Studie zeigt: Blattform und -größe können wilde Kokapflanzen nicht zuverlässig von denen unterscheiden, die zur Kokaherstellung angebaut werden

A neues Papier In Molekularbiologie und Evolution weist darauf hin, dass das Büro der Vereinten Nationen für Drogen- und Verbrechensbekämpfung seit Jahrzehnten jährlich Daten über die Koka-Anbaugebiete in Südamerika sammelt, um die Anlage illegaler Plantagen und die damit verbundene Abholzung der Wälder zu überwachen. Wissenschaftler können jedoch nicht zuverlässig zwischen den verschiedenen Kokapflanzenarten unterscheiden.

Während die Identifizierung häufig auf Form und Größe des Blattes beruht, werden darin keine Unterschiede zwischen Kokasorten berücksichtigt, die zur Extraktion des Alkaloids Kokain (dem Wirkstoff der Freizeitdroge) angebaut werden, zwischen für traditionelle Zwecke angebauten Kokasorten und wild wachsenden Kokapflanzen.

Seit mindestens 8.000 Jahren ist die südamerikanische Kokapflanze für viele Anden- und Amazonasvölker eine wichtige Nutzpflanze und spielt auch heute noch eine wichtige Rolle für den Lebensunterhalt von Millionen Südamerikanern. Die an Wirkstoffen (Kokain ist nur einer davon) reichen Blätter werden für kulturelle Rituale, medizinische Behandlungen, Nahrungsergänzungsmittel und als alltägliches Stimulans verwendet.

Doch im letzten halben Jahrhundert führte die weltweite Nachfrage nach dem Alkaloid Kokain durch die industrielle Extraktion dieser einzelnen Verbindung zu einer intensiven Landwirtschaft dieser Pflanze und rückte sie in den Mittelpunkt bewaffneter Konflikte und der Abholzung der Wälder.

Coca gehört zur vielfältigen Gattung Erythroxylum, die über 270 verschiedene Arten umfasst, von denen viele in den amerikanischen Tropen heimisch sind. Darunter sind zwei Arten von kultivierten Cocas in überwiegend unterschiedlichen Regionen im Nordwesten Südamerikas zu finden. Die am weitesten verbreitete kultivierte Art ist Erythroxylum coca (Huánuco coca). Seine Coca-Sorte ist in den feuchten Bergwäldern der östlichen Andenhänge Perus und Boliviens heimisch, seine Ipadu-Sorte im Amazonasgebiet.

Die weniger verbreitete Sorte Erythroxylum novogranatense wurde früher in den trockenen Tälern der Kordilleren und der Sierra Nevada de Santa Marta angebaut. Die Sorte truxillense (Trujillo coca) wurde in trockenen Regionen im Nordwesten Perus für den traditionellen Gebrauch angebaut und ist ein Geschmacks- und Stimulanszusatz für das Erfrischungsgetränk Coca Cola.

Man ging davon aus, dass sich die Blätter dieser beiden Arten – Pflanzen, die speziell unter menschlicher Kultivierung angebaut und an eine menschliche Umgebung angepasst wurden – von den Blättern eng verwandter wilder Erythroxylum-Arten dadurch unterscheiden, dass sie kleiner, runder und weicher sind. Was die Unterscheidung zwischen den beiden betrifft, sind die Blätter von E. coca im Allgemeinen runder als die von E. novogranatense. Dieser einfache Unterschied wurde im Feld für Überwachungsuntersuchungen von Kokaplantagen genutzt.

Unterschiede in Blattgröße und -form sind jedoch möglicherweise kein verlässlicher Weg, um die Pflanzenarten zu unterscheiden. Trotz umfangreicher Studien sind die Grenzen zwischen kultivierten Kokasorten und ihren wilden Verwandten nur schwer zu definieren. Um diese Herausforderung anzugehen, verwendeten die Forscher 1.163 Blattumrisse von 342 digitalen Herbarbelegen wilder und kultivierter Koka, um Größen- und Formdaten zu extrahieren. Mithilfe statistischer Methoden zeigten sie, dass es zwischen den Arten (und ihren Sorten) einen hohen Grad an Überschneidungen gibt, was mit ziemlicher Sicherheit zu Fehlidentifizierungen im Feld geführt hat.

Dies unterstreicht auch die Bedeutung der Verwendung unterschiedlicher Quellen für die Pflanzenklassifizierung. Ein unzureichendes Klassifizierungssystem für Koka kann die Beschreibung neuer Sorten erschweren. Dies ist für Plantagen relevant, die der Kokaingewinnung dienen, trägt aber auch zum Wissen über die Identität von Sorten mit verbesserten Eigenschaften für alternative Verwendungszwecke bei, wie etwa Nahrungsergänzungsmittel, Fasern oder Pigmente, die bereits aus diesen Pflanzen gewonnen werden.

„Wir überdenken, wie wir die Kokapflanzen, sowohl die kultivierten als auch die wilden, klassifizieren können, nachdem wir neue Daten über ihre Blätter und Gene hinzugewonnen haben“, sagte Fabio Andrés Ávila vom New York Botanical Garden, einer der Autoren der Studie. „Dies ist wichtig für Kolumbiens Artenvielfalt und für Gemeinschaften, die Koka für traditionelle Zwecke verwenden, da es neue Informationsquellen über die Pflanzen bietet, von denen sie abhängig sind.“

In dieser Studie untersuchten die Forscher auch die genetischen Verwandtschaftsverhältnisse zwischen den Kokapflanzen. Sie verglichen die Ergebnisse mit der bestehenden taxonomischen Klassifizierung und beurteilten, wie gut Blattform und -größe mit der Genetik übereinstimmten und ob sich dies zur Unterscheidung von Arten und Sorten nutzen ließe.

Durch die Untersuchung der genetischen Gruppierungen von Koka und die Verwendung von Zeitmodellen konnten sie abschätzen, wann verschiedene Kokaarten und -sorten entstanden. Die Ergebnisse zeigten, dass sich unterschiedliche Kokapflanzen bereits lange vor der Ankunft des Menschen in Südamerika vor 15.000 Jahren zu entwickeln begannen, obwohl der Zeitpunkt, wann die kultivierten, Kokain liefernden Kokapflanzen entstanden, weiterhin ungewiss ist.

Blattform und -größe wiesen zwar Merkmale auf, die für kultivierte Kokapflanzen charakteristisch sind, nämlich insgesamt runder und an der Basis schmaler, doch die Forscher stellten fest, dass diese Merkmale für Identifikationszwecke unzuverlässig sind. Stattdessen unterstreicht die Studie das Potenzial genetischer Techniken als präzisere Methode zur Identifizierung und Überwachung von Kokapopulationen.

„Eines der Hauptziele unserer Forschung ist es, ein stabiles Klassifizierungssystem und eine umfassende genetische Datenbank vorzuschlagen. Dies wird es uns ermöglichen, die verschiedenen Populationen, Sorten und Arten der kultivierten Koka und ihrer wilden Verwandten sicher zu identifizieren“, sagte Oscar Alejandro Pérez-Escobar von den Royal Botanic Gardens in Kew, ein weiterer Autor des Artikels.

„Ein solches System ist für die Entwicklung nachhaltiger Bioprospektionsprogramme von entscheidender Bedeutung, und der Kokabaum bietet diesbezüglich ein enormes Potenzial. Zunächst ist es jedoch wichtig, die wertvollen Eigenschaften der Pflanze von ihrer Assoziation mit der Freizeitdroge zu trennen, ihre Wahrnehmung neu zu gestalten und ihre positiven Verwendungsmöglichkeiten hervorzuheben.“