Der Resistenz auf der Spur

News: Der Resistenz auf der Spur

Mit allen Mitteln versuchen Bauern, Schädlinge in Schach zu halten. Der Erfolg währt selten lang, schon lassen sich die unliebsamen Mitesser nicht mehr beeindrucken. Doch jetzt konnten Forscher einige dafür verantwortliche Gene identifizieren. Vielleicht sind sie damit den Tieren nun mal einen größeren Schritt voraus.

Antje Findeklee

Auf den Feldern herrscht ein ständiger Kampf um die Ernte. Meist haben die Schädlinge die Nase vorn, welche Strategie auch immer die Bauern sich ausdenken. Seit einigen Jahren setzen Agrarwissenschaftler große Hoffnung auf das Verfahren, die Nahrungspflanzen mit einem Gen des Bakteriums Bacillus thuringiensis (Bt) auszustatten. Diese produzieren dann in ihren Blättern und Stängeln ein Gift, das für manche Insektenlarven tödlich, für andere Tiere und den Menschen aber ungefährlich sein soll. Das Verfahren ist allerdings sehr umstritten – es gibt einige Hinweise darauf, dass das Toxin auch Insekten schädigt, für die es nicht gedacht ist, wie beispielsweise den Monarchfalter.

Und außerdem sind einige der Schädlinge schon wieder einen Schritt voraus: Das Gift wirkt auf sie nicht mehr, sie sind resistent. Welche Mechanismen aber dahinter stecken, ist bisher noch unklar. Wissenschaftler um Raffi Aroian von der University of California in San Diego griffen auf den als Modellorganismus beliebten Fadenwurm Caenorhabditis elegans zurück, um die genetischen und biochemischen Hintergründe aufzudecken. Sie untersuchten mutierte Gene, die ihren Besitzern Resistenz gegen das Bt-Toxin Cry5B verleihen. In einem der Kandidaten, dem Gen bre, führt die veränderte Erbinformation dazu, dass den Tieren das Enzym Galaktosyltransferase fehlt, das an Proteine und Fette Kohlenhydratreste anhängt.

Die Folgen sind fatal. Denn offenbar erkennen die Giftkristalle nun ihr Zielobjekt, die Darmzellen der Larven, nicht mehr. Normalerweise sind die Kohlenhydrate auf der Zelloberfläche ihr Wegweiser, doch wenn diese Bindungsstellen fehlen, durchquert das Toxin den Verdauungstrakt der Schädlinge, ohne Spuren zu hinterlassen. Ob das Enzym bei Insekten eine ähnlich entscheidende Rolle spielt, müssen die Forscher nun noch herausfinden. Die Wahrscheinlichkeit ist jedoch recht groß, denn die Fadenwürmer ohne Galaktosyltransferase sind auch gegen ein Bt-Gift resistent, das gegen Käfer eingesetzt wird.

Währenddessen haben Fred Gould von der North Carolina State University und seine Kollegen das Erbmaterial der Tabak-Eule (Heliothis virescens) genauer unter die Lupe genommen. Die Larven des Falters fressen an zahlreichen Nutzpflanzen, darunter auch Baumwolle. Und auch hier treten inzwischen, wenn auch noch selten, resistente Exemplare auf.

Sie besitzen offenbar zwei veränderte Kopien des Gens BrR-4 – eine Kopie allein reicht nicht aus, die Resistenz vererbt sich also rezessiv. Einer früheren Studie der Forscher zufolge tragen zur Zeit 1,5 von 1000 Faltern in ihrem Erbgut eine solche Kopie – die Lage ist also noch nicht dramatisch. Doch sie sollte nach Aussage der Autoren nicht unterschätzt werden, denn die Widerstandskraft in der Population könnte sich innerhalb der nächsten zehn Jahre schnell ausbreiten und bei großflächigem Baumwollanbau ein ernsthaftes Problem werden.

Um der Resistenzentwicklung vorzubeugen, müssen die Bauern in den USA auf vier Prozent ihrer Felder Pflanzen aussäen, die keine Bt-Gene tragen. Auf diese Weise sollen sich die dominanten Gene, durch welche die Zielorganismen anfällig für das Gift bleiben, in der Population erhalten. Wie erfolgreich diese Strategie ist, wissen die Forscher noch nicht. Um das herauszufinden, müssen sie den Anteil an Resistenzgenen in den Lebensgemeinschaften der Schädlinge genau überwachen. "Wenn die Methode fehlschlägt, ist die steigende Zahl an Allelhäufigkeiten ein Warnsignal", erklärt Gould. "Und das lange bevor die resistenten Träger von zwei Kopien unkontrollierbare Schäden anrichten."