Screening von Metaboliten von Dittrichia viscosa (L.) Greuter als potenzielle natürliche Biozide für Anwendungen im Kulturerbeschutz

Pflanzen, die helfen, unsere Vergangenheit zu schützen

Historische Steinbauten, Skulpturen und Wandmalereien werden ständig von winzigen Organismen, die auf ihren Oberflächen wachsen, still angegriffen. Im Laufe der Zeit können diese grünen Filme und schleimigen Beläge Kulturschätze verfärben, schwächen und verbergen. Diese Studie untersucht, ob ein sehr häufiges mediterranes Unkraut, Dittrichia viscosa, möglicherweise natürliche Substanzen produziert, die Konservatorinnen und Konservatoren eines Tages dabei helfen könnten, Denkmäler und Kunstwerke sauberer zu halten und dabei weniger aggressive synthetische Chemikalien zu verwenden.

Warum Mikroben Denkmäler bedrohen

Außenstein, architektonische Verzierungen und Wandmalereien sind ideale Landeplätze für mikroskopisches Leben. Bakterien, Pilze, Algen und Cyanobakterien setzen sich dort fest und bilden dichte, klebrige Filme. Diese lebenden Schichten können die Oberfläche langsam angreifen, feine Risse verursachen, Farben verändern und dunkle oder grüne Verfärbungen hinterlassen, die das Erscheinungsbild von Kunstwerken beeinträchtigen. Traditionelle Methoden zur Bekämpfung dieses Wachstums umfassen starke chemische Biozide und intensive Strahlenbehandlungen, die für Menschen, die Umwelt und manchmal auch für das Kunstwerk selbst gefährlich sein können. Das hat die Suche nach schonenderen, pflanzenbasierten Alternativen angeregt, die dennoch wirksam gegen unerwünschtes Wachstum sind.

Ein Unkraut mit verborgenen Kräften

Dittrichia viscosa ist eine robuste Pflanze, die entlang von Straßenrändern und in vernachlässigten Blumenbeeten rund um das Mittelmeer gedeiht. Weit davon entfernt nutzlos zu sein, produziert sie eine Vielzahl natürlicher chemischer Verbindungen, die Insekten, Pilze und andere Pflanzen abschrecken können. Die Forschenden sammelten die oberirdischen Teile und gewannen die öligen Verbindungen sorgfältig mit Wasser, Alkohol und einer Reihe von Reinigungsschritten. Aus diesem komplexen Gemisch isolierten sie vier spezifische Moleküle, die alle zu einer Familie natürlicher Produkte gehören, den Sesquiterpenoiden. Diese vier wurden als Tomentosin, 11α,13-Dihydrotomentosin, Inuviscolid und α-Costinsäure benannt, und ihre Strukturen wurden mit fortschrittlichen Instrumenten bestätigt, die molekulare Fingerabdrücke lesen.

Test der Pflanzenchemikalien an Algen

Um herauszufinden, ob diese Moleküle unerwünschtes Wachstum verlangsamen können, verwendete das Team eine Standard-Testmikroalge, Raphidocelis subcapitata. Obwohl diese Art normalerweise nicht auf Stein kolonisiert, wird sie weit verbreitet als sensibles, gut verstandenes Modellorganismus eingesetzt. Die Wissenschaftler züchteten die Algen in nährstoffreichem Wasser und setzten sie entweder dem Roh-Extrakt der Pflanze oder jedem gereinigten Stoff in unterschiedlichen Konzentrationen aus. Über drei Tage maßen sie, wie viele Zellen vorhanden waren und wie viel von ihren grünen und gelben Pigmenten erhalten blieb, was Aufschluss darüber gibt, wie gut die Zellen wachsen und Photosynthese betreiben.

Welche Moleküle leisten die eigentliche Arbeit?

Der Roh-Extrakt von Dittrichia viscosa setzte die Algen deutlich unter Stress und verringerte Zellzahlen und Pigmentgehalt im Vergleich zu unbehandelten Kulturen. Seine Wirkung nahm jedoch nicht gleichmäßig mit der Dosis zu, was darauf hindeutet, dass mehrere Substanzen im Gemisch auf komplexe Weise miteinander interagieren könnten. Als die vier isolierten Moleküle einzeln getestet wurden, zeigte sich ein klareres Bild. Zwei von ihnen, α-Costinsäure und 11α,13-Dihydrotomentosin, beeinflussten das Algenwachstum bei den getesteten Konzentrationen kaum. Im Gegensatz dazu reduzierte Tomentosin das Wachstum stark und dosisabhängig: oberhalb einer bestimmten Konzentration wurden die Algen nahezu vollständig unterdrückt. Inuviscolid verlangsamte ebenfalls das Wachstum und verringerte die Pigmente, jedoch milder und ohne innerhalb des getesteten Bereichs eine vollständige Blockade zu erreichen.

Was das für den Kulturerbeschutz bedeuten könnte

Indem Tomentosin und in geringerem Maße Inuviscolid als potente Hemmstoffe von Algen identifiziert wurden, zeigt diese Arbeit, dass Dittrichia viscosa eine vielversprechende natürliche Quelle für künftige „grüne“ Oberflächenbehandlungen sein könnte. Die Tests wurden in einfachen Laborgefäßen durchgeführt, nicht an echtem Stein oder Wandmalereien, und die verwendete Algenart ist nur ein Stellvertreter für die tatsächlichen Besiedler von Denkmälern. Die Autorinnen und Autoren betonen, dass noch viele Schritte notwendig sind: die Prüfung der Effekte auf die tatsächlichen Mikroben, die Kulturgut schädigen, die Sicherstellung, dass die Verbindungen wertvolle Materialien nicht schädigen, die Entwicklung sicherer Formulierungen und ein fairer Vergleich mit vorhandenen Produkten. Dennoch legt die Studie eine wichtige Grundlage und macht den Vorschlag, dass eine alltägliche Straßenrandpflanze Konservatorinnen und Konservatoren dabei helfen könnte, sicherere, nachhaltigere Werkzeuge zu entwickeln, um unersetzliche Kunstwerke für kommende Generationen zu schützen.

Zitation: Morelli, M., De Rosa, A., Silvestre, G.M. et al. Screening of Dittrichia viscosa (L.) Greuter metabolites as potential natural biocides for cultural heritage applications. npj Herit. Sci. 14, 188 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02436-4

Schlüsselwörter: Konservierung von Kulturgut, Biofilme, natürliche Biozide, Dittrichia viscosa, Hemmung des Algenwachstums