Produziert wird die Süße des Lock- und Belohnungsmittels via Fotosynthese in den Blättern. Dann hat sie einen weiten Weg, und am Ende muss sie in die Nektardrüsen. Für den Transport sorgt das Protein Sweet9.
Für Darwin war „die rasche Entwicklung der höheren Pflanzen“ – derer mit Blüten – ein „abscheuliches Geheimnis“ („abominable mystery“), er meinte es nicht moralisch, er war nur „höchst perplex“ darüber, in welcher Rasanz die Blumen vor 120 Millionen Jahren aufblühten. Er fand die Lösung nicht, der französische Paläontologe Gaston de Saparto legte sie ihm nahe: Das Mirakel sei durch die „saugenden Insekten“ möglich geworden, die sich im Zusammenspiel mit den Pflanzen spezialisiert und so zur Vielfalt der Farben und Formen etc. der Blüten beigetragen hätten. Was saugen sie? Nektar, das Lockmittel und die Belohnung für den Pollentransport.
Der ist eine Mischung aus Kohlenhydraten – Zuckern und Stärke –, versetzt mit Duftstoffen, manche ziehen Bestäuber an, andere sorgen dafür, dass nicht zu viel verspeist wird, im Nektar von Tabak etwa tut das das bittere Nikotin. Die Düfte werden erst am Ende beigemischt – in den Nektarien, den Drüsen, die den süßen Saft ausscheiden –, die Kohlenhydrate haben dann schon einen langen Weg hinter sich: Produziert werden sie via Fotosynthese in den Blättern, dann werden sie über das Phloem, die Wasserleitung der Pflanzen, verteilt. Das braucht hohen Druck, möglicherweise ließ der die Wände der empfindlichen Blütenböden platzen, und auf diesem Weg entstanden die Nektarien („leaky phloem“). Oder die Kohlenhydrate mussten aktiv hinausgeschafft werden, weil sie sonst alles verstopft hätten und kein Wasser mehr verdunsten hätte können („sugar excretion“).
Das sind die Hypothesen, Erick De la Barrera (UC Los Angeles) hat sie vor erst zehn Jahren entwickelt, Nektar fand lange wenig Aufmerksamkeit. So gab es auch erst vor fünf Jahren Hinweise darauf, wie die Kohlenhydrate im Detail transportiert werden, sie müssen ja in das Phloem hinein, und dann wieder heraus, durch Zellwände und Zellzwischenwände. 2010 fand Wolf Frommer (Stanford) eine Spur: Für den Zuckertransport in Früchte sorgen Proteine, eine ganze Gruppe, er nannte sie Sweet (Nature, 468, S.527).
Und ein Sweet bringt Zucker aus dem Phloem in die Nektarien, das hat Frommer nun gezeigt, an drei Pflanzen, die ihren Nektar ganz anders zusammenmischen, je nach Geschmack der Bestäuber (Nature, 16.3.):Koyotentabak lockt die seinen – Kolibris – mit Saccharose und Hexosen, bei Rübsaat überwiegen die Hexosen stark, Arabidopsis liegt in der Mitte. Diese Pflanzen gehen seit Millionen Jahren getrennte Wege, sie haben völlig anders geformte Blüten und Ovarien.
Für den Transport wird umgebaut
Aber bei allen transportiert Sweet9 den Nektar in die Nektarien: Schaltet man sein Gen aus, kommt kein Nektar mehr. Der blieb auch aus, als Frommer ein anderes Gen stillstellte, das für ein Enzym, das Stärke in Zucker umwandelt: Letztere werden bei der Fotosynthese produziert und dann in Stärke umgebaut, so gehen sie auf die Reise durch das Phloem, am Ende wird zurückgebaut.
Sweet9 hat sich bisher in allen Blütenpflanzen gefunden, die sich von Insekten bestäuben lassen – und nicht, wie Reis, vom Wind –, und aus dem Vergleich der Varianten schließt Frommer, dass das Gen vor 120 Millionen Jahren entwickelt wurde, just als Darwins „abominable mystery“ aufblühte.
("Die Presse", Print-Ausgabe, 20.03.2014)