Wenn invasive gebietsfremde Arten wertvolle Moleküle recyceln

In den bisherigen Folgen seiner Reihe hat Voisins-Nachbarn die grenzüberschreitende Zusammenarbeit im Umgang mit pflanzenschädigenden Organismen, Tierseuchen und invasiven gebietsfremden Arten (EEE) beleuchtet. Die Chemikerin Claude Grison, geboren im Département Meuse und wissenschaftlich geprägt an der Universität Lothringen, wählt einen anderen Zugang. Sie dreht die Perspektive um und macht aus den biologischen Eindringlingen eine Ressource, um ihrer Ausbreitung Einhalt zu gebieten. Ab dem 12. März wird die Forscherin ihre Arbeiten im Rahmen einer Vorlesungsreihe am renommierten Collège de France in Paris vorstellen (1).

Dieser doppelte Ansatz, der sich die erstaunliche Anpassungsfähigkeit invasiver gebietsfremder Arten zunutze macht, findet im Japanischen Staudenknöterich (Fallopia japonica) ein besonders anschauliches Beispiel. Die Pflanze, die sich zwei- bis dreimal schneller entwickelt als heimische Arten, breitet sich in der Großregion und im Oberrheingebiet mit bemerkenswerter Dynamik aus. Entlang von Flussufern und in Feuchtgebieten wuchert sie bis in die Vogesen hinein. Ein Gebiet, das Claude Grison gut kennt.

„Sie zerstört die lokale Biodiversität, und Höhenlagen schrecken sie nicht ab. Sie widersteht schwierigen Bedingungen und gedeiht auf industrialisierten Standorten mit stark belasteten Böden“, stellt die Sechzigjährige fest. Die bisherigen Versuche, ihn zurückzudrängen, vom Einsatz von Glyphosat bis zum großflächigen Abtrag kontaminierter Böden, gelten als wenig wirksam und sind ökologisch höchst problematisch.

Seit vier Jahren verfolgt das Team ihres Labors einen integrierten Ansatz im Umgang mit dem Japanischen Staudenknöterich (3). Ziel ist es, die Art, ihren Lebenszyklus und die Triebkräfte ihrer Ausbreitung genau zu verstehen, um wirksame Methoden zu ihrer Schwächung zu entwickeln und zugleich wirtschaftlich tragfähige und ökologisch verantwortungsvolle Nutzungen zu erschließen. Mehrere invasive gebietsfremde Pflanzenarten haben den Forschenden dabei eine unerwartete Eigenschaft offenbart: Ihre außergewöhnliche Ausbreitungsfähigkeit und Widerstandskraft geht, nach entsprechender Aufbereitung zu Pflanzenpulver, mit der Fähigkeit einher, bestimmte Moleküle zu binden und zu speichern. Je nach Einsatz tragen diese Pflanzen so zur Reinigung von Gewässern bei, etwa von endokrinen Disruptoren, Schwermetallen, Insektiziden oder Fungiziden, oder sie liefern wertvolle Ressourcen für industrielle Prozesse. Diese Stoffe, die chemische Reaktionen beschleunigen und insbesondere in der Kosmetik- und Pharmaindustrie gefragt sind, haben die Forschenden „Ökokatalysatoren“ genannt.

Im Fall des Japanischen Staudenknöterichs zeigte das entwickelte Protokoll, dass eine intensive Mahd unter streng kontrollierten Bedingungen die Pflanze nachhaltig schwächt. Zugleich stellten die Forschenden fest, dass ihre außergewöhnlich hohe Photosyntheseleistung mit einem bemerkenswerten Gehalt an Kalium und Magnesium einhergeht. Diese beiden Mineralien, die nur selten gemeinsam auftreten, bilden zusammen einen besonders wertvollen Ökokatalysator (4). „Letztes Jahr sind wir noch einen Schritt weiter gegangen. Wir haben gezeigt, dass die oberirdischen Pflanzenteile, selbst wenn sie tot sind, die Fähigkeit besitzen, bestimmte Metalle zu binden, darunter Palladium. Aus diesem haben wir weitere Ökokatalysatoren entwickelt, die helfen, neuartige krebsbekämpfende Mittel gegen Leukämie herzustellen“, berichtet Claude Grison.

Palladium, das bei der Herstellung zahlreicher Medikamente verwendet wird, birgt enorme strategische Bedeutung. Die Vorräte dieses Minerals, das teurer als Gold ist, werden überwiegend von Russland gehalten und abgebaut. Wie bei anderen Molekülen aus invasiven gebietsfremden Arten würde sein Recycling zur industriellen Wettbewerbsfähigkeit und Souveränität der Europäischen Union beitragen. Die Großregion und das Oberrheingebiet, wo die pharmazeutische Industrie stark vertreten ist, sind dabei in erster Reihe. Generell gilt: „In jedem Land gibt es Kompetenzen, die für uns interessant sind. Ich diskutiere viel mit deutschen Chemikern: Wir haben denselben Willen, in Richtung dessen zu gehen, was man nachhaltige Chemie nennt. In Belgien ist die wissenschaftliche Ökologie sehr weit entwickelt“, betont Claude Grison.

Der Kampf gegen invasive gebietsfremde Arten und andere unerwünschte Organismen beschränkt sich nicht auf die Pflanzenwelt. Nach dem Vorbild der Anlockung von Bestäuberinsekten durch die Abgabe eines komplexen Molekülcocktails durch Pflanzen hat das Labor von Claude Grison ein Abwehrspray gegen Zecken und Tigermücken entwickelt (5). Dieses aus natürlichen Molekülen hergestellte Produkt ist siebenmal wirksamer als die bisher kommerziell erhältlichen Produkte. „Wenn wir eine höhere Leistung erzielen, liegt das nicht daran, dass wir besser sind als andere. Es ist wahrscheinlich vielmehr, weil wir aufmerksamer darauf sind, was die Natur entwickelt hat. Das erfordert ein wenig Demut, was in der heutigen Zeit gut tut“, lächelt Claude Grison. Dieser Wirkstoff wird ihr besonders in den Vogesen nützlich sein, wo Zecken großzügig die Lyme-Borreliose übertragen.

(1) Im Rahmen des jährlichen Lehrstuhls „Avenir Commun Durable“ zum Thema: „Wissenschaftliche Ökologie und Chemie des Lebendigen: eine Symbiose im Herzen der nachhaltigen Entwicklung“.

(2) Sie ist zudem Mitglied der Europäischen Akademie der Wissenschaften und der Nationalen Akademie für Pharmazie.

(3) Hier liegt der Fokus auf dem Japanischen Staudenknöterich, doch mehrere Staudenknötericharten, die miteinander konkurrieren, werden vom Team von Claude Grison untersucht.

(4) Das von Claude Grison gegründete Start-up Bioinspir setzt das Herstellungsverfahren in die Praxis um.

(5) Die unter der Marke Crusoé vertriebenen Produkte (https://crusoe-moustique.com/) stammen von einem weiteren Unternehmen, das Claude Grison mitgegründet hat: Laboratoires Bioprotection.