Um das Pflanzenschutzmittel Glyphosat wird aktuell viel gestritten. Kritiker halten die Substanz für krebserregend, weshalb sie schon seit einiger Zeit ein komplettes Verbot fordern. Die EU jedoch hat die Zulassung von Glyphosat letztes Jahr noch einmal verlängert, da die wissenschaftliche Faktenlage unklar ist. Und selbst wenn es zu einem Verbot kommen sollte, wird eine Alternative benötigt werden, um Schädlinge in der Landwirtschaft zu bekämpfen. Eine solche Alternative könnte ein zuckerbasiertes Herbizid sein, das die gleichen Signalwege angreift wie Glyphosat.


Bild: Klaus Brilisauer

Neues Zuckermolekül mit vielversprechenden Eigenschaften

Entdeckt wurde die Alternative von Forschern der Universität Tübingen. Es handelt sich dabei um ein Zuckermolekül aus Cyanobakterien, das das Wachstum verschiedener Mikroorganismen und Pflanzen hemmt, dabei aber für Menschen und Tiere vollkommen ungefährlich ist. Geleitet wurde die entsprechende Studie von Dr. Klaus Brilisauer, Professorin Stephanie Grond (Institut für Organische Chemie) sowie Professor Karl Forchhammer (Interfakultäres Institut für Mikrobiologie und Infektionsmedizin).

Die Suche nach Wirkstoffen für den pharmazeutischen oder landwirtschaftlichen Gebrauch findet oft in der Natur statt. Insbesondere sogenannte Antimetabolite sind interessant – Stoffe, die in Wechselwirkung mit Prozessen in der Zelle treten, indem sie Stoffwechselprodukte nachahmen. So stören sie die betroffenen Prozesse und können Wachstumshemmungen und sogar den Zelltod herbeiführen.


Die Forscher aus Tübingen fanden ein ungewöhnliches Antimetabilit mit einfacher chemischer Struktur. Es handelt sich um ein Zuckermolekül mit dem Namen „7-desoxy-Sedoheptulose (7dSh)“, das anders als gewöhnliche Kohlenhydrate das Wachstum verschiedener Pflanzen und Mikroorganismen hemmt. Dies geschieht, indem der Zucker ein Enzym des sogenannten Shikimatwegs hemmt, eines Stoffwechselwegs, der in Mikroorganismen und Pflanzen vorkommt. Daher schätzen die Forscher den Stoff für Menschen und Tiere als ungefährlich ein und konnten dies bereits in Untersuchungen nachweisen. Glyphosat greift übrigens den gleichen Signalweg an. Allerdings sind in der Vergangenheit vermehrt Stimmen laut geworden, die die Chemikalie dennoch als für Menschen gefährlich einschätzen.

Alternative für Glyphosat?

Die Forscher isolierten den Desoxy-Zucker aus Kulturen des Süßwasser-Cyanobakteriums Synechococcus elongatus. Dieses Bakterium ist in der Lage, das Wachstum anderer Bakterienstämme zu hemmen. Im Anschluss konnten die Forscher umfangreiche Studien durchführen, die die molekulare Wirkung des Zuckers untersuchten. Dabei stießen sie auf die Hemmung des Enzyms DHQS (Dehydrochinatsynthase) aus dem Shikimatweg. Der bekannteste Hemmer dieses Signalwegs ist das umstrittene Glyphosat, das allerdings in Vergangenheit mit schädlichen Wirkungen für Menschen und Tiere in Verbindung gebracht wurde. „Anders als bei Glyphosat handelt es sich bei dem neu entdeckten Desoxy-Zucker um ein reines Naturprodukt. Wir erwarten für 7dSh eine gute Abbaubarkeit und eine geringe Ökotoxizität. Wir sehen hier eine hervorragende Chance, es als natürliches Herbizid einzusetzen„, so Dr. Klaus Brilisauer.

Die Forscher wollen Mittel und Wege finden, um umstrittene Herbizide sowie deren Abbauprodukte langfristig zu ersetzen. Allerdings steht auch dem neu entdeckten Zuckermolekül noch ein langer Weg bevor, bei dem seine Wirksamkeit und Unbedenklichkeit für Tiere und Menschen noch untersucht werden muss.

via Universität Tübingen

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