Aus dem Großen Becken, dem Great Basin in Nordamerika, erreicht kein Fluss das Meer. Auf dem Weg in die trockenen Täler verdunstet alles Wasser. Die Sommerhitze dörrt Gräser und Büsche aus, Wärmegewitter entfachen immer wieder Brände. Gut für den wilden Tabak. Denn erst Feuer erweckt Nicotiana attenuata zum Leben. Chemikalien im Rauch bringen ihren Samen zum Keimen, geringer Niederschlag genügt zum Gedeihen. Kahle Brandflächen werden so rasch wieder grün. Fast genauso schnell folgt ein Heer gefräßiger Raupen. Doch die Tabakpflanze ist auf Attacken eingerichtet und antwortet mit tödlichen Waffen – mit dem Nervengift Nikotin.

Für Ian Baldwin und sein Team aus Biochemikern, Molekularbiologen und Ökologen vom Jenaer Max-Planck-Institut für chemische Ökologie dient dieses Naturschauspiel als Studienmodell. Denn der wilde Tabak gedeiht in natürlicher Monokultur, ähnlich dem Mais, Raps oder Weizen auf den Äckern. "Der Tabak hat sich eine faszinierende Nische gesucht, die den Wachstumsbedingungen unserer Nutzpflanzen sehr ähnlich ist", erklärt er. Aber er produziert sich die benötigten Pestizide gegen den Raupenbefall selbst.

Baldwins Hauptinteresse gilt den ausgeklügelten Abwehrmechanismen von Pflanzen. Dabei stößt der Grundlagenforscher vor bis in die molekularen Feinheiten des natürlichen Pflanzenschutzes. Eine Schlüsselrolle spielen hierbei chemische Signalstoffe, die Abwehrreaktionen einleiten. Die Forscher hoffen, von den Verteidigungsstrategien des Tabaks neue Erkenntnisse zu gewinnen für den Anbau von Nutzpflanzen. Hierzu studieren sie die Biochemie in der Pflanzenzelle, um die entscheidenden Komponenten in der Abwehr zu identifizieren. Beispielsweise die Jasmonsäure. "Bekannt war, dass sie eine wichtige Rolle spielt bei der Erkennung von Fraßschäden", erzählt Baldwin. Wie groß die botanische Bedeutung der Jasmonsäure ist, zeigte ein radikaler Test. "Wir veränderten die Pflanze gentechnisch so, dass sie die Substanz gar nicht mehr bilden konnte", erläutert er. Der veränderte Tabak reagierte in seinem ursprünglichen Lebensraum in Utah völlig hilflos auf Insektenbefall.

"Sobald er nach einem Buschbrand sprießt, wird er von Schädlingen attackiert", berichtet Baldwin. Im trockenen Great Basin kämpft der Tabak gegen ein Räuberheer – ein echtes Wild-West-Duell. Beißt der hungrige Feind zu, löst der Speichel der Raupen in den angefressenen Blättern eine chemische Kettenreaktion aus, aktiviert von Jasmonsäure. Innerhalb weniger Stunden fließt in allen Pflanzenzellen das Nervengift Nikotin. Hinzu kommt noch ein zweiter, neu gebildeter Abwehrstoff. Er schlägt den Raupen auf den Verdauungsschlauch und hemmt so deren Entwicklung. Dieser biochemische Doppelschlag ist für die meisten Fraßfeinde allzu starker Tobak.

Allerdings kostet die Produktion der beiden Biowaffen den Tabak viel Energie. Bleibt er andauerndem Raupenbefall ausgesetzt, dann muss er für seine aufwändige Verteidigung mit Kleinwuchs und weniger Samen büßen. Überbelastung tritt vor allem dann ein, wenn Spezialisten anrücken, denen der Tabak weder auf die Nerven geht noch die Verdauung stört: Raupen des Tabakschwärmers (Manduca sexta) sind resistent gegen die Biogifte. Die Natur überwindet also nicht nur künstliche Pestizide, sondern auch Urwüchsiges aus eigener Küche. Doch der Tabak hat für seine Verteidigung noch einen Trumpf im Stengel.

"Bei einer Insektenattacke produziert er zusätzlich flüchtige Duftstoffe. Und diese locken die Feinde des Tabakschwärmers an", erklärt Baldwin. Jeder kennt das Phänomen: Gewürzpflanzen duften besonders stark, wenn man sie hackt oder zwischen den Fingern reibt. Ähnlich agiert der Tabak: Verletzt durch die Bissschäden, setzt er flüchtige Stoffe frei. Die Tabakdüfte locken eine parasitische Wespenart an. Diese legt ihre Eier in die Raupen des Tabakschwärmers. Die Wespenlarven schlüpfen und fressen ihre wehrlosen Opfer von innen auf. Der Geruch signalisiert den Wespen reichlich Larvennahrung.

Den Duft erkennen auch die Weibchen des Tabakschwärmers. Für sie hat er abschreckende Wirkung, die auch Nachbarpflanzen mitschützt: Die Schwärmerinnen legen ihre Eier lieber dort ab, wo nicht bereits andere Raupen nagen und gefährliche Wespen lauern. Auch bei diesem Duftkrieg spielt Jasmonsäure die Schlüsselrolle.

Ein solch raffiniertes Abwehrsystem haben die meisten Kulturpflanzen längst verloren. Baldwin nennt den Grund: "Bei der Züchtung achtete man auf möglichst hohen Ertrag. Das wirkte sich negativ auf die Widerstandsfähigkeit aus." Mais, Wein, Soja oder Weizen wurde die Eigenwehr also quasi "abgewöhnt", damit sie keine wertvolle Energie auf Selbstverteidigung verschwenden. Mangels Abwehrkraft müssen sie jedoch oft gespritzt werden. Keine landwirtschaftliche Monokultur kommt heute ohne Pestizide aus.