Psilocybin, DMT & Co. aus Tabak

Im Zentrum steht eine unscheinbare Modellpflanze: Nicotiana benthamiana, ein Verwandter des klassischen Tabaks aus der Familie der Nachtschattengewächse (Solanaceae). In der Forschung wird sie seit Jahren als eine Art „grüne Fabrik“ genutzt. Ihr Vorteil liegt darin, dass sie sich besonders leicht genetisch verändern lässt. Wissenschaftler können gezielt Gene einschleusen und so neue Stoffwechselwege in Gang setzen.

Genau dieses Prinzip wurde nun auf die Biosynthese psychedelischer Naturstoffe angewendet. Dabei werden Gene, die ursprünglich aus völlig unterschiedlichen Organismen stammen – etwa aus Pilzen, Pflanzen oder sogar Tieren – in die Tabakpflanze eingebracht. Diese Gene codieren Enzyme, die Schritt für Schritt komplexe Moleküle aufbauen. Das Ergebnis: Die Pflanze ist in der Lage, Substanzen herzustellen, die sie natürlicherweise nie produzieren würde.

Was zunächst nach Science-Fiction klingt, ist in Wahrheit eine konsequente Weiterentwicklung bestehender Methoden. Schon seit einigen Jahren gelingt es Forschern, komplexe Naturstoffe in fremden Organismen herzustellen. Hefezellen wurden beispielsweise so modifiziert, dass sie pharmazeutisch relevante Alkaloide produzieren. Pflanzen wie Tabak bieten dabei einen zusätzlichen Vorteil: Sie verfügen bereits über die zellulären Strukturen und biochemischen Voraussetzungen, um komplexe Moleküle effizient zu synthetisieren.

Besonders bemerkenswert ist die gleichzeitige Rekonstruktion mehrerer solcher Biosynthesewege in einer einzigen Pflanze. Das stellt hohe Anforderungen an die Feinabstimmung der beteiligten Enzyme. Jeder Schritt muss im richtigen Moment und in der richtigen Menge ablaufen, damit am Ende das gewünschte Produkt entsteht. Andernfalls drohen Stoffwechselstörungen oder ineffiziente Produktionsraten.

Die Anwendungen dieser Forschung reichen weit über den reinen Erkenntnisgewinn hinaus. Psychedelische Substanzen werden derzeit intensiv auf ihr therapeutisches Potenzial untersucht, etwa in der Behandlung von Depressionen oder posttraumatischen Belastungsstörungen. Eine pflanzenbasierte Produktion könnte langfristig eine kontrollierbare und skalierbare Alternative zu bisherigen Herstellungsverfahren bieten.

Gleichzeitig wirft diese Entwicklung auch Fragen auf. Die gezielte Erzeugung pharmakologisch aktiver Substanzen in leicht kultivierbaren Pflanzen könnte regulatorische und ethische Diskussionen anstoßen. Zudem bleibt die technische Herausforderung bestehen, solche Systeme stabil und wirtschaftlich betreibbar zu machen.

Fest steht: Tabak ist längst mehr als nur eine Nutzpflanze mit umstrittener Vergangenheit. In den Laboren der synthetischen Biologie wird er zunehmend zu einem vielseitigen Werkzeug – und möglicherweise zu einem Schlüssel für die nachhaltige Produktion komplexer Naturstoffe.

Paper: Berman, P., Höfer, J., Mehlman, H., Almekias-Siegl, E., Khersonsky, O., Dong, Y et al. (2026), Complete biosynthesis of psychedelic tryptamines from three kingdoms in plants, Science Advances, 12(14), eaeb3034.