IAT-Science-Cast Folge 04 Pflanzen – Zauberer der Anpassung

00:00:02: Wissenschaft

00:00:03: Begeisterung.

00:00:04: Internationale Akademie Traumkirchen.

00:00:08: Guten Tag und herzlich willkommen.

00:00:11: Schön, dass Sie dabei sind.

00:00:12: Im Sinne unseres Motos Wissen, Schaft, Begeisterung freuen wir uns Ihnen den Vortrag von Universitätsprofessor Jiri Friemel vom threizenten Juni, twenty-fünfundzwanzig an der Internationalen Akademie Traunkirchen mit dem Titel Pflanzen, Zauberer der Anpassung präsentieren zu können.

00:00:33: Jiri

00:00:34: Friml studierte Biochemie in Brno und Biologie in Köln, wo er auch jeweils promovierte.

00:00:41: Zwei-tausendfünf habilitierte er in Genetik an der Eberhard Karls-Universität Tübingen.

00:00:46: Seit Zwei-tausendzwölf forschte er am ISTA, Institute of Science and Technology Austria, in Kloster Neuburg.

00:00:53: Für seine Forschungen erhielt er zwei ERC Advanced Grants, zwei Tausend Siebzehn und zwei Tausend Vierundzwanzig und zwei Tausend Vierundzwanzig den hochdotierten Wittgensteinpreis.

00:01:06: Die Folien dazu finden Sie online auf unserer Homepage unter akademietraumkirchen.com.

00:01:14: Wir wünschen Ihnen eine spannende und aufschlussreiche Nachhörmöglichkeit.

00:01:21: Danke, dass Sie alle gekommen sind.

00:01:24: Bei so einem schönen Wetter würden die meisten am See sitzen.

00:01:29: Ich werde mich bemühen, einen würdigen Ersatz für diese Aktivität zu geben.

00:01:39: Wie gesagt, ich arbeite auf ISTA.

00:01:42: Das ist ein neues Institut in Klosterneubock in der Nähe von Wien.

00:01:49: Und wir sind mit meiner Frau, die auch hier sitzt und dort forscht, dort vor dreizehn Jahren gekommen, hat ungefähr so ausgesähen und mit siebenunddreißig Menschen, die dort arbeiten.

00:02:04: und jetzt voriges Jahr sieht er so aus.

00:02:08: Und ja, es ist unglaublich zu sehen, wie so ein Institut aus nichts wächst.

00:02:16: Da wird sehr viel interessante Forschung gemacht.

00:02:21: Biologie, Mathematik, Physik, Chemie, Geologie, Meteorologie, Computerwissenschaften, also naturwissenschaftliche Sachen, sehr viel Interdisziplinarität.

00:02:35: Wir werden gezwungen und das ist sehr nett.

00:02:39: zu interagieren auch mit Kollegen, die nicht ganz dasselbe machen, was wir und das funktioniert sehr gut.

00:02:47: Und jetzt unter den ungefähr hundert Gruppen und hundert Professoren sind vier Gruppen, die auf Pflanzen arbeiten.

00:02:56: Und das ist, ja, ich denke, eine angemessene Verhältnis, weil die Pflanzenforschung im Vergleich zu Biomedizin ist meistens nicht so.

00:03:09: Präsent, aber deswegen kann man noch sehr viele sehr interessante Entdeckungen dort machen, weil nicht so viele Leute für so viele Jahre daran arbeiten.

00:03:22: Sie kennen alle Pflanzen, die sind wunderschön, die sind schmackhaft sehr oft und wichtig zu sagen, die sind, was Biomasse angeht, die sind die am meisten dominante Organismen auf der Erde, sehr verständlich, die machen Sauerstoff und alle diese Sachen, ohne die wir nicht leben könnten.

00:03:45: Und ich will so ein bisschen witzig die Haupt grundlegende Fakten über Pflanzen sagen, dass ich meistens sage, dass wenn ich bei den nicht pflanzlichen Biologen Vortrage, weil die sind meistens überrascht, dass die Pflanzen haben Zellen.

00:04:06: Und dann die Zellen wurden eigentlich zum ersten Mal in Pflanzen beobachtet.

00:04:10: Das war eine Entdeckung, das ist verständlich von riesengroßen Bedeutung.

00:04:15: Pflanzen haben Gene, die Genen wurden auch in Pflanzen entdeckt von Johann Gregor Mendel.

00:04:24: Sind wir alle einig, dass der das war, was wir uns nicht einig sind, was für Nationalität er hatte?

00:04:30: Die Österreicher sagen, er war Österreicher.

00:04:32: Die Tschechen sagen, er war Tscheche.

00:04:34: Die Deutschen sagen, er war Deutsche.

00:04:36: Ich denke, es war ihm ganz egal, wenn er seine Erbse in Brün gepflanzt hatte.

00:04:43: Gene und Mendel.

00:04:44: Und die Pflanzen können sich bewegen.

00:04:46: Das hat der gute.

00:04:48: Charles Darwin, den wir kennen, aus der Vater von Evolutionstheorie, hat sehr gut dokumentiert und als Erste beschrieben.

00:04:58: Also die erste Nachricht von heute ist, dass die Pflanzen sind wunderschön, wichtig und interessant.

00:05:05: Und man kann sehr bahnbrechende Entdeckungen bei den Pflanzen machen, die dann... wirklich eine allgemeine Wichtigkeit haben.

00:05:17: Das sind Pflanzen für uns.

00:05:19: Und das ist Mars.

00:05:21: Das ist ein Bild von Mars und ich will einen Punkt machen, der mir wichtig ist.

00:05:28: Ich meine, wenn man sich vorstellt, dass jetzt eine von den Sonden auf Mars Leben entdeckt.

00:05:37: Was würde das für Biologie bedeuten?

00:05:40: Das ist unvorstellbar, wie wichtig das wäre, um zu sehen, wie kann man alternativ unabhängig von den Leben auf Erde auf eine andere Weise ganz neu an das Leben entwickeln.

00:05:56: Was wären die gleiche Punkte mit dem Leben, die wir kennen?

00:06:01: Was wäre anders?

00:06:03: Was sind Sachen, die... nicht flexibel sind, was sind Sachen, die man wirklich ganz anders machen kann.

00:06:11: Und bei den Pflanzen ist das ein bisschen so, die sind für mich Außerirdische, weil wenn man sich die Evolution anschaut, also das war irgendwo der letzte Vorfahren von Pflanzen und Tieren, Das war ein einzeliges Organismus, wir wissen nicht, wie der ausgesehen hat, aber wir wissen, es war einzelig.

00:06:34: Und dann haben sich die Linien dann unabhängig entwickelt.

00:06:38: Und die Multizellularität, die komplexes Leben wurde dann unabhängig bei den Pflanzen, die waren die ersten, entdeckt und dann bei den Tieren, also ganz, ganz... Hunderte von Millionen Jahren weg voneinander haben diese zwei Gruppen, die Multicellularität und komplexes Leben entdeckt oder entwickelt.

00:07:05: Und das heißt, die Pflanzen machen das ganz anders als die Tiere, weil die haben das ganz unabhängig gemacht.

00:07:14: Und eine von den großen Merkmalen bei Pflanzen ist, Die Samen fliegen irgendwo, die fallen in verschiedenen Gebieten, und dann müssen sie wachsen, wo sie gefallen sind.

00:07:28: Und dann sind die Pflanzen dort verwurzelt, und die müssen sich an ganz, ganz verschiedene Umgebung anpassen.

00:07:37: Eine werden Zwillingsamen, die Schwester-Samen-Eine wird irgendwo in den Bergen.

00:07:45: Aufwachsen, andere wird irgendwo am See und andere wird irgendwo auf der Wiese.

00:07:51: Und das sind ganz andere Bedingungen.

00:07:53: Und die müssen damit fertig werden, weil die können nicht weglaufen.

00:07:58: Oder wenn kalt ist in irgendwelchen Lochkriechen oder sich anziehen, die müssen einfach sich anpassen.

00:08:05: Und da sind die Weltmeister diese Anpassung, die können wirklich ganz, ganz umstellen.

00:08:14: Form ihrer Physiologie, ihr Metabolismus, damit sie genau dort überleben, wo sie wachsen.

00:08:22: Und da sind ein paar Laborbeispiele, wie wirklich Zwillinge ganz anders aushöhnen können.

00:08:28: Also da sind wirklich Zwillinge, genetisch identische Samen.

00:08:34: Eine ist in Dunkel gewachsen und da sieht man, wenn man kein Licht hat, die Pflanze muss alle Energie dafür geben, dass man nach oben wächst und so schnell wie möglich Licht findet.

00:08:47: Weil wenn die Pflanze kein Licht findet, dann in ein paar Tage ist sie tot.

00:08:52: Weil Licht, das ist, was die Pflanzen brauchen, um die Energie zu bekommen.

00:08:57: Und diese hatten Glück, weil wir waren netter zu dehnen und haben das Licht eingeschaltet.

00:09:03: und die wachsen.

00:09:04: dann machen viele Blätter, die dann das Licht wahrnehmen können und bearbeiten, machen sehr komplexe Wurzelsysteme, damit die Nahrungsstoffe aufnehmen können.

00:09:17: Also so unterschiedlich kann können die Zwillinge aussehen bei den Pflanzen, wenn sie in anderen Bedingungen wachsen.

00:09:26: Hier ist ein weniger gravierender Beispiel, nur lange Tag und kurze Tag wieder Zwillingpflanzen.

00:09:34: Und dann sieht man, Diese Pflanze muss aus dem kurzen Tag so viel machen wie möglich, deswegen macht sie einfach mehr Blätter.

00:09:43: Oder hier wieder Zwillingpflanzen, eine, die genug Nitrat im Erde hat und andere, die dann sparen muss und deswegen verzweigt weniger und macht weniger Blüten und Samen, weil sie einfach nicht genug Energie dafür hat.

00:10:02: Also da sind die Möglichkeiten, wie die Pflanzen wirklich ganz ihre Entwicklungsprogramme umstellen können.

00:10:10: Die meisten kennen dieses Verädelung.

00:10:14: Mein Großvater hat das immer gemacht.

00:10:16: Ich war sehr fasziniert, dass dann auf einem Baum, wir hatten Marillen und wir hatten dann Fersiche oder Zwetschgen.

00:10:28: Und das ist ein Künstler.

00:10:30: der das mit über zwanzig verschiedene Baumenaarten gemacht hat und hat diesen Baum gemacht, der dann über fast zwanzig verschiedene Speziee eigentlich zusammenwächst und existiert und funktioniert.

00:10:52: Also jeder von Ihnen kann das machen, einfach ein Stück von Pflanzen nehmen und in Wasser.

00:10:58: Und dann schauen, wie dann die Wurzeln kommen.

00:11:02: Und dann hat man eine neue Pflanze, die dann wieder genetisch, identisch ist zu der ursprüngliche Pflanze.

00:11:14: Und da kann man das für immer und immer neu machen.

00:11:23: Österreich ist ein Weinland.

00:11:25: Ich weiß nicht, was in Öbös... in Oberösterreich wahrscheinlich nicht, aber die grüne Weltlinie in Niederösterreich, alle grüne Weltlinie, die man sieht in den Weinbergen, das war einmal eine einzige Pflanze.

00:11:42: Die hunderte Tausende, die Millionen Pflanzen auf der ganzen Welt, war ursprünglich eine einzige Pflanze, wo dann die grüne Weltlinie-Mutation passierte und das dann auf.

00:11:58: Na ja, ganze Welt ist ein bisschen zu viel für Grüne Weltlinie, aber Österreich, Tschechien, Slowakei und Ungarn und ein bisschen Slowenien, denke ich.

00:12:08: Aber so ein Rhein-Riesling war auch eine einzige Pflanze oder die berüchtigte Zweigelträbe, die das war mal auch in Klosterneuburg eine einzige Pflanze.

00:12:22: Also man muss sich wirklich vorstellen, das ist alles auf diese Weise dann.

00:12:28: und das ist etwas, was es verständlich bei Tieren sehr schwer vorstellbar ist.

00:12:33: Also das ist die Kunst der Anpassung und die Kunst des Überlebens von Pflanzen.

00:12:41: Das ist die Nachricht zwei dieser unglaublichen Adaptierungsfähigkeiten.

00:12:50: Gut.

00:12:52: Also dieses, was ich erwähnt habe, diese unabhängige Entdeckung von Komplexität und Multizellularität in Tieren und in Pflanzen, heißt auch, dass man eigentlich die Koordination in einem komplexen Organismus musste, die Wege ganz unabhängig und neu entdecken.

00:13:16: Wir haben Gehirn, wir haben Nerven.

00:13:19: Die sagen, dass sich der Finger bewegen, und so funktioniert das.

00:13:23: Die Pflanzen haben kein Gehirn und keine Nerven, und die machen das nicht so.

00:13:30: Die müssen alles mit den kleinen chemischen Substanzen machen.

00:13:36: Die werden auch dort Hormone genannt, also Pflanzenhormone.

00:13:41: Das ist der Hauptweg, wie die Pflanze kommuniziert in den komplexen ... Organismus, wie die Blüten wissen, was mit den Wurzeln passiert und wie die Wurzeln wissen, wie viel Sonne gekommen ist auf die Blätter, ob sie mehr oder weniger wachsen sollen.

00:14:01: Also das wird alles durch die Hormone übermittelt, ob jetzt die Ziege gekommen ist und ein bisschen von der Pflanze angefressen hat, dass wir dann die Pflanze auch gleich auf den dass sogar zu den Nachbarpflanzen sagen, bitte, bitte, ziehe, ist da, eine bittere Stoffe zu synthesisieren, damit sie weggeht, weil das wird nicht schmecken.

00:14:25: Das wirklich funktioniert so.

00:14:27: Also, das sind diese Hormone, die jede von denen bestimmte Funktionen haben, um wieder diese Überlebensfähigkeit von den Pflanzen zu schaffen.

00:14:41: Also hier ist ein Beispiel von Giberellin, das ist einer von diesen Hormonen.

00:14:46: Wenn wir über Trauben gesprochen haben, also ehrlich gesagt würde ich dann den Wein wahrscheinlich nicht trinken, aber ihr könnt sehen ein bisschen Spritzen mit dem Hormon und die Trauben sind viel größer.

00:15:00: Nochmal würde ich nicht machen, aber ich wollte das als Beispiel jetzt zeigen, das ist Kohl, heißt das Kohl auf Deutsch.

00:15:10: Und dann, wenn man das ein bisschen von dem Gebärerlinhornmord dazu gibt, wieder die Zwillingpflanze wird so hoch werden.

00:15:20: Das ist unglaublich, wie sie umstellen können.

00:15:25: Also in diesem Moment möchte ich auch klarmachen, dass die meisten Pflanzen, die wir essen, also die Kulturpflanzen, sind eigentlich Mutanten.

00:15:40: in verschiedenen Hormonsignalwegen.

00:15:43: Damit Sie eigentlich bei Getreide vielleicht einige von Euch erinnern Sie sich, das war die Getreide so hoch, dann war sie so hoch, dann war sie so hoch und jetzt ist sie manchmal so hoch.

00:15:58: Und weil dann fällt sie nicht um, wenn der Wind weht, dann wird sie nicht so viel Energie in den Stengelwachstum stecken, sondern in die in die Getreide selbst.

00:16:12: Und da sind alles Mutanten, wo die Hormonsignalwege ein bisschen ausgeschaltet sind, damit die Pflanze genau so wächst, dass auf dem Feld das für uns Sinn macht und dann die Ernte entsprechend groß ist.

00:16:29: Das ist etwas, was die Leute nicht realisieren, dass wir eigentlich wirklich Hormonmutantenpflanzen essen.

00:16:39: jeden Tag eigentlich.

00:16:40: Und das ist etwas, was ist hier mit uns für tausende von Jahren, weil das sind natürliche Mutationen, die dann entstanden sind und die Leute haben festgestellt, das macht Sinn jetzt.

00:16:54: Gut, ich werde über einem von diesen Hormonen sprechen, der heißt Auxin, Selbstverständlich, ich behaupte, das ist der Wichtigste von allen Hormonen, weil ich arbeite daran seit dreißig Jahren.

00:17:09: Aber meine Frau, die arbeitet auf Zitokinien, das ist ein anderer Hormon, kann ein bisschen andere Meinung haben über die Wichtigkeit von außen.

00:17:18: Und deswegen haben wir manchmal interessante Diskussionen beim Abendessen.

00:17:26: Entschuldigung für das Typ.

00:17:29: Auch Sinn wurde von Charles Darwin entdeckt und die Geschichte ist eigentlich lustig.

00:17:35: Charles Darwin war auch schwergewicht.

00:17:38: Also wenn man sich die Bilder anschaut von Charles Darwin, der war noch viel schwergewichter als ich.

00:17:44: Und er hatte Kanarienvögel und wollte, dass sie auch gut das haben.

00:17:50: Und deswegen hat er sehr viele Samen denen gegeben.

00:17:55: Viele Samen wurden dann nicht gefressen und waren im Käfig am Boden.

00:18:01: Und dann haben sie angefangen zu keimen.

00:18:04: Und was der Charles Darwin dann gesehen hat, dass die Keimen immer zu Fenster zu licht.

00:18:11: Und das hat ihn fasziniert.

00:18:13: Und dann hat er am Ende seiner wissenschaftliche Karriere eigentlich angefangen, dieses Phänomen zu studieren.

00:18:22: Und aus diesen Beobachtungen ist dann die Idee gekommen, dass die Pflanzen haben Signalmolekülen, Hormone, und dass eine von diesen Hormonen steuert Wachstum und auch das Wachstum zu Licht.

00:18:37: Und das war die Entdeckung von Auxin.

00:18:41: Das ist die ganz einfache chemische Struktur von Auxin.

00:18:46: Das ist keine komplizierte Molekül.

00:18:51: für die Chemie, ob da irgendwelche sind.

00:18:53: Das ist ein Derivat von einer üblichen Aminosäure Triptophane.

00:18:58: Das kann man in zwei Schritten von Triptophane machen.

00:19:03: Es ist für einen lebenden Organismus, es ist ganz einfach, auksinn zu synthetisieren.

00:19:10: Und dann, was seltsam ist, wenn man auksinn studiert ist, dass das sehr, sehr viele ganz verschiedene Sachen macht.

00:19:22: Diese einfache Molekyl kann von Embryogenese und Organogenese über Wachstumskontroll bis zu Regeneration von Wurzeln und Stressadaptation alles mögliche.

00:19:37: Also ganz, ganz verschiedene Sachen, die auf ersten Blick nichts miteinander viel zu tun haben und doch durch den gleichen Auxin, durch die gleiche Molekül gesteuert werden.

00:19:50: Und das war etwas, was mich immer an Auxin fasziniert hat.

00:19:54: Wieso so ein Ding, so ein kleines, einfaches Ding kann so viele Sachen machen.

00:20:00: Gut.

00:20:01: Also Nachricht Nummer drei.

00:20:03: Pflanzen haben Hormone und die Hormone steuern fast alles, was die Pflanzen machen.

00:20:09: Und der Auxin ist der allerinteressanteste von allen.

00:20:14: Gut.

00:20:16: Also das ist, was wir probieren zu verstehen.

00:20:19: Wie auktien funktioniert in der Pflanze?

00:20:21: Wie schafft er, so viele Sachen zu machen?

00:20:25: Und wie machen wir das?

00:20:26: Ein bisschen Methodik, was wir machen.

00:20:29: Ich muss vorstellen, unsere Lieblingspflanze, das ist auf Deutsch, heißt sie Ackerschmalwand, die wächst so an Seite von den Straßen sehr oft bei den... irgendwo am Rande von gepflasteten Flächen und unauffällig, es ist ein Unkraut.

00:20:56: und es wurde dann eigentlich in Wien entschieden, dass das die Modellpflanze wird und das ist ziemlich lange her passiert.

00:21:10: Ich war nicht dabei damals, aber die Geschichte ist, dass die Pflanzengenetiker haben sich getroffen, haben diese grüne Weltlinie getrunken, höchstwahrscheinlich, und dann haben sich so geträumt, ein bisschen geträumt, ein bisschen gestritten.

00:21:27: Welche Pflanze werden wir wählen von allen diesen Pflanzen als unsere Modellpflanze?

00:21:33: Wenn mal kommt die Zeit, dass wir fähig sind, denn genommen die DNA zu lesen und sequenzieren, welche von den Tausenden und Tausenden von Pflanzen nehmen wir als die, wo wir dann die hunderte Tausende von Dollars investieren werden, um den Genom zu lesen.

00:21:55: Weil man muss diese Wahl treffen, man kann nicht am Anfang alle mögliche.

00:22:00: Bei den Tieren war es einfach, Mensch.

00:22:04: Da war keine Diskussion.

00:22:05: Mensch ist der wichtigste Tier.

00:22:07: Sequenzieren wir zuerst den Genom von Mensch.

00:22:10: Aber bei Pflanze machen wir Kartoffeln, machen wir Getreide, weizen was.

00:22:20: Sie können sich das vorstellen.

00:22:22: Lange Diskussion, sehr viel Grüne Weltlinie.

00:22:25: Am Ende ein ungarischer Wissenschaftler, der ... am besten Alkohol vertragen könnte, hat alle andere, die dann schon sehr müde waren, überzeugt, dass Arabidops die richtige Pflanze ist.

00:22:39: Und das ist, weil er an der Pflanze gearbeitet hat.

00:22:42: Aber ich meine... Ganz dumm war das wieder nicht.

00:22:46: Es hat schon sehr viele Vorteile.

00:22:47: Es ist relativ klein, es ist relativ einfach zu wachsen.

00:22:51: Weil nicht alle Pflanzenbiologen sind sehr gute Gärtner.

00:22:56: Das stimmt nicht.

00:22:57: Also meine Frau schon, ich nicht.

00:22:59: Also man muss einfach, hat die Fähigkeit, sie einfach zu wachsen.

00:23:05: Was sehr gut ist, man braucht keine Bienen.

00:23:08: Wenn wir noch Bienen halten müssen, damit wir mit unseren Pflanzen arbeiten können für Polinierung, das wäre schwierig.

00:23:16: Wir haben etwas gebraucht, was keine Bienen brauchen.

00:23:20: Viele Samen gibt und hat so alle mögliche Teile, die dann meistens Pflanzen haben.

00:23:27: Und so wurde es entschieden.

00:23:29: Und dann, thirty-fünf Jahre später, in den Jahren zweitausend, war der Genom fertig, sequenziert und gelesen.

00:23:37: Und wir wissen, dass die Pflanze hat ungefähr fünfundzwanzigtausend verschiedene Gähne, verschiedene Proteine, die dann zusammen das ganze, das ganze Organismus machen.

00:23:50: Und das war große Sache.

00:23:52: Ich war schon damals dabei als junge Doktorant und das war wirklich unglaublich.

00:23:57: Jetzt konnten wir auf einmal schauen, was wir gähnen haben wir in Pflanzen.

00:24:03: Gut.

00:24:06: Normalerweise haben wir ein Gewächshaus und da haben wir sehr viele von diesen Unkrautpflanzen, aber meistens arbeiten wir mit der DNA.

00:24:16: Das heißt, wir isolieren die DNA von der Pflanze und dann stecken wir die DNA in Bakterien.

00:24:24: Das heißt, paradoxerweise die meisten Pflanzenwissenschaftler werden meister von der Zeit verbringen mit Bakterien zu arbeiten, weil die DNA, wenn die in Bakterien ist, dann ist das sehr einfach, sie zu schneiden und mutieren und ändern und wieder zusammenkleben und so verändern, wie wir wollen.

00:24:47: Und dann, wenn das alles fertig ist, wie wir das geplant haben, dann können wir die DNA wieder von den Bakterien isolieren und dann zurück in die Pflanze geben.

00:24:57: Und dann schauen wir, was dann mit der Pflanze passiert, wenn wir diese Veränderung gemacht haben, wie wir wollten.

00:25:05: Und dann können wir nur einfach so schauen, wie die Pflanze wächst.

00:25:09: Oder ist sie jetzt mehr düreresistent?

00:25:13: Oder macht sie mehr Samen?

00:25:16: Oder macht sie schmackhaftere Blätter?

00:25:20: Die schmecken schon ein bisschen wie Rucola.

00:25:23: Das geht.

00:25:25: Einige essen die Arabidopsis Pflanzen.

00:25:28: Ich finde Rucola ein bisschen besser, aber wenn man hungrig ist, kann man auch Arabidopsis essen, also die Akkeschmalwand.

00:25:37: Und wir machen dann sehr viel Mikroskopie, wenn wir wollen ein bisschen genauer schauen, wie die Pflanze wächst und was dann in den Zellen passiert.

00:25:45: Und dafür haben wir auf Ista so ein Mikroskop gebaut.

00:25:49: Wir haben dann auf die Seite gestellt, damit die Pflanzen ganz glücklich mit den Wurzeln nach unten wachsen können und mit den Blättern nach oben.

00:26:00: Und da können wir die Pflanze, wie sie wächst, dann stundenlang oder tagenlang beobachten.

00:26:07: Wir können Licht geben, von welcher Seite wir wollen.

00:26:11: Wir können dann rotieren und schauen, wie die armen Wurzeln probieren, wieder nach unten zu wachsen und so weiter.

00:26:18: Sehr, sehr gutes Mikroskop.

00:26:21: Viele bauen ähnliche Mikroskope auf der ganzen Welt, um die ähnlichen Sachen zu studieren.

00:26:28: Und so sieht das, wenn Wurzel wächst.

00:26:32: Da sind Zeit, also dreizehn Stunden und so.

00:26:35: Das ist so eine automatische Verfolgung von wachsenden Wurzeln von Arabidopsis, von Akashmawand.

00:26:46: Also wirklich, da können wir ... viele nette Sachen machen.

00:26:51: Dann haben wir andere Mikroskope, die dann ganz tief in die Zelle schauen können.

00:26:56: Also das sind ein paar Protenkomplexe.

00:26:59: Dann haben wir ein paar Elektronen-Mikroskopen, die dann anstatt Licht mit Elektronen auf die Zellen schießen.

00:27:08: Und dann die Auflösung ist noch besser.

00:27:12: Und das ist alles... Geräte, die wir eigentlich sehr oft benutzen, um zu verstehen, was in den Pflanzen passiert oder in den Zellen.

00:27:24: Und dann schauen wir uns auch oft die Proteine, die einzelne.

00:27:34: Ich weiß nicht, wie ich das besser erklären kann, aber die Struktur von diesen Proteinen entscheidet darüber, wie sie dann zusammen in der Zelle interagieren, was sie machen, wie sie Zucker in Stärke verwandeln oder Stärke in Zucker hängen davon ab, was gerade gebraucht wird, wie die neue Zellwand damit die Zellen... Zellen, die die Schalen haben, bauen und so.

00:28:03: Also das wird jetzt sehr viel gemacht, Strukturbiologie schauen, wie die Strukturen sind.

00:28:10: Also das ist jetzt ein Beispiel von einem Protein, der gerade unser Auxin bindet.

00:28:16: Das Rote drinnen ist unser Auxinmolekul, die dort gebunden wird und wie sich das dann ändert und da weiter funktioniert in der Zelle.

00:28:27: Also das ist viel mit künstlicher Intelligenz jetzt gemacht.

00:28:32: Also die Strukturen von den Proteinen werden jetzt mit der KI auf einmal Tausende und Tausende von Strukturen aufgelöst, die man nicht wusste vorher.

00:28:46: Also das war ein riesengroße Durchbruch vor ein paar Jahren wegen KI und Proteinstrukturen.

00:28:55: Gut, also das sind unsere Methoden.

00:28:59: Arabidopsis, DNA, Bakterien, Mikroskopie und Proteinstrukturen und irgendwie dann zusammen alles verstehen, wie dann die Pflanze funktioniert.

00:29:13: Und ich gebe nur dann ein Beispiel, was wir bei dem Auxin so entdeckt haben und was wichtig ist.

00:29:23: Und das ist vor zwanzig Jahren oder so haben wir konstruiert ein Sensor, der leuchtet, wenn Auxin in der Zelle aktiv ist.

00:29:37: Und das heißt, diese grüne Florescens, die man hier sieht, oder diese blaue Farbe, das ist Zeichen, dass gerade in diesem Moment, in diesem Teil von der Pflanze Auxin aktiv ist.

00:29:51: Und was man hier sieht, ist zum Beispiel da, das ist das Oben, das Apex von der Pflanze.

00:29:59: Da sind zwei ganz junge Blätter hier.

00:30:03: Und diese eine einzelne Zelle ist die Zelle, die dann unprogrammiert wird, damit sie teilen beginnt und ein neues Blatt macht.

00:30:14: Und bevor das passiert, kommt der Auxin und sagt diese Zelle, du bist jetzt die Zelle und jetzt sitzt die Zeit, um ein neues Blatt zu machen.

00:30:24: Und dadurch haben wir diese schöne, spiralformige Arrangieren von den Blättern oder die Arrangierung.

00:30:35: Verschiedene, das alles wird durch Auxin entscheidet, wie dann die Form der Pflanze aussieht.

00:30:41: Ähnliches in einer jungen Blüte.

00:30:46: Da sind verschiedene Blütenorgane, die dann auch anfangen, wie ein paar Zellen, die Auxin akkumulieren.

00:30:54: Das ist Pflanzenembryo.

00:30:56: Junge, junge Embryo, Pflanzen haben Embryonen, wenn ihr nächstes Mal Pinaz, wie heißt das, Erdnüsse, Erdnüsse essen, denken sie bitte nach, was sie machen.

00:31:11: Pflanzen haben auch Embryonen und ich meine so, Embryonen zu essen, ist das okay?

00:31:18: Ich weiß es nicht.

00:31:23: Gut.

00:31:24: Und hier haben wir zwei interessante Sachen, also das ist Wurzel, die gerade dann waren wir böse, haben wir die Wurzel so gestellt und jetzt muss die Wurzel nach unten wachsen.

00:31:38: Und um das zu machen, wird sie auksin an der untere Seite akkumulieren.

00:31:44: Und das ist ein Stängel, der wird zu Licht wachsen, also Licht kommt von dieser Seite und da wieder der Auxin akkumuliert sich in der Schattenseite und dann sagt er dem Stängel, in welche Richtung er wachsen soll.

00:32:01: Das war eine unerwartete Entdeckung, dass das Auxin so lokal aktiv ist und so viele verschiedene Sachen machen kann mit dieser lokale Aktivität.

00:32:16: Wenn diese lokale Aktivität verhindert wird in der Embryogenese, dass dann wird die Pflanze keine Wurzel haben.

00:32:24: Weil das ist das Moment, wenn der Auxin sagt, jetzt bitte Wurzel definieren.

00:32:30: Wenn das nicht passiert, dann haben wir keine Blüten und keine Blätter, einfach nur ein nacktes Stängel, weil wieder der, wenn der Auxin nicht sagt, dass die Zellen anfangen sollen sich zu teilen und diese Organe zu machen, dann werden die Organen einfach nicht gemacht.

00:32:53: Und das ist ein sehr schöner Experiment von unseren Kollegen, der das zeigt, wie wichtig das ist.

00:33:00: Das ist Tomate, das ist jetzt keine Ackerschmalwand.

00:33:04: Das ist Tomatepflanze, die verhindert wurde, dass der Auxin sich akkumulieren kann, wo er so.

00:33:12: Und dann hat man dieses nackte Stengel.

00:33:16: Und dann, was die gemacht haben, die haben ein Tropfen von Auxin auf die Seite gegeben.

00:33:21: Das ist das Rote hier.

00:33:23: Das war ein bisschen Wachs mit Auxin.

00:33:27: Und das war genug, um ein neues Blatt zu machen.

00:33:30: Also ein bisschen Auxin war genug, den Zellen zu sagen, ah, Auxin ist gekommen, jetzt musst du Blatt machen.

00:33:38: Und da wird ein ganz normale, ziemlich normale Tomateblatt gemacht.

00:33:45: Und jetzt, weil ich meine Frau mitgenommen habe, muss ich dieses zeigen, weil das ist ihres beliebtes Modellsystem und das ist, wie die Wurzeln machen, diese Seitenwurzeln.

00:33:58: Und da kann man mit der Mikroskop sehen, wie die Zellen fangen, an sich zu teilen, wenn der Auxin kommt und dann werden dann, das sind diese Punkte, wo dann neue Wurzeln sterben werden.

00:34:14: Auf jeden von diesen Punkt passiert dieses, dass die Zellen sich teilen und teilen und organisieren, um ein neues, neue Wurzel zu machen.

00:34:23: Und dann hat man diese schöne, verzweigte Wurzel.

00:34:30: Also auch, auch gesehen, kommt und sagt, jetzt bitte teilen, neue Seitenwurzel zu machen.

00:34:39: Und wie erwähnt wurde, dass ... verschiedene Tropismen, also das Wurzel, die wachsen nach unten, Stängel, die zu Licht wachsen, Wurzel, die weg von Salz oder zu Wasser wachsen, die Stängel, die nach oben wachsen.

00:34:57: Also alle diese gerichteten, gerichteten Wachstums Antworten der Pflanze, das ist alles auch Sinn, der sagt, wie und in welche Richtung die Pflanze wachsen soll.

00:35:12: Also das ist eine Nachricht Nummer fünf, wie der Auxin dann lokal sich akkumuliert oder asymmetisch sich verteilt und dadurch wird die Pflanze entweder neues Organ machen oder in gewisse Richtungen wachsen.

00:35:32: Also wirklich, ich weiß nicht, wie soll ich sagen, wie wichtig das ist, aber jedes Blatt, jedes dieses Blatt, überall.

00:35:41: bei allen Pflanzen, wenn sie Blatt sehen oder Blüte sehen oder so, alles hat das mit einer Zelle angefangen, die Auxilien akkumuliert.

00:35:55: Jede Rose hat wie angefangen, wie Zelle mit ein bisschen Auxilien.

00:36:01: Und der hat gesagt, jetzt teilen, teilen, teilen, organisieren, neue Blüte machen.

00:36:07: Also... Alle Organe bei den Pflanzen, die man sieht, die haben als Zelle angefangen, die auksinakumuliert hat.

00:36:15: Also das war schon unerwartet.

00:36:19: Gerade bei der Organogenese war das etwas, was wir nicht gewusst haben vor vor fünfundzwanzig Jahren oder so.

00:36:28: Ich weiß nicht, wie viel Zeit ich noch habe.

00:36:30: Ich spreche zu viele unwichtige Witze und dann ... Okay, also ... Ich probiere jetzt ein bisschen weniger witzig und mehr technisch zu sein.

00:36:42: Also eine von unseren Projekten ist wirklich zu verstehen, wie ist das möglich, dass die gleiche Gravität, dass die gleiche Schwerkraft macht, dass die Stängel nach oben wachsen, aber die Wurzel nach unten.

00:37:03: Was ist anders zwischen Stängel und Wurzel?

00:37:06: dass sie in umgekehrter Richtung in Antwort zu dem gleichen Signal, zu Gravität wachsen.

00:37:14: Das ist etwas, was seit Zeiten von Darwin eigentlich eine von den großen, unklaren Enigmas in Pflanzenphysiologie ist.

00:37:25: Und was wir wissen, und das macht das eigentlich noch schwieriger zu verstehen, ist, dass in beiden diesen Moment, also nach unten zu wachsen bei Wurzeln oder nach oben zu wachsen bei Stengel, in beiden diesen Momenten Auxin ist der, der das reguliert.

00:37:47: Und in beiden diesen Fällen ist das so, dass der Auxin an der untere Seite akkumuliert.

00:37:58: Das heißt, gleiche Auxin Also gleiche Gravität, gleiche Auxin, gleiche Stelle, wo er sich akkumuliert, aber umgekehrte Antwort.

00:38:09: Weil hier Auxin inhibiert Wachstum.

00:38:13: Und wenn hier weniger gewachsen wird und hier mehr, dann wirst du nach unten wachsen.

00:38:19: Weil das wird sich die Asymmetrie in deinem Wachstum.

00:38:22: jetzt, hier mache ich mehr, hier weniger, deswegen werde ich biegen nach unten.

00:38:28: Und hier ist das umgekehrt.

00:38:30: Hier sagt er den Zellen mehr wachsen und dann wächst man nach oben, weil wenn die untere Seite mehr wächst, dann wirst du nach oben biegen.

00:38:42: Und deswegen, was wir wirklich probieren jetzt zu verstehen ist, wieso diese Zelle wird weniger wachsen, wenn außen kommt und diese Zelle im Stängel mehr wachsen wird.

00:38:54: Und da fängt an, das ein bisschen abstrakt zu sein, weil dann probieren wir irgendwie dumme Menschen mit limitierte Vorstellungsfähigkeiten so ein bisschen vereinfachtes Schemas zu machen, um zu verstehen, wie die Signalwege funktionieren.

00:39:15: Und diese ist relativ einfach.

00:39:17: Also ich probiere bitte... Also diese farbigen Dinge sind verschiedene Proteine, die irgendwo in der Zelle sind, in diesem Fall in dem Nukleus von der Zelle.

00:39:30: Und das ist der Protein, der auksin bindet.

00:39:34: Auksin ist dieses gelbe Ding.

00:39:36: Das heißt, wenn der auksin kommt ins Nukleus, dann wird er auf diesen Protein binden.

00:39:43: Irgendwie wird sich die Struktur von dem Protein verändern.

00:39:47: Und da wird diese andere, diese graue Protein dazukleben.

00:39:52: Und wenn das passiert, wird diese Protein abgebaut, vernichtet, verschwindet.

00:39:59: Weil da ist eine Maschine, die das zerstört.

00:40:03: Und dann ist diese Protein weg, wenn der Augsinn kommt.

00:40:07: Und weil der Protein gleichzeitig inhibiert hat, diesen grünen Ding, Dann, wenn diese Ding weg ist, dann kann das grüne Ding arbeiten und machen, was das normalerweise macht.

00:40:22: Und das ist, viele, viele neue, andere Proteine zu produzieren.

00:40:26: Diese neue, andere Proteine werden dann in der Zelle anfangen, dass die Zelle sich teilt und dass sie sich diese neue Organ zum Beispiel bildet.

00:40:37: Oder die neue Proteinen werden die Zelle so... so umbauen, dass die Zellen nicht mehr wächst oder mehr wächst.

00:40:45: Das heißt, das ist der Signalweg.

00:40:49: Also Auxin kommt, dieser Represso, dieser Inhibitor wird vernichtet und dadurch diese Proteine können arbeiten und auf der DNA die Gene ablesen und neue Proteine machen.

00:41:03: Das ist, wie wir uns vorstellen, dass Signalweg funktioniert bei Auxin.

00:41:12: Fünfunddreißig Jahre Arbeit, um dieses Schema zu machen von Dutzenden, vielleicht hunderten von Menschen in Amerika, in Europa, in China, um diese drei Dinge zusammen zu sagen und erklären, wie das funktioniert.

00:41:31: Ja, ich meine, es ist schwer vorzustellen, wie viel Arbeit hinter so eine kleine farbige blöde Sache steckt.

00:41:42: Okay, und das wurde dann im Jahre zwei Tausendfünf, genau vor zwanzig Jahren feierlich entdeckt, farbig gedruckt in alle Lehrbücher, was die arme Universitätsstudenten dann lernen müssen.

00:42:01: Und wir haben gedacht, das passt.

00:42:04: Das ist richtig so, weil alles hat gepasst.

00:42:06: Mit den Daten, was wir damals hatten.

00:42:10: Aber dann passierte eine interessante Sache vor ein paar Jahren.

00:42:17: Und als wir uns angeschaut haben, wie die Wurzel nach unten wachsen, haben wir gedacht, ich meine, das ist Zeit, wir haben gedacht, wir sehen vielleicht in fünf Minuten schon das erste Biegen von der Wurzel.

00:42:34: Und diese Signalweg normalerweise dauert zwanzig Minuten, bis etwas passiert.

00:42:41: Und dann hatten wir ein bisschen dieses Problem, das ist ein sehr langsamer Signalweg, aber wir sehen von auksin, aber wir sehen ziemlich schnelle auksin Antwort.

00:42:54: Und das wussten wir uns, waren wir uns nicht sicher, ob das wirklich ... Problem ist, oder ob das ein bisschen langsamer ist, als wir denken und das ein bisschen schneller ist, als wir denken, dass irgendwo in der Mitte trifft sich das.

00:43:08: Also, keiner hat das wirklich genau angeschaut als ein Student bei mir, der jetzt eigene Gruppe in Prag hat.

00:43:16: Und er hat gesagt, bauen wir so ein Rutschib.

00:43:20: Also, das ist so, wo wir die Pflanzen einfach in so Kanälen wachsen lassen, dann können wir auch sehen.

00:43:29: zu dem Medium in den Kanälen geben, geben wir das alles auf das unsere vertikale Mikroskop.

00:43:36: Die Pflanzen sind glücklich.

00:43:38: und dann schauen wir, wie schnell unter dem Mikroskop schauen wir, wie schnell die Wurzel reagiert, wenn wir Auxin zugeben.

00:43:47: Also so Schläuche, die das dann Auxin mit im Medium zu führen und dann der Mikroskop.

00:43:54: Und das ist dieses ... eines eine video das ganz verändert haben was wir uns für zwanzig jahre gedacht haben.

00:44:03: also was sie sehen hier ist immer wenn das pink was wir das rosa ding kommt das ist wenn der auksin kommt in das medium und immer wenn das auksin kommt wird das stopp das wurzer stoppt wachsen und dann waschen wir das weg und dann wächst da wieder und und so läuft das für immer.

00:44:24: das kann können wir Tage lang so machen.

00:44:27: Immer Auxin, es stoppt.

00:44:29: Weg Auxin, es wächst.

00:44:31: Stopp, wächst.

00:44:32: Und hier sehen wir, wie schnell Wurzel wächst.

00:44:37: Und immer wenn wir diese Auxin dazugeben, dass die Geschwindigkeit geht nach unten, sehr stark.

00:44:45: Und dann haben wir geschaut, wie schnell reagiert die Wurzel.

00:44:49: Und das war zehn Sekunden.

00:44:52: Zehn Sekunden von dem Moment.

00:44:55: Wenn das Rosa-Auxilien gekommen ist, wächst schon die Wurzel langsamer, in zehn Sekunden.

00:45:05: In zehn Sekunden und zwanzig Minuten, das geht wirklich nicht.

00:45:11: Dann wussten wir, wir haben was verpasst hier bei diesem.

00:45:15: Etwas stimmt hier nicht.

00:45:18: Etwas muss anders funktionieren, als wir uns zwanzig Jahre gedacht haben.

00:45:24: Und ich weiß, da kommt da schöne Musik und gutes Abendessen, ich werde euch nicht quälen mit den Details, aber von dieser Kleinigkeit sind wir eigentlich auf ganz, ganz unerwartete Sachen gekommen, dass der Rezeptor für Auxil macht, dieses Molekul, das heißt zickliches AMP.

00:45:51: Wenn das niemand gehört hat, das ist okay, aber acht Nobelpreise würden gegeben für zyklische AMP in den letzten fünfzig Jahren.

00:46:01: Also mein Adrenalin, ihre Testosteron, unsere Sähe, unsere Herzschlag, das ist alles reguliert in Tieren bei diesem Molekül.

00:46:14: Und in Pflanzen haben wir ganze Zeit gedacht, dass das nicht existiert.

00:46:20: Und jetzt haben wir festgestellt, dass dieser Rezeptor für Auxin macht, also synthetisiert, diese Molekül und dass der Signalweg ganz anders funktioniert, als wir uns gedacht haben.

00:46:37: Also jetzt sieht er so aus, dass wenn der Auxin kommt, dann wird dieses Protein zerstört.

00:46:46: Das ist richtig, das war nicht falsch daran.

00:46:48: Aber das Wichtige, was passiert ist, dass der Protein um die gleiche Zeit anfängt, dieses zickliche AMP zu machen und das wird dann innerhalb von Sekunden gemacht.

00:47:02: Das geht dann sehr schnell.

00:47:03: Dann müssen wir nicht warten, bis dieser Protein weg ist.

00:47:07: Und dann bindet er direkt an diesen Regulator und dann kann er viel schneller eigentlich agieren, als wir gedacht haben.

00:47:17: Also so eine Kleinigkeit, dass wir ein bisschen in Konsistenz hatten, wie schnell Gravitropismus ist und wie schnell die Wurzel reagieren aufeinander, hat wirklich zur Umstellung von unserer Verständnis, wie der Signalmechanismus funktioniert, geführt.

00:47:41: Und damit will ich mich bedanken bei Ihnen, bei den Pflanzen und bei meiner Gruppe.

00:47:50: Dankeschön.

00:47:53: Unsere nächsten Veranstaltungen finden Sie im Veranstaltungskalender unter akademietraumkirchen.com slash events.

00:48:02: Wir freuen uns, Sie bei einem der nächsten Vorträge an der Internationalen Akademie Traumkirchen zu begrüßen.

00:48:08: Denn Wissenschaft begeistert.

00:48:11: Internationale Akademie Traumkehrchen.