Pflanzen sind unglaublich vielfältig, und das gilt auch für Botaniker! Botany One hat es sich zur Aufgabe gemacht, faszinierende Geschichten über die Pflanzenwelt zu verbreiten und stellt Ihnen auch die Wissenschaftler vor, die hinter diesen großartigen Geschichten stehen.

Heute haben wir Dr. Grace Gachara, eine begeisterte Mikrobenökologin an der Mohammed VI Polytechnic University in Marokko und Cohort Fellow und Underground Explorer an der Gesellschaft zum Schutz unterirdischer Netze (SPUN). Gacharas Forschung untersucht die komplexen Beziehungen zwischen einheimischen Baumarten und unterirdischen mikrobiellen Gemeinschaften. Ihr Fokus liegt darauf, wie diese mikrobiellen Netzwerke ihren pflanzlichen Partnern in der Rhizosphäre, der dynamischen Zone, in der all diese Prozesse stattfinden, Widerstandsfähigkeit, Toleranz und Langlebigkeit verleihen. Derzeit erforscht sie, wie die Arganbaum ist in der Lage, widrigen klimatischen Bedingungen, hohem Salzgehalt, anhaltenden Dürreperioden und extremen Temperaturen standzuhalten und diese zu tolerieren. Arganöl, oft als „flüssiges Gold Marokkos“ bezeichnet, wird seit Tausenden von Jahren von den Ureinwohnern Nordafrikas wegen seiner medizinischen Eigenschaften verwendet und wird in Schönheitsritualen weltweit wegen seiner reichhaltigen Mischung aus Antioxidantien, Vitamin E und essentiellen Fettsäuren geschätzt. Aus diesem Hauptgrund wird der Arganbaum – der nirgendwo sonst auf der Welt außer in Marokko wächst – seit Jahrhunderten weithin angebaut, wo er neben seinen kosmetischen, kulinarischen und pharmazeutischen Vorteilen als entscheidender Puffer gegen Umweltzerstörung, Wüstenbildung und Bodenbiodiversität dient. Gachara betrachtet ihre Forschung lieber als eine wissenschaftliche Mission, die darauf abzielt, die Feinheiten innerhalb der Korridore des „Holz Wide Web„wo mikrobielle Gemeinschaften und Bäume sich gegenseitig durch „verschlüsselte Kommunikation“ das Überleben sichern.

Was hat Ihr Interesse an Pflanzen geweckt?

Pflanzen sind ökologische Genies. Nur mit Luft, Wasser und Sonnenlicht können sie sich buchstäblich aus dem Boden aufbauen und zu einer Pflanzengemeinschaft oder einem Waldgebiet mit verschiedenen Baumarten heranwachsen. Dabei verankern und unterstützen sie ganze Ökosysteme und ermöglichen so ein Überleben über Hunderte oder Tausende von Jahren. Meine wissenschaftliche Neugier wurde von ihrer stillen, aber unglaublich komplexen Chemie und ihrer beispiellosen Anpassungsfähigkeit an nahezu jede Umgebung, einschließlich trockener Wüsten, geweckt. Pflanzen sind die ultimativen Bioingenieure. Sie können im Alleingang alles orchestrieren, von den biogeochemischen Kreisläufen der Erde bis hin zu den komplexen symbiotischen Beziehungen mit mikrobiellen Populationen unter unseren Füßen. Wer wäre nicht fasziniert von der Vielseitigkeit von Pflanzen, die bis heute allen Lebensformen auf der Erde Halt geben?

Was hat Sie motiviert, Ihrem aktuellen Forschungsgebiet nachzugehen?

Während meines Studiums konzentrierte sich meine Forschung auf die Lösung von Problemen der Ernährungssicherheit in meinem Heimatland Kenia. Dazu untersuchte ich die toxigenen Pilzarten, die für die Aflatoxinbelastung von Getreide wie Mais, Hirse und Erdnüssen verantwortlich sind. Dabei erfuhr ich, dass es atoxigene (also ungiftige) Pilzarten gibt, die tatsächlich eingesetzt werden können, um die toxigenen Stämme zu zerstören oder zu bekämpfen und die Produktion dieser Aflatoxine zu hemmen! Interessant, oder? Das ist ähnlich wie bei Impfstoffen.

Wir werden krank, wenn wir uns Infektionen (durch giftige Mikroben) zuziehen. Um uns jedoch vor diesen Infektionen zu schützen, lassen wir uns oft impfen (aus ungiftigen oder abgeschwächten Formen des Erregers) und bleiben so gesund. Nachdem ich erfahren hatte, wie faszinierend die Welt der Pilze ist, beschloss ich, einen Umweg zu machen und Mykorrhizapilze und ihre zentrale Rolle beim Schutz unserer unterirdischen Ökosysteme zu studieren. Noch faszinierender ist es, diese Pilzgemeinschaften und ihre Beziehung zu Bäumen wie dem Arganbaum zu untersuchen, der über 200 Jahre alt wird. Dabei erfährt man, dass sie nicht nur Nährstoffe, Wasser und Signale unter die Erde „ziehen und schieben“, sondern auch das Überleben aller Lebensformen – Menschen, Tiere und Pflanzen – sichern. Man kann es sich als eine Art „Untergrundwirtschaft“ vorstellen, in der Pilzpopulationen und umgebende Pflanzen über ein komplexes Netzwerk direkt unter unseren Füßen Handel treiben!

Welcher Teil Ihrer Arbeit im Zusammenhang mit Pflanzen gefällt Ihnen am besten?

Die geheimen Superkräfte der Pflanzen. Anders als wir Menschen, die effektiv verbal kommunizieren können, sind Pflanzen komplexe Organismen, in denen sowohl über als auch unter der Erde viel passiert. Beispielsweise zeigt eine Pflanze mit Wachstumsstörungen ihre Symptome über der Erde, doch in Wirklichkeit könnte das Problem auch unter der Erde liegen. Es liegt an uns Forschern, herauszufinden, woher das Problem genau stammt. Am spannendsten ist es, diese Schichten abzutragen und zu entdecken, dass das, was wir über der Erde sehen, nur die „Spitze des Eisbergs“ ist und der wahre Eisberg unter der Erde liegt. Hier beginnt die wahre Magie: Wir lernen kontinuierlich, dass Pflanzen nicht nur im Boden verwurzelte Organismen sind, sondern dass ihr Wachstum immer eine Geschichte erzählt, die von Überleben, Austausch, Kommunikation und Verteidigung handelt – dank der Hilfe mikrobieller Partner. Erst das unmittelbare Erleben dieser komplexen und doch interessanten unterirdischen Allianz zwischen Pflanze, Boden und Mikrobiom macht meine Forschung so lebendig!

Gibt es bestimmte Pflanzen oder Arten, die Ihre Forschung fasziniert oder inspiriert haben? Wenn ja, was sind sie und warum?

Im Mittelpunkt meiner Forschung steht der Arganbaum (Argania spinosa (L.) Skeels), eine endemische Baumart, die ausschließlich in Marokko wächst. Der Baum bietet vielfältige Vorteile, die sich nicht nur auf den Schutz des Ökosystems und den Erhalt der Artenvielfalt beschränken, sondern auch der Kosmetik-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie zugutekommen – vor allem durch die Gewinnung von Arganöl. Weltweit wird Arganöl für seine kosmetischen Eigenschaften geschätzt, und die marokkanische Bevölkerung bezeichnet es als Geheimnis ihrer jahrhundertealten Schönheit. Mich fasziniert der Arganbaum, weil er ein wahres Zeugnis und die Verkörperung von Widerstandsfähigkeit ist. Stellen Sie sich eine Baumart vor, die Temperaturen von bis zu 50 Grad Celsius standhält.^⁰C! Jahraus, jahrein, jahraus wachsen und überleben Arganbäume in solchen Klimazonen, was im Südwesten Marokkos, wo sich die Arganbestände befinden, sehr verbreitet ist. Selbst extreme Hitze, die sich über mehr als acht Monate im Jahr erstreckt, kann diese Baumart die oft mit hohem Salzgehalt einhergehende Trockenheit ertragen; dies ist ihrem tiefen, fest im Boden verankerten Wurzelsystem zu verdanken, das es ihnen ermöglicht, unter solchen klimatischen Widrigkeiten so viel Feuchtigkeit wie möglich zu speichern. Die Widerstandsfähigkeit des Arganbaums zeigt sich auch in seiner Langlebigkeit und Lebensdauer: Einige Arten werden bis zu 200 Jahre alt! Für mich sind die Widerstandsfähigkeit und der Kampfgeist des Arganbaums unübertroffen und ich bezeichne ihn gerne als den „wahren GOAT“ (Greatest of All Time)!

Könnten Sie ein Erlebnis oder eine Anekdote aus Ihrer Arbeit erzählen, die Ihre Karriere geprägt und Ihre Faszination für Pflanzen bestätigt hat?

Während unserer Feldarbeit, die oft zermürbend ist, da wir bei Temperaturen von über 40 °C in der sengenden Sonne arbeiten müssen, gruben wir im Südwesten Marokkos akribisch um Arganwurzelsysteme herum, um Wurzel- und Rhizosphärenproben zu sammeln. Bei einer unserer Probenentnahmesitzungen war die Hitze unerträglich und als ich meine Proben beschriftete, konnte ich nicht anders, als mich wirklich zu fragen, wie irgendeine Pflanzenart unter solch harten und unerbittlichen Bedingungen überleben kann. Ich meine, die Hitze ist so intensiv, dass man kaum Spinnen, Insekten oder Eidechsen in der Sonne kriechen sehen kann! Als ich eine feine Arganwurzel abbürstete, die ich gerade gesammelt hatte, wurde mir auf der Stelle klar, dass das Geheimnis, warum diese Bäume solche Widrigkeiten ertragen konnten, unter der Erde liegt, wo ein komplexes Netzwerk von Pilzgemeinschaften gedeiht. Auf dieser „Hyphen-Autobahn“ geschieht die ganze Magie: Nährstoffe, Wasser und Ionen werden durch das Arganwurzelsystem nach oben zum Rest der Pflanze transportiert; Und das alles in einer Umgebung, die allen Widrigkeiten trotzt, um das Überleben des Baumes zu sichern – eine heiße Jahreszeit nach der anderen. Meine Forschung beweist immer wieder, dass Pflanzen (und Bäume) kaum allein überleben (oder gedeihen). Unter der Erde arbeitet ein geheimes Netzwerk von Mikroben, meist Pilzen, oft rund um die Uhr, um den Pflanzen die dringend benötigte Unterstützung zu geben und ihnen so im Gegenzug zu ermöglichen, ihre Umweltresistenz zu stärken.

• Welchen Rat würden Sie jungen Wissenschaftlern geben, die eine Karriere in der Pflanzenbiologie anstreben?

Packen Sie selbst an! Um die komplexe Welt der Pflanzen zu verstehen, müssen Sie bereit sein, hier Erde umzugraben, dort Samen zu pflanzen oder sogar Hügel zu erklimmen, nur um die perfekte Probe zu erhalten. Die aufregendsten Entdeckungen über Pflanzen und ihre faszinierende Welt finden alle unter der Erde statt, wo Ökologie auf Biologie trifft und Chemie auf Natur trifft. Packen Sie also selbst an, wo immer Sie können – auf dem Feld, im Gewächshaus, im Labor – und überlassen Sie der Wissenschaft die Arbeit, um die Geheimnisse der Pflanzenwelt zu lüften und so den Klimawandel zu bekämpfen, Ökosysteme zu erhalten und unterirdische Netzwerke zu schützen. Von der stillen Widerstandsfähigkeit der Pflanzen unter extremen Bedingungen bis hin zu ihren geheimen Partnerschaften mit mikroskopischem Bioleben ist es eine Achterbahnfahrt der Forschung, die jeden Pflanzenbiologen in einen Detektiv, Ermittler, Entdecker und Computertechniker in einer Person verwandelt, also rüsten Sie sich aus, Kinder!

Was machen die Leute normalerweise falsch über Pflanzen?

Entgegen der landläufigen Meinung, dass Pflanzen in aller Stille wachsen, mit etwas Wasser hier und etwas organischem Dünger dort, „sprechen“ Pflanzen im Laufe ihres Wachstums tatsächlich miteinander, indem sie ihre spezielle „Zeichensprache“ verwenden. Pflanzen kommunizieren und „sprechen“ viel über ein intensives und lebendiges unterirdisches Netzwerk aus Pilzen oder dem „Wood Wide Web“. Über dieses Netzwerk kommunizieren sie und geben zu verstehen, dass sie mehr Wasser, Nährstoffe oder Schutz benötigen. Pflanzen sind zu all diesen Fähigkeiten in der Lage, weil sie „intelligente“ Organismen sind. Auch wenn ihnen das Nervensystem fehlt, das uns vor drohender Gefahr oder Schmerz warnt, entwickeln sie durch die Beobachtung ihrer Umgebung komplexe Signalsysteme und optimieren so ihr Wachstum und ihr Überleben. Das berühmte Sprichwort „Ich habe ganz unten angefangen und bin jetzt hier“ können Pflanzen in ihrem Streben nach Überleben mit Stolz bekräftigen, denn sie beginnen als junge Samen oder Setzlinge und wachsen zu reifen Pflanzen oder Bäumen heran, die schließlich einen ganzen Garten, Wald oder ein ganzes Ökosystem besetzen!

Carlos A. Ordóñez-Parra

Carlos (er/ihn) ist ein kolumbianischer Saatgutökologe, der derzeit an der Universidade Federal de Minas Gerais (Belo Horizonte, Brasilien) promoviert und als Wissenschaftsredakteur bei Botany One und als Kommunikationsbeauftragter bei der International Society for Seed Science arbeitet. Sie können ihm auf BlueSky unter @caordonezparra folgen.