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Pollenflug von Gräsern entschlüsselt

Blühende Gräser
Blühende Gräser sind wichtige Allergieauslöser. (Bild: Seramo/iStock)

Mit dem Frühling beginnt für viele Heuschnupfen- und Asthmageplagte die Leidenszeit. Zwar kann die Pollenvorhersage helfen, sich zumindest in Teilen zu schützen. Doch bisher hatte sie ein großes Manko: Sie konnte bei Gräserpollen nicht zwischen verschiedenen Arten unterscheiden. Jetzt jedoch haben Forscher eine Methode entwickelt und getestet, die anhand von DNA-Fragmenten des Pollens deren Urheber bestimmen kann. Dieses DNA-Barcoding des Pollens könnte künftig dabei helfen, Schübe besonders allergener Gräserpollen rechtzeitig zu erkennen – und so den Allergiegeplagten zu helfen.

Die Leidenszeit vieler Allergiker beginnt alljährlich im Frühling: Rund 400 Millionen Menschen weltweit leiden unter einer von Pollen ausgelösten Allergie in Form von Heuschnupfen oder Asthma. „Der wichtigste Allergieauslöser in der Außenluft sind dabei Gräserpollen“, erklären Georgina Brennan von der Bangor University in Wales und ihre Kollegen. „Es reagieren mehr Menschen auf Gräserpollen sensibel als gegen jede andere Pollenart.“ Doch bisher ist ausgerechnet über diese Pollenart am wenigsten bekannt. Weil die Familie der Gräser (Poaceae) mehr als 11.000 Arten umfasst und ihre Pollen einander zum Verwechseln ähnlich sehen, kann die Pollenvorhersage bisher nur erfassen, dass Gräserpollen fliegen, nicht aber, welche Gräserpollen dies genau sind. Während die Forscher bei Bäumen und vielen Kräutern genau sagen könne, was wann in welcher Menge durch die Luft fliegt, ist dies bei Gräserpollen daher nicht der Fall.

DNA-Schnipsel als Gräsermarker

„Ich leide selbst unter Heuschnupfen und ich weiß, dass ich an manchen Tagen trotz Vorhersagen einer hohen Gräserpollenlast weniger betroffen bin als an anderen Tagen, an denen weniger Gräserpollen fliegen“, sagt Brennans Kollege Simon Creer. Diese und ähnliche Beobachtungen legen den Schluss nahe, dass nicht jede Grasart gleich viele und gleich aggressive Allergene auf ihren Pollen trägt. Entsprechend wichtig wäre es, dies genauer zu untersuchen – und zu wissen, welche Gräserpollen wann fliegen. Genau dies ist nun Brennan und ihrem Team mithilfe einer neuen Methode gelungen. Dabei profitierten sie von der Tatsache, dass inzwischen das Genom vieler Grasarten entschlüsselt wurde und in großen Datenbanken verfügbar ist. Die Forscher wählten zwei im Pollen vorhandene Gene aus, die sich zwischen den Grasgattungen unterscheiden und nutzten sie, um während einer Pollensaison Pollenproben aus ganz Großbritannien auf die Ursprungsgräser hin zu analysieren.

Bei diesem sogenannten DNA-Barcoding zeigte sich: Entgegen der Erwartungen gibt es bei den Gräserpollen im Laufe einer Saison durchaus scharf abgegrenzte Belastungsgipfel, wie die Forscher berichten: „Fuchsschwanzgräser (Alopecurus) und Honiggräser (Holcus) dominierten die frühe Gräserpollensaison – dies trifft mit den typischen Gipfeln des Heuschnupfens zusammen“, so Brennan und ihr Team. Der Pollen des häufig für Weiden und Wiesen ausgesäten Weidelgrases (Lolium) hat dagegen weniger scharf abgegrenzte Gipfel und kommt vor allem im Hochsommer und Herbst vor. Zudem bestätigten die Daten, dass sich die Peaks der Gräserpollen sich auch räumlich unterscheiden – ob das so ist oder ob die Gräserpollen sich so weit verteilen, dass es solche lokalen Gipfel gar nicht mehr gibt, war bisher ebenfalls unklar.

Bessere Pollenvorhersagen in Sicht

Nach Ansicht der Wissenschaftler könnte die neue Bestimmungsmethode für Gräserpollen dazu beitragen, die Pollenvorhersagen künftig genauer zu machen. „Wenn wir eine präzisere Vorhersage haben, können Patienten eher erkennen, ob und wann ihr Risiko hoch ist – und das erlaubt es ihnen, ihre Allergie besser zu managen“, erklärt Co-Autor Nicholas Osborne von der University of Exeter. Gleichzeitig aber ermöglicht das DNA-Barcoding den Wissenschaftlern, nun zu erforschen, wie sich die Gräserarten in Bezug auf ihr allergisches Potenzial unterscheiden. „Wir hoffen, anhand dieser Daten herauszufinden, ob bestimmte Grasarten allergener sind als andere, so Osborne. Denn es gibt bereits erste Hinweise darauf, dass einige Gräser und sogar einzelne Grassorten aggressivere Auslöser von Heuschnupfen und Asthma sind als andere.

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Deren genaue Wirkung zu ermitteln, ist jedoch schwierig, denn es sind schon jetzt mindestens zehn verschiedene Gruppen von Allergenen bei den Gräsern bekannt. Bis die allergene Wirkung der verschiedenen Gräserpollen entschlüsselt ist und es ähnlich spezifische Vorhersagen für diese Pollen und ihr Allergiepotenzial gibt wie für andere Pflanzen, könnte es daher noch einige Jahren dauern, wie die Forscher erklären.

Quelle: Georgina Brennan (Bangor University, UK) et al., Nature Ecology & Evolution, doi: 10.1038/s41559-019-0849-7

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