Sie lauscht den Tomatenwurzeln

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Ora Hazak hatte schon immer eine Leidenschaft für Pflanzen. Heute
erforscht sie, welche Signale von den Wurzeln an die Pflanze gelangen. Ihr
Ziel ist eine Landwirtschaft, die sich besser an den Klimawandel anpassen
kann.

Ora ist drei Jahre alt, als ihre Mutter sie erstmals bittet, Pflanzen zu
giessen. Diese Aufgabe weckt in ihr eine Leidenschaft, die für immer
bleiben wird. Als 15-Jährige versucht sie zum ersten Mal, Blumen zu
kreuzen – rot und weiss blühende Garten-Balsaminen. Das Ergebnis: eine
Mischung aus roten, weissen und rosa Blumen. Die Geheimnisse der Genetik
wecken ihren Forschungsgeist, und sie notiert ihre Entdeckungen mit fast
schon akademischer Gründlichkeit in einem kleinen Heft.

Heute arbeitet Ora Hazak als Leiterin eines Labors für Pflanzenbiologie an
der Universität Freiburg. Dort beschäftigt sie sich mit Molekülen, die
Informationen von den Wurzeln an die Blätter von Pflanzen übermitteln.
Dank dieser Form von Kommunikation können sie besser auf Stressfaktoren
wie Trockenheit, Sonneneinstrahlung oder Fressfeinde reagieren. «Wenn wir
diesen Vorgang verstehen, können wir wesentlich dazu beitragen, dass
Pflanzen resilienter gegenüber dem Klimawandel werden», erklärt die
Wissenschafterin. «Denn die klimatischen Veränderungen vollziehen sich
heute wesentlich rascher als in der Vergangenheit, als die Pflanzen in der
Regel Hunderte von Jahren Zeit hatten, sich anzupassen.»

Vom Baikalsee nach Tel Aviv

Ora Hazak wurde in Russland am Baikalsee geboren und verbrachte ihre
Kindheit in der Nähe von Jekaterinburg, am südwestlichen Rand von
Sibirien. Als wäre es das Normalste der Welt, erzählt sie, wie sie in
ihrem Wohnzimmer systematisch Pflanzen sortierte und kreuzte und mit
Wachstumshormonen experimentierte. Sie erinnert sich auch daran, dass sie
schon immer das Bedürfnis hatte, ihre Entdeckungen zu teilen: «Ich zeigte
meiner kleinen Schwester meine Experimente und erklärte sie ihr mit
einfachen Worten.» Später zog es die junge Frau mit jüdischen Wurzeln nach
Israel, um in Tel Aviv zu studieren, selbstverständlich Pflanzenbiologie.
Ihre Familie folgte ihr einige Jahre später.

Noch heute ist Hazak die Vermittlung ein Anliegen, weshalb sie regelmässig
Gymnasiastinnen und Gymnasiasten in ihr Labor einlädt oder im Departement
Biologie einen Wettbewerb für wissenschaftliche Bilder organisiert. Dass
sie etwas weitergeben will, zeigt sich auch darin, wie sie über ihre
Forschung spricht. Wenn sie Abkürzungen oder Fachbegriffe verwendet,
erklärt sie diese sofort. So spricht sie von einer molekularen Schere, mit
der das genetische Material eines Organismus präzise verändert werden
kann, um die Crispr-Methode zu veranschaulichen. Dann beschreibt sie, wie
mit diesem Verfahren die Gene, die man in einer Pflanze untersuchen
möchte, einzeln ausgeschaltet werden können. So lässt sich effizient
herausfinden, welches Gen wofür verantwortlich ist. Hazak und ihr Team
haben mit diesem Verfahren kürzlich Gene identifiziert, die am Transport
des Pflanzensaftes von den Blättern zu den Wurzeln beteiligt sind.

Beitrag für die Gesellschaft

In einem Versuchsgewächshaus des Botanischen Gartens in Freiburg zeigt die
Forscherin gentechnisch veränderte und unveränderte Tomatenpflanzen. Der
Unterschied in der Stängeldicke ist frappant. Seit sie die
verantwortlichen Gene kennt, kann sie die Entwicklung des Pflanzensaft-
Transportsystems modifizieren.

«Wer die Genetik von Pflanzen erforscht, träumt davon, einen Beitrag für
die Gesellschaft zu leisten», sagt die Biologin. «Bei Tomaten sind die
Ergebnisse für die Landwirtschaft direkt relevant. In Israel werden sie
deswegen sehr häufig als Modellpflanzen verwendet. In der Schweiz ist das
seltener der Fall.» Nach ihrer Doktorarbeit in Tel Aviv erhielt Hazak 2015
eine Postdoc-Stelle an der Universität Lausanne, um ihre Arbeit über die
Wurzeln und die Entwicklung von Pflanzen zu vertiefen. So zog sie an den
Genfersee – sie wurde selbstverständlich von ihren Kindern und auch
einigen Tomatensamen begleitet.

Vier Jahre später erhielt sie vom SNF einen Beitrag für
Nachwuchsforschende (Ambizione) und dann einen zweiten für die
Forschungszusammenarbeit (COST). So konnte sie 2019 an der Universität
Freiburg ihre eigene Forschungsgruppe aufbauen. «Das war eine riesige
Chance. Ich konnte extrem talentierte Leute einstellen und mehrere
Zusammenarbeitsprojekte initiieren, mit Agroscope im Wallis und einem
renommierten Spezialisten für molekulare Tomatenforschung in den USA.»

Mutationen auch in der Natur alltäglich

Während Gentechnik und der Austausch von mutiertem Saatgut für die
Forschenden heute zur Routine gehören, stösst die Thematik auf mehr
Widerstand, wenn es um Projekte in der Landwirtschaft geht. «Viele
Menschen sind überzeugt, dass die Natur vollkommen ist und die Forschenden
alles durcheinanderbringen», meint Hazak, «aber auch in der Natur finden
zu jedem Zeitpunkt zahllose spontane Mutationen statt.» Sie erklärt, dass
die dadurch entstehende Vielfalt eine Voraussetzung für die Evolution war
und es den Menschen ermöglichte, die Samen von Früchten und Gemüse zu
selektionieren, die grösser oder schmackhafter waren. «Die Genmutationen,
mit denen ich arbeite, kommen auch in herkömmlichen Tomaten vor. Mit
molekularbiologischen Methoden können die Anpassungsprozesse einfach
beschleunigt werden, sodass es innerhalb von wenigen Monaten statt einigen
Jahrhunderten grössere oder widerstandsfähigere Pflanzen gibt.»

Die Forscherin betont den Unterschied zwischen den Anfängen der Gentechnik
– wo manchmal ganze Gene eingefügt und von einer Art auf eine andere
übertragen wurden – und heutigen Methoden mit molekularen Scheren wie
Crispr: «Man kann nun gezielt an einer bestimmten Stelle in bestehenden
Genen Veränderungen vornehmen. Es gibt also kaum mehr einen Unterschied
zwischen einer spontanen Mutation in der Natur und dem Ergebnis dieser Art
von molekularbiologischen Eingriffen.» Nach Ansicht der Biologin
entsprechen die heutigen gentechnisch veränderten Pflanzen daher «einer
Züchtung, wie sie auch in der Landwirtschaft üblich ist, mit dem
Unterschied, dass diese durch die Wissenschaft beschleunigt wird».

Natur und Wissenschaft nehmen auch in Ora Hazaks Freizeit einen wichtigen
Platz ein. Wenn sie im Frühling nicht gerade am Gärtnern ist, spaziert sie
manchmal mit ihrem Mann und ihren vier Kindern durch die Löwenzahnfelder,
die gerade zu blühen beginnen. «Oft finde ich nach ein paar Minuten eine
Blume, die grösser ist als die anderen. Dann erzähle ich meinen Kindern,
dass ich die Gene erforsche, die für diese Art von Unterschied
verantwortlich sind.» Eines Tages zeigte sie ihnen bei einem
Waldspaziergang Moose, «deren Evolution vor mehr als 400 Millionen Jahren
begann», und fragte sie: «Wisst ihr, wie lange die Menschen im Vergleich
dazu schon hier sind?» So möchte sie in ihnen die Neugierde für die
Pflanzenwelt wecken.