Heilpflanzen: Minzen mit hohem medizinischen Potenzial

Evolution schuf vielseitig nutzbare Heilpflanzen

Manche Pflanzen aus der Gattung der Minzen haben im Laufe der Evolution vielseitige natürliche Eigenschaften entwickelt, die unterschiedlichste Anwendungen ermöglichen wie beispielsweise den Einsatz in der Medizin oder bei der Herstellung von Pestiziden oder Mückenschutzmittel.

In einer neuen Studie von Fachleuten der Michigan State University (MSU) wurde der Ursprung und die anschließende Evolution eines Genclusters für die Biosynthese einer Gruppe von natürlich vorkommenden organischen Verbindungen (Diterpenoiden) bei verschiedenen Pflanzen aus der Familie der Lippenblütler (Lamiaceae) untersucht. Die Ergebnisse sind in dem Fachblatt „Nature Communications“ publiziert.

Was sind Terpenoide?

Seit dem Jahr 2016 untersucht das Team sogenannte Terpenoide, welche spezielle Metaboliten in Pflanzen darstellen. Terpenoide schützen Pflanzen vor Fressfeinden und Krankheitserregern und sind beispielsweise häufig in Antioxidantien, Kosmetika und Duftstoffen enthalten.

Terpenoide gehören zu den sekundären Pflanzenstoffen und werden in den Drüsenzellen und Zellen der äußeren Schichten von Pflanzen gebildet. Es gibt einige Terpenoide, die als medizinische Wirkstoffe nutzbar sind.

Bei der Untersuchung der Terpenoide fanden die Forschenden heraus, wie die Entwicklung von verschiedene Genomen der Pflanzenfamilie abgelaufen ist und wie sich chemische Eigenschaften in den letzten 60 bis 70 Millionen Jahren herausgebildet haben.

„Im Laufe der Jahrmillionen haben sich die Pflanzen an ihre jeweiligen Nischen angepasst und weiterentwickelt, in denen sie gedeihen, und das bedeutet, dass diese chemischen Stoffe vielfältig sind und sich eindeutig an ihre Umwelt angepasst haben“, erläutert Studienautor Björn Hamberger in einer Pressemitteilung.

Was macht Callicarpa americana so besonders?

Die Fachleute stellten bei ihrer Untersuchung etwas sehr Ungewöhnliches im Genom von Callicarpa americana fest. Dabei handelt es sich um eine aus Nordamerika stammende Strauchart der Familie der Lippenblütler, welche auch als American Beautyberry bezeichnet wird.

Das Genom dieser Pflanze besitzt ein großes biosynthetisches Gencluster. Dabei handelt es sich um eine Gruppe von Genen, die im Genom dicht beieinander liegen und an denselben Stoffwechselwegen beteiligt sind, erklären die Forschenden. Varianten dieser biosynthetischen Gencluster wurden zudem in sechs weitere Arten von Lippenblütler identifiziert.

Evolution führt zu Vielfalt von natürlichen Pflanzenstoffen

Daraus schlussfolgerten die Fachleute, dass die physische Position von Genen im Genom sehr wichtig ist, da sie die Evolution spezialisierter Stoffwechselwege in der Pflanze vorantreiben kann, wodurch eine enorme Vielfalt an interessanten natürlichen Pflanzenstoffen entsteht.

Der große biosynthetische Gencluster der Beautyberry-Pflanze enthält Gene, welche für zwei verschiedene Terpenoid-Stoffwechselwege kodieren. Diese Terpenoide reichern sich in verschiedenen Teilen der Pflanze an und scheinen wiederum unterschiedliche Rollen bei der Anpassung der Pflanze zu spielen.

Wie sich Pflanzen an die Umwelt anpassen

Auch wenn zunächst bei allen Pflanzen dasselbe Grundmolekül vorhanden ist, stellt jede Spezies eine eigene Version her und modifiziert diese auf unterschiedliche Weise, um sie an ihre Überlebensbedürfnisse anzupassen, erläutert das Team.

Pflanzen zur Behandlung von Erkrankungen

Diese Anpassungen führen laut den Forschenden dazu, dass viele unterschiedliche natürliche Pflanzenstoffe vorhanden sind, welche zum Beispiel auch zur Herstellung von Medikamenten oder für natürliche Mückenschutzmittel verwendet werden können.

So wurden bereits Möglichkeiten für einzigartige medizinische Anwendungen verschiedener Lippenblütler identifiziert. Beispielsweise hat sich Coleus Forskohlii (auch Indischer Coleus genannt) als natürliches Mittel zur Behandlung von Glaukomen erwiesen und der sogenannte Texas-Salbei (Leucophyllum frutescens) ist ein natürliches antimikrobielles Mittel gegen Tuberkulose. (as)