Auf van Goghs Spuren: Forscher entdecken genetische Vielfalt in Öl

Manche Sonnenblumen tragen strahlenförmige Blüten, andere haben eine buschige Form. Als Ursache haben Biologen jetzt einen Gendefekt dingfest gemacht - inspiriert hat sie ein berühmtes Gemälde von Vincent van Gogh.

Van Goghs Bild "Fünfzehn Sonnenblumen" (1888): "Identifizierte Mutation" Zur Großansicht
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Van Goghs Bild "Fünfzehn Sonnenblumen" (1888): "Identifizierte Mutation"

Hamburg - Im August 1888 malte Vincent van Gogh eines seiner berühmtesten Bilder: "Fünfzehn Sonnenblumen". 1987 wurde es für 25 Millionen englische Pfund bei Christie's in London an eine japanische Versicherungsgesellschaft versteigert. Nun haben sich auch Biologen dem Gemälde gewidmet, denn es zeigt sowohl die übliche strahlenförmig blühende Form der Pflanze als auch die seltenen buschigen Exemplare.

Inspiriert durch die Kunst konnte das Forscherteam aus den USA mehr als ein Jahrhundert nach van Gogh die genetische Ursache dieser Sonnenblumenvariante entschlüsseln. Wie ein Team von Pflanzenbiologen der US-University of Georgia in Athens in der Online-Fachzeitschrift "PLoS Genetics" schreibt, war bei den Blumen, die van Gogh Modell gestanden haben, offenbar ein Genschalter verändert.

Gewöhnlich tragen Sonnenblumen außen am Blütenstand einen Kranz großer, meist gelber Zungenblüten. Der innere Blütenkorb enthält dagegen Hunderte unscheinbare Röhrenblüten, aus denen nach der Befruchtung die Samen entstehen. In verschiedenen Sonnenblumen-Bildern van Goghs tauchen jedoch auch Pflanzen auf, die außen mehrere Reihen Zungenblüten und innen nur vergleichsweise wenige Röhrenblüten tragen.

Mutation bei Blumenfreunden beliebt

Um die Ursache dieses Phänomens zu klären, kreuzten die Biologen um Studienleiter John Burke verschiedene Sonnenblumenvarianten miteinander. Dabei fanden sie heraus, dass die von van Gogh gemalte Mutation nur auf einem einzelnen Gen beruht: Die Sequenzierung der Erbanlage "HaCYC2c" enthüllte, dass darin ein Genschalter gestört ist. Dieser sorgt bei Sonnenblumen gewöhnlich dafür, dass nur ein Kranz von Zungenblüten den inneren Blütenkorb umgibt. Bei den mutierten Pflanzen entstehen diese Blüten jedoch auch an vielen Stellen, wo sonst Röhrenblüten wachsen würden.

Erbgut-Analysen von Hunderten verschiedener Sonnenblumentypen bestätigten das Resultat: Die Genveränderung trat immer bei dieser auffälligen Variante auf, aber nie bei normal aussehenden Sonnenblumen. "Alle diese Belege sagen uns, dass die von uns identifizierte Mutation die gleiche ist, die van Gogh im 19. Jahrhundert festhielt", sagt Burke. Neben der kunsthistorischen Bedeutung könnte die Ursache der Mutation auch von wirtschaftlichem Interesse sein: Denn Sonnenblumen mit mehreren Reihen Zungenblüten sind bei vielen Blumenfreunden beliebt.

nik/dpa

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Das Erbgut
Genom
Das Genom bezeichnet das gesamte Erbgut eines Organismus. Außer bei einigen Viren besteht es immer aus DNA (Desoxyribonukleinsäure). Das Genom beinhaltet den Bauplan für die Produktion sämtlicher Proteine (Eiweißmoleküle), die ein Organismus zum Leben benötigt. Ein Gen ist ein Sequenzabschnitt auf dem Genom und beinhaltet die Erbinformation für ein Protein. Die einzelnen Bausteine der DNA sind vier verschiedene sogenannte Nukleinsäuren: A, C, T und G.
Messenger-RNA (mRNA)
Die mRNA ist eine Art Genabschrift oder Blaupause der DNA. Nur die mRNA kann von den Proteinfabriken der Zellen, den sogenannten Ribosomen gelesen werden. Sie gibt ihnen vor, in welcher Reihenfolge Aminosäuren - die Bausteine von Proteinen - für das jeweilige Protein zu verknüpfen sind.
Codon
Ein Codon ist eine Folge von drei Bausteinen (Nukleotiden oder Basen) der DNA und analog auch der mRNA. Ein Codon steht für eine bestimmte Aminosäure oder als Stoppsignal, welches das Ende einer Bauanweisung für ein Protein kennzeichnet.
Genetischer Code
Der genetische Code ist die Zuordnung der Basen-Dreiergruppen und der Aminosäuren. Da vier verschiedene Basen zur Auswahl stehen, umfasst der genetische Code insgesamt 64 Codons. Für die meisten Aminosäuren gibt es daher mehr als ein Codon. So stehen beispielsweise die Codons CAG und CAA für die gleiche Aminosäure, die Glutaminsäure.
Transfer-RNA (tRNA)
Die tRNAs übernehmen eine Adapterfunktion beim Bau der Proteine: Jede tRNA hat auf der einen Seite jeweils ein sogenanntes Anticodon, das passend zum Codon auf der mRNA ist. Auf der anderen Seite ist sie mit der zugehörigen Aminosäure beladen. Auf diese Weise wird der genetische Code auf der mRNA abgelesen und in die entsprechende Aminosäurekette zum Protein verwandelt. Dieser Prozess geschieht in den Ribosomen.
Unterm Stillleben verborgen