Einfrieren und in einem neuen Zeitalter wieder zum Leben erwecken

Russische Forscher bringen Eiszeit-Pflanze zum Blühen, die 30.000 Jahre im Permafrost überdauerte

Silene stenophylla Bild: Yashina, PNAS

In einem neuen Zeitalter wieder zum Leben erwecken – diese Science Fiction-Vision ist russischen Biophysikern zumindest mit einer fossilen Pflanze gelungen: Aus gefrorenen Überresten, die über 31.000 Jahre im Permafrostboden Sibiriens lagerten, regenerierten sie im Labor vollständige Pflanzen. Die Nachkommen der fossilen Nelkengewächse waren in der Lage zu blühen und Samen zu bilden.

Permafrostböden bedecken gut 20 Prozent der Landfläche der Erde und bergen einen gewaltigen biologischen Schatz: Die Eismassen, die teilweise mehrere 100 Meter dick sind, enthalten Mikroorganismen und höhere Lebewesen aus vergangenen Jahrtausenden. In den so konservierten biologischen Proben lesen Wissenschaftler heute die Geschichte früherer Erdzeitalter. Einen besonderen Dienst hat der Wissenschaft vor gut 31.000 offenbar ein arktisches Erdhörnchen erwiesen: Mitten im Permafrostboden Sibiriens vergrub es einen Vorrat an Samen und Früchten, von dem es nie Gebrauch machte. Im Labor ist es russischen Biophysikern nun gelungen, aus drei dieser fossilen Früchte des Leimkrauts Silene stenophylla vollständige Pflanzen zu regenerieren.

Aus der Futterhöhle in 38 Meter Tiefe förderten Bodenforscher schon vor einigen Jahren eine Fülle verschiedener Samen zu Tage. Obwohl einige davon zum Keimen gebracht werden konnten, entwickelte sich jedoch aus keinem der Samen eine gesunde Pflanze. Zu groß war der Schaden, den die Zeit und der Frost am pflanzlichen Embryo angerichtet hatten. Die Zellforscher und Biophysiker um Edith Gakhova nutzten daher einen anderen Weg, um die Fossilien wieder zum Leben zu erwecken: Aus der Plazenta unreifer Früchte isolierten sie einzelne Zellen. Die pflanzliche Plazenta ist beispielsweise in Paprika leicht erkennbar: Sie bildet das weiche, weiße Gewebe im Inneren, an dem die Samen befestigt sind. Mit einem speziellen Nährmedium brachten die Biologen die Plazentazellen anschließend dazu, sich wieder zu teilen und Blattgewebe zu bilden. Nachdem sich normale, vollständige Pflanzen gebildet hatten, waren diese sogar in der Lage, Blüten und Samen zu bilden. Daraus ging eine gesunde zweite Generation hervor.

Diese Methode ist nicht neu. Bei Pflanzen – anders als bei Menschen und Tieren – besitzt fast jede Zelle die Fähigkeit, sich in jeden anderen Zelltyp zu differenzieren. Füttert man eine einzelne Pflanzenzelle mit dem richtigen Hormoncocktail, ist es relativ einfach, daraus eine ganze Pflanze entstehen zu lassen. Pflanzen aus Zellen wachsen zu lassen, die 31.800 Jahre eingefroren war, ist allerdings ein bisher einzigartiger Erfolg.

Ein Einblick in die Evolution der Pflanzenart 
Die lebenden Fossilien erlaubten es schließlich, einen Blick auf die Anpassungen zu werfen, die in den Jahrtausenden an der Pflanzenart aufgetreten sind. Tatsächlich waren Veränderungen im Vergleich zu heute vorkommenden Vertretern von Silene stenophylla erkennbar: So sind die Blütenblätter der modernen Pflanzen wesentlich größer und stärker gespalten als die ihrer Vorfahren. Außerdem besitzt die Art heute ausschließlich bisexuelle Blüten – während sie im späten Pleistozän offenbar sowohl weibliche als auch bisexuelle Blüten trug. Es könnte sich um eine Anpassung an das damalige kalte Klima gehandelt haben, vermuten die Forscher. Sie hoffen, dass sich durch die Erweckung längst verschwundener Arten in Zukunft viele weitere Informationen über frühe Lebensformen und klimatische Anpassungsmechanismen ergeben könnten.
Quelle: Svetlana Yashina (Russian Academy of Sciences, Pushchino) et al.: PNAS, doi: 10.1073/pnas.1118386109
Silene stenophylla Bildquelle: Yashina, PNAS; http://www.pnas.org/content/109/7/2177.full#sec-4