Grundlage der Forschung ist das Phänomen der Chiralität. Das Wort kommt aus dem Griechischen und bedeutet in etwa „Händigkeit“. Chiralität gibt es in der Natur häufig, zum Beispiel eben an unseren Händen: Sie gleichen sich, sind aber wie Bild und Spiegelbild. So passt die linke Hand nicht in einen rechten Handschuh. Ein anderes Beispiel sind Schneckenhäuser, die entweder links- oder rechtsgewunden sind. Auch bei vielen Biomolekülen kommen häufig zwei spiegelbildliche Formen vor. Sie sind in ihrer räumlichen Struktur nicht identisch mit ihrem Spiegelbild und somit nicht übereinander legbar, genau wie bei Händen. Solche Molekülpaare werden Enantiomere genannt. Ihr Verhältnis zueinander gibt an die Luft so etwas wie eine chirale Signatur ab.

Wissenschaftler der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz und dem Max-Planck-Institut für Chemie Mainz haben im EU-Forschungsprojekt ULTRACHIRAL eine hochsensible Methode entwickelt, mit der diese chirale Signatur in der Gasphase gemessen werden kann. Die „Hohlraum-verstärkte Polarimetrie“ nutzt die Eigenschaft chiraler Moleküle, polarisiertes Licht unterschiedlich zu drehen.

Verhältnis der chiralen Formen ist umweltabhängig

Die neue Messmethode testete das Forschungsteam unter anderem auch für das Biomolekül Pinen. Das kennt jeder Waldbesucher, denn Nadelbäume wie Kiefern und Pinien verströmen es über ihre Nadeln und sorgen so für den charakteristischen Waldduft. Bei Messungen an einer jungen Kiefer stellten die Wissenschaftler fest, dass sich die chirale Signatur des Duftstoffs schnell änderte, als die Pflanze beschädigt wurde. Auch Trockenstress und Krankheit veränderte die chirale Signatur jeweils in unterschiedlicher Weise.

Neue Anwendungsfelder in Sicht

Das könnte für die Landwirtschaft hochinteressant sein. Denn wenn Nutzpflanzen ebenfalls eine spezifische chirale Signatur emittieren, könnte mit der neuen Methode ein effektives Frühwarnsystem aufgebaut werden. Landwirte könnten schon vor dem Auftreten sichtbarer Symptome erfahren, ob ihre Pflanzen an Trockenheit leiden oder Schädlinge und Krankheitserreger sich gerade auszubreiten beginnen. Um diese oder andere Anwendungen zu erleichtern, hofft das Forschungsteam, dass bald auch tragbare Geräte entwickelt werden.

Quelle: pflanzenforschung.de