flüchtigen Substanzen eine wachstumsmindernde Wirkung auf verschiedene Krebszellen. Marco Kai ist jedoch noch fernab von Euphorie. „Um die sich daraus ableitbaren Möglichkeiten zu konkretisieren, sind noch viele weitere Testreihen und Analysen notwendig“, sagt er. In Zusammenarbeit mit Professor Wittko Francke (Universität Hamburg), einem der Pioniere auf dem Gebiet der ökologischen Chemie, das heißt der Wissenschaft, die sich mit den Molekülen befassen, die Grundlage der Wechselbeziehungen zwischen Organismen sind, entdeckten die Rostocker auch eine chemische Verbindung im Bakterienduft, die bislang noch nicht beschrieben wurde. „Es handelt sich um einen ringförmigen Kohlenwasserstoff, dessen Struktur einzigartig ist“, sagt Kai. „Wir erforschen jetzt die Funktion dieser Substanz“. Gemeinsam mit Wissenschaftlern der Uni Göttingen (Prof. G. Gottschalk) haben die Rostocker Biologen nun das Genom des Wurzelbakteriums entschlüsselt, dass diese Verbindung produziert. „Dies bietet nun die Möglichkeit zu untersuchen, wie die Substanz von diesem Bakterium gebildet wird“, sagt der Rostocker.
Schon jetzt hat Marco Kai in der internationalen Wissenschafts-Welt mit seiner Forschung Beachtung gefunden. Um die „unterirdischen Interaktionen“ vollständig zu verstehen, will Kai herausfinden, welche Stoffgemische dafür verantwortlich sind. Denkbar sei, dass diese biologisch aktiven Substanzen eine neue Quelle für „Flüchtige Antibiotika“ darstellen könnten.