Potsdamer Universitätszeitung

Pflanzenleben im Molekülformat
Prof. Dr. Thomas Altmanns Antrittsvorlesung befasste sich mit der Genomanalyse von Pflanzen

Bereits während seines Biologiestudiums in Gießen und Berlin ging Thomas Altmann auf die „Genetikstrecke". Zunächst als Diplomand und später als Doktorand experimentierte er am Institut für genbiologische Forschung der Freien Universität in Dahlem. Dort überführte er erfolgreich DNA-Elemente des Maises in Zellen der Unkrautplanze Ackerschmalwand (Arabidopsis). Die Arabidopsis – wegen ihres kleinen, kompakten und trotzdem voll funktionsfähigen Genoms ein weltweit bevorzugtes Untersuchungsobjekt – blieb auch Gegenstand seiner Habilarbeit an der FU. Hier stand Genomanalyse zur Beantwortung entwicklungsbiologischer Fragen im Mittelpunkt.

Im Mittelpunkt der Antrittsvorlesung von
Thomas Altmann stand die funktionelle
Genomanalyse bei Pflanzen.
Foto: Bergmann

Um „funktionelle Genomanalyse bei Pflanzen als Weg zur umfassenden Aufklärung der Lebensvorgänge auf molekularer Ebene" ging es dann auch in der Antrittsvorlesung des Genetik-Professors am heißen Sommerabend des 11. Juli im Uni-Naturwissenschaftsgebäude in Golm. Die etwa 50 Zuhörer – unter ihnen zahlreiche Studierende – wurden im wahrsten Sinne des Wortes in die vorderste Linie naturwissenschaftlicher Erkenntnis geführt, übersichtlich und in hohem Maße bildhaft-anschaulich. Pflanzengenomforschung sei nötig, motivierte der Referent seine Zuhörer, denn schließlich würden die Pflanzen 99 Prozent der Gesamtmasse aller Lebewesen ausmachen, 170 Milliarden Tonnen Biotrockenmasse pro Jahr produzieren, Energie- und Körperaufbaustoffe für das Leben von Mensch und Tier bereitstellen und die Grundlage zum Beispiel für Bekleidung, Arzneimittel, Baustoffe bilden. Da wäre es schon interessant, umfassende Kenntnisse über die Lebensvorgänge in Pflanzen zu gewinnen: Wie verlaufen pflanzliche Entwicklungsprozesse? Was spielt sich im Stoffwechselgeschehen ab? Wie erfolgt die Interaktion der Samenpflanzen mit der Umwelt, auf welche Weise reagieren sie auf Hitze-, Wassermangel- oder Schädlingsstress?

Wie schwierig es ist, auf solche Fragen Antworten zu finden, bekamen Thomas Altmanns Zuhörer bald zu spüren, stellen doch Pflanzen recht komplexe Systeme dar.

„Als Zugang zum System Pflanzen mit seinen fast unzähligen Komponenten wählten wir die Genomanalyse, das heißt, wir studierten und studieren die Bauanleitung für die Pflanzen, ihr Erbgut, ihr Genom", führte der junge Professor die Zuhörer in den Kernbereich seines Vortrages ein. Da gelte es zunächst einmal, das Erbgut der Pflanze detailliert zu entschlüsseln. Dann müssten die Genprodukte, in der Regel die erzeugten Proteine (Eiweißstoffe) bestimmt werden. Ferner interessierten den Genetikforscher die Funktionen der einzelnen Genprodukte beispielsweise beim Aufbau der Zellen, bei katalytischen Prozessen, bei der Gewährleistung von Sensorik und Signalübertragung. Als der Redner dann schließlich seine Genomanalysetätigkeit konkret vorstellte, kamen doch die weniger fachlichen Vorgebildeten im Publikum ins Staunen.

So wurden die 130 Millionen Basenpaaren der Arabidopsis-DNA in Teilstücke zu je etwa 100000 zerlegt, die Teilstücke zur Vermehrung in Bakterien eingeschleust, genau bezüglich ihrer Zusammensetzung untersucht und virtuell wieder zu einem Genom zusammengefügt – diesmal mit 115 Millionen Basenpaare. „Computerprogramme helfen uns dann zu erkennen, wo auf der DNA ein Gen beginnt und wo es endet", erklärte Thomas Altmann. „Wir fanden bei den 115 Millionen Basenpaaren ungefähr 25000 Gene in relativ geringem Abstand zueinander."

Im weiteren Verlauf seiner Vorlesung erläuterte der Referent aktuelle Methoden und Techniken der experimentellen und rechnerischen Bestimmung von Genaktivitäten und –aktivitätsbedingungen, der Produktion von Proteinen mit unterschiedlichen Funktionen und der Ermittlung der differenzierten „Zuständigkeit" der zahlreichen Gene für Lebensprozesse des Ackerschmalwand-Unkrautes.

Eines steht fest – und das unterstrich auch die lebendige Diskussion im Anschluss an die Antrittsvorlesung: Thomas Altmann hat mit seiner vor einem Jahr angetretenen Genetik-Professur einen zukunftsträchtigen Forschungsgegenstand an unserer Universität etabliert.

Seine elfköpfige Arbeitsgruppe dürfte mit dazu beitragen, dass eines Tages in größerem Umfang auch Kulturpflanzen zielgerichtet und rational begründet bezüglich ihrer Wachstumsprozesse und Produkteigenschaften optimiert werden können.