Unkrautvernichter der Zukunft könnten bald auf gescheiterten Antibiotika basieren
Forscher fanden heraus, dass es auf molekularer Ebene Ähnlichkeiten zwischen bakteriellen Superbugs und Unkraut gibt
Ein Molekül, das ursprünglich zur Behandlung von Tuberkulose entwickelt wurde, aber als Antibiotikum das Labor nicht verlassen konnte, erweist sich nun als vielversprechender Gegner von Unkräutern, die in unsere Gärten eindringen und die Landwirte jedes Jahr Milliarden von Dollar kosten.
(Von links) Emily Mackie, Dr. Andrew Barrow und Dr. Tatiana Soares da Costa.
University of Adelaide
Während das gescheiterte Antibiotikum für seinen ursprünglichen Zweck nicht geeignet war, entdeckten Wissenschaftler der Universität Adelaide, dass das Molekül durch eine Veränderung seiner Struktur zwei der problematischsten Unkräuter in Australien, das einjährige Weidelgras und den wilden Rettich, wirksam abtöten kann, ohne bakterielle oder menschliche Zellen zu schädigen.
"Diese Entdeckung ist ein potenzieller Wendepunkt für die Agrarindustrie. Viele Unkräuter sind inzwischen gegen die auf dem Markt befindlichen Herbizide resistent, was die Landwirte jedes Jahr Milliarden von Dollar kostet", sagte die leitende Forscherin Dr. Tatiana Soares da Costa vom Waite Research Institute der Universität Adelaide.
"Die Verwendung gescheiterter Antibiotika als Herbizide bietet eine Abkürzung für die schnellere Entwicklung neuer, wirksamerer Unkrautbekämpfungsmittel, die auf schädliche und invasive Unkräuter abzielen, die Landwirte nur schwer bekämpfen können".
Die Forscher des Herbizid- und Antibiotika-Innovationslabors der Universität entdeckten, dass es auf molekularer Ebene Ähnlichkeiten zwischen bakteriellen Superbugs und Unkräutern gibt.
Sie machten sich diese Ähnlichkeiten zunutze und konnten durch die chemische Veränderung der Struktur eines gescheiterten Antibiotikums die Produktion der Aminosäure Lysin blockieren, die für das Unkrautwachstum unerlässlich ist.
"Es gibt keine kommerziell erhältlichen Herbizide auf dem Markt, die auf diese Weise wirken. Tatsächlich sind in den letzten 40 Jahren kaum neue Herbizide mit neuen Wirkmechanismen auf den Markt gekommen", sagt Dr. Andrew Barrow, Postdoktorand in Dr. Soares da Costas Team am Waite Research Institute der Universität Adelaide.
Es wird geschätzt, dass Unkräuter die australische Landwirtschaft jedes Jahr mehr als 5 Milliarden Dollar kosten.
Vor allem das Einjährige Weidelgras ist eines der schwerwiegendsten und kostspieligsten Unkräuter im Süden Australiens.
"Die Abkürzungsstrategie spart wertvolle Zeit und Ressourcen und könnte daher die Vermarktung dringend benötigter neuer Herbizide beschleunigen", so Dr. Soares da Costa.
"Es ist auch wichtig zu wissen, dass der Einsatz von fehlgeschlagenen Antibiotika keine Antibiotikaresistenz fördert, da die von uns entdeckten herbiziden Moleküle keine Bakterien abtöten. Sie richten sich speziell gegen Unkräuter und haben keine Auswirkungen auf menschliche Zellen", sagte sie.
Nicht nur Landwirte könnten von dieser Entdeckung profitieren. Den Forschern zufolge könnte sie auch zur Entwicklung neuer Unkrautbekämpfungsmittel führen, die auf lästiges Unkraut in unseren Gärten und Einfahrten abzielen.
"Unser Re-Purposing-Ansatz hat das Potenzial, Herbizide mit einem breiten Anwendungsspektrum zu entwickeln, die eine Vielzahl von Unkräutern vernichten können", so Dr. Barrow.
Diese Forschungsarbeit wurde in der Zeitschrift Communications Biology veröffentlicht .
Dr. Tatiana Soares da Costa und ihr Team versuchen nun, weitere herbizide Moleküle zu entdecken, indem sie andere gescheiterte Antibiotika umwidmen und mit der Industrie zusammenarbeiten, um neue und sichere Herbizide auf den Markt zu bringen.
Finanziert wurde diese Forschung vom Australian Research Council durch ein DECRA-Stipendium und ein Discovery Project, das Dr. Tatiana Soares da Costa gewährt wurde.
Die Erstautorin der Arbeit ist Emily Mackie, Doktorandin in Dr. Soares da Costas Team, die durch Stipendien der Grains and Research Development Corporation und des Research Training Program unterstützt wird. Zu den Mitautoren gehören Dr. Andrew Barrow, Dr. Marie-Claire Giel, Dr. Anthony Gendall und Dr. Santosh Panjikar.
Das Waite Research Institute fördert und unterstützt Forschung und Innovation an der Universität von Adelaide und ihren Partnern, um Kapazitäten für die australische Landwirtschaft, den Lebensmittel- und den Weinsektor aufzubauen.
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