{"id":22084,"date":"2014-06-27T14:37:47","date_gmt":"2014-06-27T12:37:47","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=22084"},"modified":"2014-08-19T15:03:25","modified_gmt":"2014-08-19T13:03:25","slug":"der-methanquelle-der-pflanzen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/der-methanquelle-der-pflanzen\/","title":{"rendered":"An der Methanquelle der Pflanzen"},"content":{"rendered":"

F\u00fcr das Treibhausgas Methan gibt es in der Natur mehr Quellen, als der Wissenschaft lange Zeit bekannt war. Pflanzen sind eine davon. Wie ein deutsch-britisches Team um Forscher des Max-Planck-Instituts f\u00fcr Chemie in Mainz und der Universit\u00e4t Heidelberg nun herausgefunden haben, entsteht Methan in Pflanzen aus der Aminos\u00e4ure Methionin, die alle Lebewesen f\u00fcr den Aufbau von Proteinen brauchen. Die Wissenschaftler schlagen auch einen Mechanismus vor, wie sich Methan daraus auf abiotischem Weg, also ohne die Hilfe von Enzymen, in Pflanzenzellen bilden k\u00f6nnte. Dass Pflanzen das Gas freisetzen, hatten die Max-Planck-Forscher zwar schon im Jahr 2006 festgestellt. Bisher war aber unklar, wie der einfache Kohlenwasserstoff in ihnen entsteht. Wie die Forscher inzwischen beobachtet haben, entweicht Methan auch aus Pilzen. Bis vor wenigen Jahren war nur bekannt, dass das Gas nat\u00fcrlicherweise bei Vulkanausbr\u00fcchen, Waldbr\u00e4nden und von Mikroorganismen gebildet wird, die Stoffwechsel ohne Sauerstoff betreiben.<\/strong><\/p>\n

\"Bildschirmfoto
In einem geschlossenen Gef\u00e4\u00df ziehen Forscher Tabakpflanzen und versetzen sie mit der Aminos\u00e4ure Methionin. Diese ist dadurch markiert, dass ihre Methylgruppe einen hohen Anteil des schweren Kohlenstoff-Isotops 13-C enth\u00e4lt. An mehreren aufeinanderfolgenden Tagen nach Beginn des Experiments analysierten die Wissenschaftler die Luft aus dem Gef\u00e4\u00df in einem Massenspektrometer und fanden darin Methan mit relativ viel schwerem Kohlenstoff. Bild: Frederik Althoff<\/figcaption><\/figure>\n

Die Spuren von Methan in der Atmosph\u00e4re sind klein, im Klima aber sind sie gro\u00df. Schlie\u00dflich bewirkt es einen 25mal st\u00e4rkeren Treibhauseffekt als Kohlendioxid. Wenn Frank Keppler mit seiner Arbeitsgruppe am Max-Planck-Institut f\u00fcr Chemie und der Ruprecht-Karls-Universit\u00e4t Heidelberg neue Methanquellen in der Natur aufsp\u00fcren, ist das also auch f\u00fcr das Verst\u00e4ndnis des Klimas relevant. Die Forscher haben aber nicht zuletzt ein Dogma der Biologie gekippt, seit sie vor wenigen Jahren entdeckten, dass Methan nicht nur von Mikroorganismen und vor allem auch in der Gegenwart von Sauerstoff gebildet wird.<\/p>\n

Wie meistens jedoch, wenn ein findiger Forscher an einer jahrzehntelang g\u00fcltigen Lehrmeinung r\u00fcttelt, machen sich manche Fachleute die neue Sicht nur schwer zu Eigen. Ein Argument der Skeptiker k\u00f6nnen die Mainzer Forscher nun aber entkr\u00e4ften. Sie haben mit der schwefelhaltigen Aminos\u00e4ure Methionin nicht nur eine Substanz identifiziert, aus der das klimasch\u00e4dliche Gas in Pflanzen entsteht. Sie liefern auch Hinweise, wie das geschehen k\u00f6nnte. \u201eDass wir das bisher nicht konnten, hatten uns manche Kritiker entgegengehalten\u201c, sagt Frank Keppler.<\/p>\n

Markiertes Methionin offenbart die pflanzliche Methanquelle<\/h3>\n

Um der pflanzlichen Methanquelle auf den Grund zu gehen, verfolgten Keppler und seine Kollegen zwei Wege. Zum einen infiltrierten sie die Bl\u00e4tter von Tabakpflanzen mit speziell markiertem Methionin und lie\u00dfen die Sch\u00f6\u00dflinge in weiteren Experimenten auf einem N\u00e4hrmedium mit dem pr\u00e4parierten Methionin wachsen. Die Aminos\u00e4ure enthielt in einer Methylgruppe, die f\u00fcr die Wissenschaftler als Vorl\u00e4ufer von Methan in Frage kam, besonders viel Kohlenstoff 13. Dieses schwere Kohlenstoffisotop l\u00e4sst sich in geeigneten Analysen klar vom gew\u00f6hnlichen Kohlestoff 12 unterscheiden. \u201eDas markierte Kohlenstoffatom fanden wir dann im Methan wieder, das die Pflanzen abgaben\u201c, sagt Frank Keppler.<\/p>\n

Zum anderen stellten die Forscher Versuche im Reagenzglas an, und zwar in einer w\u00e4ssrigen L\u00f6sung \u2013 ein durchaus realistisches Szenario, weil auch Pflanzenzellen gr\u00f6\u00dftenteils aus Wasser bestehen. In der L\u00f6sung brachten sie verschiedene methylierte Substanzen, die wie etwa Methionin, Dimethylsulfoxid oder Lecithin eine vom Methan abgeleitete Methylgruppe enthalten, mit Eisenionen, Ascorbins\u00e4ure und Wasserstoffperoxid zusammen. Letztere sind in Pflanzen, Pilzen und Tieren auch daran beteiligt, Methylgruppen in andere Molek\u00fcle einzubauen oder daraus zu entfernen. In den Experimenten entstand Methan aus Methionin und einigen anderen schwefelhaltigen Stoffen, die allerdings in Pflanzen nicht vorkommen, \u2013 und zwar auf abiotischem Wege, also ohne das biochemische Zutun von Enzymen.<\/p>\n

\u201eEine Voraussetzung ist dabei offenbar, dass die Methylgruppe mit einem Schwefelatom verkn\u00fcpft ist\u201c, sagt Frank Keppler. \u201eNur aus solchen die Stoffen bildete sich Methan in nennenswerten Mengen.\u201c So wurde der Kohlenwasserstoff auch aus Dimethylsulfoxid abgespalten. In Pflanzen spiele das keine Rolle, aber in Algen k\u00f6nne das ein wichtiger Ausgangsstoff sein, aus dem Methan freigesetzt wird, so Keppler. \u201eDiese Erkenntnis k\u00f6nnte helfen, das Methan-Ozean-Paradoxon zu erkl\u00e4ren.\u201c Aus den Weltmeeren entweichen n\u00e4mlich erkleckliche Mengen Methan, obwohl die Ozeane sauerstoffreich sind. Das konnten Biologen nicht erkl\u00e4ren, solange sie davon ausgingen, dass Mikroorganismen nur Methan produzieren, wenn ihnen kein Sauerstoff zur Verf\u00fcgung steht.<\/p>\n

Methan als Zufall oder Abfall?<\/h3>\n

\u201eOb der abiotische Mechanismus, den wir im Reagenzglas beobachtet haben, in Pflanzen auch tats\u00e4chlich so abl\u00e4uft, haben wir noch nicht bewiesen\u201c, sagt Frank Keppler. \u201eDas m\u00f6chten wir aber in k\u00fcnftigen Arbeiten herausfinden.\u201c Indem sie Methionin als Ausgangsstoff des Treibhausgases ausmachten, haben sie daf\u00fcr schon den ersten Schritt getan. Unklar ist bislang auch noch, ob Methan in Pflanzen zuf\u00e4llig entsteht, weil die daf\u00fcr n\u00f6tigen Stoffe in ihren Zellen nun gerade zusammentreffen. Oder ob es sich gewisserma\u00dfen um das Abfallprodukt einer Reaktion handelt, deren andere Produkte f\u00fcr den Stoffwechsel der Pflanzen wichtig sind.<\/p>\n

Schon jetzt steht aber fest, dass es neben Methionin in Pflanzen weitere bis vor kurzem unbekannte Quellen des Treibhausgases gibt. In Pilzen etwa entsteht der Kohlenwasserstoff ebenfalls aus der schwefelhaltigen Aminos\u00e4ure. Das haben Forscher um Frank Keppler erst k\u00fcrzlich nachgewiesen. Zudem wird das Gas in Pflanzen auch auf anderen Wegen erzeugt. In fr\u00fcheren Arbeiten hatten die Forscher n\u00e4mlich beobachtet, dass UV-Licht Methan aus pflanzlichem Pektin freisetzt. Dieser photochemische Mechanismus spielt bei der Zersetzung von totem Pflanzenmaterial eine wichtige Rolle, w\u00e4hrend der jetzt beobachtete Prozess in lebenden Pflanzen zum Tragen kommt.<\/p>\n

In welchen Mengen Methan aus den Quellen entweicht, die Frank Keppler und seine Kollegen in Pflanzen, Pilzen und m\u00f6glicherweise auch in Tieren gefunden haben, l\u00e4sst sich noch nicht absch\u00e4tzen. Mithin ist auch noch nicht klar, welche Rolle diese Methan-Emissionen hinsichtlich des Klimas spielen. Dazu werden die Forscher erst belastbare Hochrechnungen vorlegen k\u00f6nnen, wenn sie alle bis dato unbekannten Methanquellen gefunden und verstanden haben, wenn sie also auch wissen, welche Faktoren wie etwa die UV-Einstrahlung oder der Sauerstoffgehalt der Umgebung die Methan-Emission beeinflussen. Und genau daran arbeiten die Wissenschaftler um Frank Keppler.<\/p>\n

\"Bildschirmfoto
Viele Quellen eines Treibhausgases: Jahrzehntelang kannte die Wissenschaft nur Vulkane und Waldbr\u00e4nde als abiotische Methanquellen, in denen das Gas nicht auf biochemischem Weg entsteht. Als einzige biotische Quelle galten Mikroorganismen, die Methan unter Luftausschluss produzieren. In den vergangenen Jahren haben Frank Keppler und sein Team herausgefunden, dass Pflanzen, Pilze und auch S\u00e4ugetiere ebenfalls Methan freisetzen, und zwar an der Luft. Ob dies biotisch, also durch Enzyme katalysiert, oder abiotisch und damit rein chemisch geschieht, untersuchen die Forscher derzeit. Jetzt haben sie festgestellt, dass der Kohlenwasserstoff in Pflanzen aus der Aminos\u00e4ure Methionin entsteht. Bild: MPI f\u00fcr Chemie<\/figcaption><\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

F\u00fcr das Treibhausgas Methan gibt es in der Natur mehr Quellen, als der Wissenschaft lange Zeit bekannt war. Pflanzen sind eine davon. Wie ein deutsch-britisches Team um Forscher des Max-Planck-Instituts f\u00fcr Chemie in Mainz und der Universit\u00e4t Heidelberg nun herausgefunden haben, entsteht Methan in Pflanzen aus der Aminos\u00e4ure Methionin, die alle Lebewesen f\u00fcr den Aufbau […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[],"supplier":[1341,5956],"class_list":["post-22084","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","supplier-max-planck-institut-fuer-bioanorganische-chemie","supplier-ruprecht-karls-universitat-heidelberg"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22084","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=22084"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/22084\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=22084"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=22084"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=22084"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=22084"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}