Hochschulen Wissenschaftspreis Marcel Benoist

Ted Turlings: der Biologe, der den duftenden Hilferuf der Pflanzen entschlüsselt

Der Biologe Ted Turlings erhält den diesjährigen Schweizer Wissenschaftspreis Marcel Benoist. Seine Forschungsarbeiten haben die Umweltwissenschaften weltweit geprägt und geholfen, komplexe Phänomene in der Tier-Pflanzen-Kommunikation zu verstehen.

11.12.2023
Autor/in: Laura Stirnimann
Ein Wissenschaftler im Labor mit Maispflanzen
Ted Turlings ist einer der weltweit führenden Wissenschaftler auf dem Gebiet der sogenannten chemischen Ökologie. Diese befasst sich mit chemischen Prozessen, die es verschiedenen pflanzlichen und tierischen Organismen ermöglichen, miteinander zu interagieren. Seit 1996 ist Turlings ordentlicher Professor an der Universität Neuenburg und führt seit 2014 das dort ansässige Kompetenzzentrum für chemische Ökologie. Bild: Daniel Rihs

1990 entdeckte Ted Turlings bei seinen Forschungsarbeiten in den USA, dass sich Pflanzen gegen Schädlinge verteidigen, indem sie Geruchsstoffe produzieren, die wiederum deren Fressfeinde anlocken: Die im Experiment verwendeten Maispflanzen ziehen durch das Ausstossen von flüchtigen Verbindungen Wespen oder Fadenwürmer an. Diese legen ihre Larven in Raupen, die Blätter und Wurzeln der Pflanze angreifen. Die Raupe überlebt die Eindringlinge nicht und stirbt. Diese Ergebnisse ebneten den Weg für neue Methoden in der nachhaltigen Landwirtschaft, die solche natürlichen Interaktionen nutzen und den Einsatz von Pestiziden gegen Schädlinge stark reduzieren.

Hilferuf von Pflanzen

Das Forschungsteam nahm zuerst an, dass die Wespe durch den Geruch der Raupe oder ihrer Ausscheidungen angelockt wird. Der Durchbruch gelang schliesslich, als klar wurde, dass die Pflanze ohne Raupe für die Wespe völlig uninteressant ist. Die Wespe stürzte sich nämlich auch auf ein völlig unbeschädigtes Blatt, auf dem jedoch der Speichel der Raupe aufgetragen wurde: «Das war äusserst faszinierend», erinnert sich Ted Turlings heute, «denn es deutete darauf hin, dass die Pflanze den lebenden Organismus, der an ihr nagt, erkennt und entsprechend handelt, indem sie spezifische flüchtige Moleküle ausstösst, die quasi einen Hilferuf an die parasitische Wespe darstellen.»

Die parasitische Wespe Cotesia marginiventris legt ihre Eier in der Raupe Spodoptera exigua ab.
Die parasitische Wespe Cotesia marginiventris legt ihre Eier in der Raupe Spodoptera exigua ab. Bild: Ted Turlings

So gelang es ihm erstmals, die genaue chemische Identität dieser ausgestossenen Moleküle zu bestimmen. Die Ergebnisse wurden 1990 im Wissenschaftsmagazin Science publiziert. 

Im Laufe der Jahrzehnte reihten sich die Forschungserfolge aneinander. Turlings’ Gruppe gelang es, das von ihm Volicitin benannte Molekül im Speichel der Raupen zu identifizieren. Anschliessend entdeckte er, welches Gen im Mais durch den Speichel der Raupen aktiviert wird und für die Produktion der Duftmoleküle verantwortlich ist. Das Team konnte ebenso nachweisen, dass auch gesunde Pflanzen, die neben einer befallenen Pflanze stehen, deren flüchtige Warnsignale wahrnehmen. 

Seit Ted Turlings’ Entdeckung haben verschiedene Forschungsteams gezeigt, dass auch andere Pflanzenarten auf diese Weise räuberische Insekten zu Hilfe rufen. Seit dieser grundlegenden Entdeckung ist das Forschungsfeld der chemischen Ökologie stetig gewachsen.

Einsatz in der Landwirtschaft

Die von Turlings erzielten Fortschritte in der Grundlagenforschung wurden nach und nach in konkrete Anwendungen umgesetzt. Seit 2018 entwickelt der Forscher im Rahmen des Projekts Agriscents Geräte mit biochemischen Sensoren. Sie erfassen flüchtige Verbindungen, die von befallenen Pflanzen abgegeben werden. Unterstützt wird diese Forschung durch ein Stipendium des Europäischen Forschungsrats. Ziel ist es, ein System zu entwickeln, das landwirtschaftliche Produzenten rechtzeitig vor Schädlingsbefall warnt. Auf diese Weise liessen sich achtzig bis neunzig Prozent der befallenen Pflanzen aufspüren und identifizieren. Das heisst konkret, dass in Zukunft Pestizide nur gezielt dann und dort versprüht werden müssen, wo Schädlinge entdeckt werden. So kann der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln stark reduziert werden.

Schweizer Wissenschaftspreis Marcel Benoist

Der Schweizer Wissenschaftspreis Marcel Benoist ehrt Persönlichkeiten, die einen wesentlichen Beitrag zu wissenschaftlichen Erkenntnissen geleistet haben und deren Forschungsarbeiten hauptsächlich in der Schweiz entstanden sind. Er wird seit 1920 jährlich verliehen und ist mit 250 000 Schweizer Franken dotiert. 

Maispflanze im Labor
Maispflanze im Labor für chemische Ökologie der Universität Neuenburg. Bild: Olivier Dessibourg

Beitrag an die Ernährungssicherheit

Ted Turlings betrachtet diese Arbeiten vor dem Hintergrund globaler Herausforderungen: «Die Landwirtschaft ist die Ursache für sehr viele Probleme, man denke etwa an die riesigen Pestizidmengen, die versprüht werden», sagt er. «Das hat erhebliche negative Auswirkungen auf die Umwelt, oft aber auch auf die Menschen, die vor allem in Afrika und Asien ungeschützt damit arbeiten.» Innovationsstarke Länder wie die Schweiz hätten laut Turlings den moralischen Auftrag, mit ihrer Forschung die Ernährungssicherheit zu erhöhen und die Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren. Turlings Forschung zeigt: Dazu bietet uns die Natur zuverlässige und kostengünstige Lösungen.

Die Entscheidung, seine Forschung in der Schweiz fortzusetzen, bereut Turlings nicht: «Die Universität Neuenburg ist zwar klein und nicht sehr bekannt, doch wir haben hier grossartige Forschende und ich kann einzigartige Projekte verfolgen.» Das verdankt er unter anderem dem Schweizerischen Nationalfonds, der seine Arbeiten seit Jahren immer wieder unterstützt.

Natürlich inspirierte Technologien

Für Ted Turlings bedeutet seine Arbeit mehr als bloss wissenschaftliche Forschung: «Die Kombination traditioneller landwirtschaftlicher Praktiken mit innovativen, aber einfachen und von der Natur inspirierten Technologien wird die Landwirtschaft weiterbringen. Neue, nachhaltige Strategien zur Lösung des Problems der Ernährungssicherheit werden sich auch positiv auf die Wirtschaft auswirken. Das könnte junge Landwirtinnen und Landwirte in Entwicklungsländern dazu bewegen, vor Ort neue Wege zu gehen, statt sich an den Migrationsbewegungen zu beteiligen.» 

Nun, mit baldigem Erreichen des offiziellen Rentenalters, kann Ted Turlings seine Entdeckung, die er vor vier Jahrzehnten gemacht hat, nochmals in einer neuen Dimension weiterentwickeln – immer getrieben von der Neugier auf die Natur, die sich als roter Faden durch sein ganzes Schaffen zieht.


Kontakt
Aurélia Robert-Tissot, SBFI Wissenschaftliche Beraterin Ressort Hochschulpolitik aurelia.robert-tissot@sbfi.admin.ch +41 58 484 49 41

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