Der Stoffwechsel eines Organismus, sei es Mensch, Tier oder Pflanze, unterliegt Schwankungen: Umwelt, Ernährung, Tag-Nacht-Rhythmus und Krankheiten können diesen beeinflussen. Die Analyse von Stoffwechselprodukten wie Zucker, Fett- oder Aminosäuren, auch Metaboliten genannt, kann daher Aufschluss darüber geben, welche Effekte Biodiversität auf den Stoffwechsel von Pflanzen haben kann.
Individuell anpassen
Eine Forschergruppe um Wolfram Weckwerth, den Leiter des Departments für Molekulare Systembiologie der Universität Wien, misst diese Effekte mithilfe der sogenannten Metabolomics-Technologie, wobei Metabolom für alle Stoffwechselprodukte eines Organismus steht, so wie das Genom die Gesamtheit aller Gene und das Proteom die Gesamtheit aller Proteine bezeichnet.
Zur Analyse von Metabolomproben verwenden die Forscher chromatografische Trennverfahren, die an Massenspektronomie gekoppelt sind. Als Resultat erhalten die Wissenschafter die Molekülmassen der einzelnen Stoffwechselprodukte, die sie mithilfe eigens angelegter Bibliotheken mit tausenden Referenzsubstanzen vergleichen, identifizieren und quantifizieren. Da die Metabolomanalyse einen systematischen Blick auf den Stoffwechsel einer Pflanze erlaubt, war es möglich, zu messen, wie Pflanzen auf Änderungen der Biodiversität reagieren. Forschungsobjekt war eine der größten wissenschaftlichen Anbauflächen für Biodiversität in Europa, das "Jena-Experiment". In einem genau kartierten Gelände wurden Versuchsflächen mit unterschiedlichen Mischungen verschiedenster Pflanzenarten angelegt: kleine und große Kräuter, Leguminosen, Gräser - teilweise bis zu 60 verschiedene Arten.
Die genau festgelegte Zusammensetzung dieser einzelnen Vegetationsflächen spiegelte unterschiedliche Biodiversitätsgrade wider. Dieser Effekt äußerte sich darin, dass einige Pflanzen erhöhte Produktivität, andere wiederum geringere Produktivität in Abhängigkeit ihrer Umgebung zeigten. Diese Eigenschaften wiederum sind in den Stoffwechselprofilen der individuellen Pflanzen direkt abzulesen. Es zeigte sich, dass sich Pflanzenarten ganz individuell an ihre Umgebung anpassten.
Die Ergebnisse dieser Studie sind kürzlich in der internationalen Zeitschrift PloS ONE publiziert worden. (max/DER STANDARD, Printausgabe, 17.11.2010)