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StartseiteForschung aktuellEin simpler Zucker stoppt das Unkraut11.03.2019

Alternative zu GlyphosatEin simpler Zucker stoppt das Unkraut

Chemiker an der Universität Tübingen haben ein Zuckermolekül entdeckt, das auf Pflanzen eine ganz ähnliche Wirkung hat wie Glyphosat. Es hemmt das Wachstum bei Pflanzen, Bakterien und Pilzen. Für Tiere und Menschen wird es als ungefährlich eingeschätzt. Ein Zufallsfund, der große Hoffnungen weckt.

Von Lucian Haas

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Luftaufnahme einer monotonen Feldlandschaft in Nordholland (picture alliance / Blickwinkel)
Könnte aus 7dSh ein Glyphosat-Ersatz werden? Um das zu klären, sind noch viele Versuche im Labor und auf den Feldern nötig (picture alliance / Blickwinkel)
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Manche vielversprechenden Funde in der Wissenschaft kommen völlig unerwartet daher. So erging es auch Klaus Brilisauer am Institut für Organische Chemie der Universität Tübingen im Rahmen seiner Doktorarbeit:

"An sich war das letztendlich ein Zufall. Wir haben eine Beobachtung gehabt, und zwar, dass das Cyanobakterium A das Cyanobakterium B hemmt; und wollten herausfinden, was für eine Substanz es zum einen ist und wie es natürlich funktioniert."

Da war also ein Bakterium, in dessen Umfeld ein anderes Bakterium nicht mehr gut gedieh. Klaus Brilisauer machte sich auf die Suche nach dem Zusammenhang. Dabei stieß er auf ein kleines Zuckermolekül, das Bakterium A produziert und ausscheidet. Sein wissenschaftlicher Name: 7-Desoxysedoheptulose, kurz 7dSh.

"Es ist ein bisschen was Besonderes, weil es in dem Fall ein Desoxi-Zucker ist. Da fehlt eine Hydroxygruppe in dem Zucker. Aber tendenziell ist es eigentlich ein relativ simpler Zucker, der aber eine große Wirkung auf den Organismus beziehungsweise auf die Bakterien und Pflanzen hat."

Zuckermolekül hemmt den Stoffwechsel

Die große Wirkung von 7dSh ist die eines sogenannten Anti-Metaboliten. Der Stoff passt als Ersatz für einen anderen in das Räderwerk eines enzymatischen Stoffwechselweges, wodurch dieser allerdings ausgebremst wird.

"Genau, die stören den Stoffwechsel, indem sie quasi das natürliche Substrat imitieren und dann das Enzym dadurch blockieren und den Stoffwechselweg komplett lahmlegen."

7dSh stoppt den sogenannten Shikimat-Stoffwechsel. Dieser kommt bei Bakterien, Pilzen und Pflanzen vor, nicht aber bei Menschen oder Tieren. Der Shikimat-Stoffwechsel liefert wichtige Grundbausteine, um bestimmte Aminosäuren aufzubauen, die Bakterien oder Pflanzen brauchen, um zu überleben. Wie bei einer Produktionsstraße in einer Fabrik sind mehrere Enzyme als Fertigungsstufen hintereinander geschaltet. Wird nur ein Enzym davon blockiert, steht die gesamte Produktion still.

"Der Durchbruch war letztendlich herauszufinden, dass es den Shikimat-Weg hemmt – weil man anhand von der Struktur des Zuckers nicht per se mit dem Auge erwarten würde: okay, wir hemmen ein Enzym im Shikimat-Weg. Aus diesem Grund war das wirklich dieser Aha-Effekt."

Großes Interesse auch von der Industrie 

Und mehr noch als Aha: Es war der Punkt, an dem es Klaus Brilisauer dämmerte, womöglich auf etwas Bedeutendes gestoßen zu sein. Denn hier kommt Glyphosat ins Spiel. Das weltweit am meisten verwendete Herbizid hemmt auch ein Enzym im Shikimat-Stoffwechsel. Deshalb gehen Pflanzen nach einer Glyphosat-Dusche zugrunde. Allerdings steht Glyphosat in Europa stark in der Kritik. Viele würden das Spritzmittel gerne komplett von den Feldern verbannen. Ersatz? Fehlanzeige! Bisher gibt es keinen Wirkstoff, der ähnlich effizient, aber umweltfreundlicher zu Werke ginge. Der Zucker 7dSh könnte das vielleicht schaffen. Klaus Brilisauer machte erste Tests an kleinen Pflanzen im Labor. Dabei erwies sich 7dSh als genauso wirksam wie Glyphosat.

"Meiner Meinung nach ein großer Vorteil des Zuckers gegenüber Glyphosat ist, dass es ein Naturstoff ist. Und zwar ein reiner Naturstoff. Dadurch gehen wir von einer sehr guten biologischen Abbaubarkeit aus. Und hoffen, dass sich das auch in den weiteren Tests bestätigen kann."

Ob aus 7dSh tatsächlich eines Tages ein in großen Mengen einsetzbarer Glyphosat-Ersatz werden könnte, ist unklar. Es sind noch viele Versuche im Labor und auf den Feldern nötig. Die Universität Tübingen hat sich den Stoff auf jeden Fall schon mal patentieren lassen. Vielleicht wird der Zucker aus einem Cyanobakterium ja das nächste große Ding im Herbizid-Geschäft.

"Spätestens seit der Publikation, seitdem die online gegangen ist, haben wir immensen Zulauf an Kooperationswilligen, sowohl aus der Industrie als auch von staatlichen Einrichtungen. Hätte mir am Anfang meiner Doktorarbeit jemand gesagt, dass irgendwann mal auch große Firmen anklopfen, hätte ich den für verrückt erklärt. Weil solche Sachen sind natürlich ein Jackpot, wie ein Sechser im Lotto. Das ist ein überragendes Gefühl."

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