Plantaiment 11 PlantiSonics

Über dieses Projekt | Pflanzenforschung.de
Bei einer Sonifikation arbeiten WissenschaftlerInnen und KünstlerInnen zusammen, um Daten hörbar zu machen: Zahlen werden zu Klängen. Das schafft einen neuen Zugang, um z. B. Gesetzmäßigkeiten und Strukturen in Daten leichter zu erkennen. Hier präsentieren wir solche Beispiele rund um das Thema Erbinformationen und Pflanzenzüchtung. Viel Spaß mit der TOP-Versuchspflanze Arabidopsis thaliana, der Kartoffel und dem Weizen!

Arabidopsis thaliana

Das Alphabet der Gene

Forschende und Züchter verändern die Erbinformation von Pflanzen, um ihre Eigenschaften zu verstehen und zu verbessern. Doch wie sieht die Erbinformation aus? Sie besteht aus einem sehr einfachen Code: Vier unterschiedliche Bausteine (Nukleinbasen) sind das Alphabet der Gene. Diese werden mit A, C, G und T abgekürzt. Ein Gen besteht teilweise aus bis zu mehreren tausend Basenpaaren. Und so hört sich das an, wenn diese in unterschiedlichen Tonhöhen gespielt werden.

Klang 2:

Was steckt in den Genen?

Arabidopsis thaliana

Was steckt in den Genen?

Gene enthalten die Bauanleitung für Proteine (Eiweiße). Die Bausteine der Proteine sind Aminosäuren, von denen es 21 verschiedene gibt. Im genetischen Code steht jeweils eine Gruppe von drei Basenpaaren für eine bestimmte Aminosäure. Im folgenden Klangbeispiel kommen daher 21 verschiedene 3er Ton-Motive vor, die jeweils einer Aminosäure entsprechen. Gespielt wird ein Ausschnitt aus einem Gen der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana). Das Erbgut dieser Pflanze ist relativ klein und daher eine begehrte Pflanze in der Grundlagenforschung.

Klang 3:

Ist Erbgut veränderlich?

Arabidopsis thaliana

Ist Erbgut veränderlich?

Ja, das ist sozusagen Natur der Sache. Die Erbinformation wird bei der Zellteilung kopiert und es entstehen dabei natürlicherweise vereinzelt Fehler. Es können einzelne Basen (A, T, C und G) verändert werden. Diese Punktmutationen leisten einen wesentlichen Beitrag zur Evolution. Im Klangbeispiel hören Sie den Einfluss von unterschiedlichen Mutationsraten auf eine kurze Gensequenz. Bei jedem Durchlauf schleicht sich ein kleiner Fehler ein.

Klang 4:

Livestream der Arabidopsis thaliana

Arabidopsis thaliana

Stiller Wandel

In der Natur findet man von einer Pflanzengeneration zur nächsten im Durchschnitt eine Mutation pro 63 000 Basenpaare. ZüchterInnen erhöhen diese Wahrscheinlichkeit mittels Mutagenese. So erzeugen sie 500-mal häufiger Mutationen in den Pflanzen. Aber auch dann ist eine Mutation ein seltenes Ereignis. Wenn Sie dem vertonten Erbgut der Arabidopsis lauschen, würde Sie an einem ganzen Tag nur 2-3 Mal eine veränderte Tonhöhe wahrnehmen können. Vom 1. März bis zum 30. September 2019 können Sie dem Livestream des Erbgutes der Arabidopsis thaliana folgen.
Livestream verfügbar
Kein Ton? Hier klicken

Klang 5:

Kartoffeln: „Reifezeiten“

Kartoffel

„Reifezeiten“

Wie hört sich Kartoffelzüchtung an? Kartoffeln kamen erst im 16. Jahrhundert aus Südamerika nach Europa. Ihr Anbau war zunächst nicht sehr erfolgreich, da sie nicht an unsere langen Sommertage angepasst waren. Deshalb konnten nur kleine Knollen im Herbst geerntet werden. Aber ZüchterInnen haben sie angepasst, indem sie z.B. geeignete Mutationen im Erbgut genutzt haben. Heute gibt es Kartoffelsorten mit den unterschiedlichsten Reifezeiten und die Knollen können vom Frühjahr bis in den Herbst geerntet werden. Im Klangbeispiel hören Sie die unterschiedlichen Speisekartoffeln nach Reifezeit geordnet. Je früher man eine Sorte ernten kann, desto schneller ist der Begleitton.

Klang 6:

Weizen: 120 Jahre Züchtungsfortschritt

Weizen

120 Jahre Züchtungsfortschritt

Weizen ist eine unserer ältesten Getreidearten. Er wird seit 10.000 Jahren angebaut und zählt heute zu den wichtigsten Nutzpflanzen. Im Laufe der Jahrhunderte wurde Weizen durch Züchtung immer besser an die menschlichen Bedürfnisse angepasst. Zum Beispiel wurde sein Ertrag verbessert, er fällt bei Wind und Wetter auf dem Feld nicht mehr so leicht um und die Körner beginnen nicht frühzeitig zu keimen. Schließlich möchte man daraus noch Mehl produzieren. Das kann man sich auch anhören. Der Züchtungsfortschritt der letzten 120 Jahre wurde in Klang übersetzt. Sie erkennen “bessere” Werte durch höhere Töne.
Neugierig geworden? Hier gibt es mehr Informationen zu unseren Themen. Viel Spaß beim Stöbern!
Dr. Matthias Arlt, Dr. Klaus Minol, Joram Schwarzmann
Dr. Katrin Vohland, Dr. Julia Diekämper, Dr. Alexandra Moormann
Marcus Gammel
Dr. Henrike Perner
Dr. Thomas Hermann
Prof. Dr. Alberto de Campo, Kathrin Hunze
Die PlantiSonics entwickelten sich aus der Idee heraus, Pflanzenzüchtung und ihre Methoden im Deutschlandfunk Kultur hörbar zu machen, in der Serie "Sonarisationen" von Marcus Gammel und Thomas Hermann. Entstanden sind Klangbeispiele und Texte, die nicht nur im Radio, sondern auch in der Installation „Supermarkt ErbUndGut“ im Museum für Naturkunde bis zum 15. Mai 2019 vorgestellt werden. Einige Klangbeispiele daraus können Sie hier im Internet hören. Die Mitwirkenden sind die Künstler Alberto de Campo und Kathrin Hunze in enger Zusammenarbeit mit den Naturwissenschaftlern und Ethikern Julia Diekämper, Katrin Vohland, Henrike Perner und Matthias Arlt aus den Forschungsprojekten GenomElection, ELSA-GEA und der Geschäftsstelle PLANT2030.