Um wachsen zu können nehmen Pflanzen Kohlendioxid (CO2) aus der Luft auf. Mithilfe von Lichtenergie können sie die Gasmoleküle zu größeren organischen Verbindungen zusammenfügen. Offenbar sind an diesem für das Leben auf der Erde grundlegenden Prozess bislang wenig beachtete Proteine beteiligt, die die CO2-Aufnahme entscheidend beeinflussen.

Forscher von der Technischen Universität Darmstadt haben die CO2-Aufnahme von Tabakpflanzen untersucht. Wie sie vorab in einer Online-Veröffentlichung des Magazins «Nature» berichten, wird das Gas nicht – wie bislang angenommen – ausschließlich durch die Zellmembranen der Pflanzen aufgenommen.

Offenbar erleichtern Proteine, so genannte Aquaporine, die CO2-Aufnahme entscheidend. Diese ringförmigen Verbindungen sind in ähnlicher Form bei allen Lebewesen vorhanden. Dass sie die CO2-Aufnahme erleichtern, konnte bereits bei Froscheiern gezeigt werden. Ob es sich dabei um eine physiologisch wichtige Aufgabe oder eine Laune der Natur handelt, wird noch diskutiert, schreiben die Forscher.

Pflanzen profitieren jedoch eindeutig von den Aquaporinen. Die Forscher um den Botaniker Ralf Kaldenhoff konnten zeigen, dass die Umwandlung von CO2 in Zucker durch das Vorhandensein dieser Proteine gefördert wird. Gentechnisch veränderte Pflanzen, die sehr geringe Konzentrationen eines bestimmten Aquaporins besitzen, haben niedrige CO2-Aufnahme- und Photosynthese-Raten, teilte diue Universität am heutigen Montag mit.

Pflanzen mit besonders viel Aquaporin wiesen dagegen hohe Werte auf. Die Blätter dieser Pflanzen wachsen drei- bis viermal so schnell wie die von Pflanzen mit normalem Aquaporingehalt. Die Forschergruppe schließt, dass Aquaporine eine entscheidende Rolle spielen, wenn geringe CO2-Konzentrations-Unterschiede – etwa zwischen dem Inneren einer pflanzlichen Zelle und der Atmosphäre – vorliegen.

Die aktuellen Ergebnisse seien daher nicht nur für das Verständnis des CO2-Kreislaufs in unserer Atmosphäre wichtig. Sie trügen auch dazu bei, CO2-abhängige Prozesse in tierischen und pflanzlichen Organismen besser zu verstehen. (nz)