Thomas W. Baumann

Thomas William Baumann (* 7. Juni 1941 in Schaffhausen) ist ein Schweizer Botaniker und emeritierter Professor für Pflanzenphysiologie an der Universität Zürich, der für seine Forschung zu den sekundären Pflanzenstoffen, insbesondere den Purinalkaloiden, bekannt ist. Er hat die pflanzliche Gewebekultur in ihren Anfängen mitentwickelt und in Lehre und Forschung etabliert. Baumann ist Mitbegründer und Präsident der Stiftung helvetiflora, die sich für den Schutz der Schweizer Flora und ihrer Lebensräume einsetzt.

Leben

Baumann studierte von 1961 bis 1965 Medizin an der Universität Zürich. Nach der Propädeutik und einem sechsmonatigen Praktikum in der Krebsforschung (Hartmut Staehelin, Sandoz) wechselte er zur Botanik der Universität Zürich, wo er 1966 bei Professor Alfred Rutishauser (1906 bis 1967) eine Doktorarbeit zum Thema Heterochromatin und DNS-Replikation bei Scilla siberica begann. Nach Rutishausers frühem Tod ermöglichte der damalige Direktor des Instituts für Allgemeine Botanik (heute IPMB), Professor Hans Wanner (1917 bis 2004), dem Doktoranden die Fertigstellung der Dissertation.[1] Zudem vermittelte ihm Wanner ein viermonatiges molekularbiologisches Training in Charles Weissmanns Labor (Isolierung und Sequenzierung von Qβ-RNS). Im Mai 1969 wurde Baumann als SNF-Assistent in der Allgemeinen Botanik mit dem Auftrag angestellt, die dortige Koffeinforschung und Lehrlingsausbildung (Laborant/in EFZ) zu übernehmen. Er arbeitete sich rasch in die neue Thematik ein und baute seine Forschungsgruppe auf. Von 1972 bis 1973 weilte er zur Weiterbildung als Postdoc und SNF-Stipendiat an der USC in Los Angeles in der Gruppe von Samuel E. Allerton und John W. Beierle (School of Dentistry), wo er das Molekulargewicht von leicht extrahierbaren RNA-Spezies aus Zellkulturen bestimmte.[2] Ende 1973 kehrte Baumann in die Schweiz zurück, leitete fortan als Oberassistent die Koffeinforschung, wurde 1977 Privatdozent und 1995 Titularprofessor. Seit seinem Rücktritt 2001 widmet sich Baumann der publizistischen Tätigkeit.

Wissenschaftlicher Beitrag

(a) Biochemische Ökologie

Ein Ziel von Baumanns Forschung bestand darin, die Bedeutung der Sekundärstoffe im Leben der Pflanze zu klären. Im Fokus standen die koffeinhaltigen Spezies.[3] Nach und nach analysierte er mit seinem Team überdies Arten mit Indolalkaloiden[4][5] oder die damals noch kaum erforschten Sekundärstoffe der Gattung Echinacea, Sonnenhüte[6].

Baumanns Forschung ist durch den Einbezug von Artenvielfalt und Entwicklungsphysiologie geprägt.

Zur Artenvielfalt: Mit seinem Team analysierte Baumann anfänglich die vorhandene Sammlung aus einigen lebenden und getrockneten Coffea-Spezies. Dabei begegnete er bisher unbekannten Verbindungen, die gemeinsam mit dem OCI UZH, heute Chemisches Institut,[7] als Methylharnsäuren identifiziert wurden[8]. 1983 publizierte Baumann ihre metabolischen Beziehungen zu Koffein und erwähnte dabei die eigens kreierten Trivialnamen Theacrin, Liberin und Methylliberin[9], mit denen sie heute als Stimulanzien im Kampfsport[10] und E-Sport[11] beworben werden.

Über die Jahre hinweg entstand in den Gewächshäusern des Instituts eine von der Gärtnerin und den Gärtnern professionell betreute Kollektion aller koffeinhaltigen Gattungen. Diese diente über Forschung und Lehre hinaus (z. B.[12][13]) auch zur Bereicherung der Schauhäuser des Botanischen Gartens Zürich. Ein Teil der Sammlung ging 2005 an die kurz zuvor eröffnete Masoala-Halle.

Zur Entwicklungsphysiologie: Baumanns Forschungsgruppe entwickelte eine raffinierte Tracertechnik. Diese bestand einerseits aus der chemischen oder enzymatischen Synthese potentieller Vorläufer (radioaktiv markiert [14C; 3H] oder unmarkiert) und andererseits aus der Analyse mittels HPLC, kombiniert mit DAD und Radioaktivitätsdetektor. Dem Team gelang es, die Tracer den Versuchspflanzen verletzungsfrei zu applizieren.

So konnten Metabolismus[14][15], Transport[16] und Allokation der Sekundärstoffe während der Entwicklung der Pflanze (z. B. Keimung[17]) und ihrer Organe (z. B. Blatt[18][19]) erfasst werden.

Dieses Prozedere wurde fallweise mit variierenden abiotischen Umweltfaktoren im Phytotron[20] oder in Zellkulturen[21] kombiniert.

In der Öffentlichkeit fand die Koffeinforschung der UZH grosse Beachtung: SRF, MTW: Der neue Botanische Garten (17. Juni 1977); Baumanns Antrittsvorlesung Mit oder ohne Koffein? (8. Juli 1978). NZZ, Brückenbauer («Zürichs Kaffeeforscher»); die Herstellung einer «Zürcher Schokolade» aus den Früchten der Kakaobäume des Instituts durch Lindt & Sprüngli (Dr. Jürg Kleinert); die blühenden und fruchtenden Kaffeesträucher waren schweizweit in Fachgeschäften und Museen verteilt und kamen auch an Events zum Einsatz. Zweihundert junge Arabica-Pflanzen fanden 1980 ihren Weg mit einem Sonderflug nach Antalya, Türkei, wo die Kaffee-Kultivierung erfolgreich initiiert werden konnte; dies auf Initiative von Dr. Taner Sendöl (Umweltingenieur, Envitec).

Die im Laufe seines Schaffens geknüpften wissenschaftlichen Kontakte unterhielt Professor Baumann bis zu seiner Emeritierung. Darunter waren auch Projekte mit Firmen, die koffeinhaltige Genussmittel herstellen, so z. B. mit Lindt & Sprüngli, Jacobs/General Foods (heute Mondelēz) oder Illycaffè.

(b) Pflanzliche Gewebekultur

In den frühen 1970er Jahren etablierte Baumann die für die damalige Zeit neue In-vitro-Technik an der UZH und ETHZ in Lehre und Forschung:

Erste Kalluskulturen des Kaffees 1970; ab SS 1975 interdisziplinäre Gewebekultur-Kurse, zusammen mit Professor Andreas Dübendorfer (Insekten) und Dr. Géza Mindek (Säuger). In Zusammenarbeit mit Dr. Robert Theiler (FAW) und der Television Universität wurde 1982 ein Lehrfilm zur Meristemkultur von Erdbeeren produziert.

Kaffeezellkulturen erwiesen sich als «Standard of Excellence» und wurden erfolgreich in der Entwicklung von Zellkultur-Reaktoren eingesetzt. Baumann betreute einige Dissertationen in Zusammenarbeit mit Professor John Russell Bourne (und Dr. J. Prenosil) am Departement Chemie und Angewandte Biowissenschaften der ETHZ; so die letzte der Reihe von Benoît Dubuis zum Design eines “Fluidised Bed Reactor”.

Veröffentlichungen

Sachbücher (Auswahl)
  • Beatrice Häsler, Thomas W. Baumann: Henri Pittier: Leben und Werk eines Schweizer Naturforschers in den Neotropen. Friedrich Reinhardt Verlag, Basel 2000, ISBN 3-7245-1132-9.

Während eines Forschungsprojekts (1993) in Costa Rica mit Aufenthalt im CATIE begegneten die Autoren immer wieder dem Namen Henri Pittier. Zurück in der Schweiz, recherchierte Beatrice Häsler in Schweizer Archiven zu diesem, in seinem Heimatland vergessenen, Universalforscher. Anlässlich einer weiteren Reise (1996) in das Archiv der Fundación Instituto Botánico de Venezuela (FIBV) – eine wichtige Forschungsstätte des Protagonisten im Botanischen Garten von Caracas – sichteten sie Pittiers internationalen Briefwechsel.

  • Thomas W. Baumann, Beatrice Häsler: Tropenfrucht. Ein Streifzug durch eine Finca in Costa Rica zum 150. Geburtstag von Henri Pittier (1857–1950). villacoffea, Flurlingen 2007, ISBN 978-3-9523293-0-6.

Dies ist eine Hommage an den Schweizer Forscher, der sich zeitlebens mit der Flora der Neotropen auseinandergesetzt hatte. Beatrice Häsler illustrierte 1993 vor Ort, am CATIE in Costa Rica, die darin vorgestellten Arten.

  • Beatrice Häsler, Thomas W. Baumann: Art Needlework. villacoffea, Flurlingen 2018, ISBN 978-3-9523293-7-5.

Das Buch beschreibt das Eintauchen einer wissenschaftlichen Illustratorin in eine neue Welt des Stickens, die sie mit Ideen, Techniken und Materialien bereichert.

  • Thomas W. Baumann, Beatrice Häsler: guaraná. Amazonian Eyes. villacoffea, Flurlingen 2019, ISBN 978-3-9523293-8-2.

Der Autor beriet den Unternehmer Reto Kaspar (1956–2011) über viele Jahre hinweg in seinem Projekt, authentische guaraná-Produkte auf den Schweizer Markt zu bringen. Das Buch ist diesem Pionier, der leider früh verstorben ist, gewidmet.

Einzelnachweise

  1. ↑ Thomas W. Baumann: Heterochromatin und DNS-Replikation, autoradiographische Untersuchungen am Wurzelmeristem von Scilla sibirica. Dissertation, Walter, Zürich/Olten 1969.
  2. ↑ Thomas W. Baumann, Jan Kanabus, Samuel E. Allerton, John W. Beierle: Characterization of RNA released from cell cultures by ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA). In: Journal of Cell Biology. 59, 1973, S. A18–A18.
  3. ↑ Thomas W. Baumann: Koffein. In: Vierteljahrsschrift der Naturforschenden Gesellschaft. 155, 1/2, 2010, S. 1–11.
  4. ↑ Peter M. Frischknecht, Marianne Bättig, Thomas W. Baumann: Effect of drought and wounding stress on indole alkaloid formation in Catharanthus roseus. In: Phytochemistry. Band 26, Nr. 3, 1. Januar 1987, ISSN 0031-9422, S. 707–710, doi:10.1016/S0031-9422(00)84769-X (online [abgerufen am 30. Oktober 2025]).
  5. ↑ Rob J. Aerts, Daniel Gisi, Emidio De Carolis, Vincenzo De Luca, Thomas W. Baumann: Methyl jasmonate vapor increases the developmentally controlled synthesis of alkaloids in Catharanthus and Cinchona seedlings. In: The Plant Journal. Band 5, Nr. 5, 1994, ISSN 1365-313X, S. 635–643, doi:10.1111/j.1365-313X.1994.00635.x (online [abgerufen am 30. Oktober 2025]).
  6. ↑ Brigitte H. Schulthess, Eva Giger, Thomas W. Baumann: Echinacea: Anatomy, Phytochemical Pattern, and Germination of the Achene. In: Planta Medica. Band 57, Nr. 04, August 1991, ISSN 0032-0943, S. 384–388, doi:10.1055/s-2006-960123 (online [abgerufen am 30. Oktober 2025]).
  7. ↑ Chemisches Institut der Universität Zürich.
  8. ↑ Hans Wanner, Marcela Pešáková, Thomas W. Baumann, Ramamurty Charubala, Armin Guggisberg, Manfred Hesse, Hans Schmid: O(2),1,9-trimethyluric acid and 1,3,7,9-tetramethyluric acid in leaves of different Coffea species. In: Phytochemistry. Band 14, Nr. 3, März 1975, S. 747–750, doi:10.1016/0031-9422(75)83027-5 (online [abgerufen am 30. Oktober 2025]).
  9. ↑ Joseph B. Petermann, Thomas W. Baumann: Metabolic Relations between Methylxanthines and Methyluric Acids in Coffea L. In: Plant Physiology. Band 73, Nr. 4, 1. Dezember 1983, ISSN 0032-0889, S. 961–964, doi:10.1104/pp.73.4.961 (online [abgerufen am 30. Oktober 2025]).
  10. ↑ Harry P. Cintineo, Marissa L. Bello, Alexa J. Chandler, Thomas D. Cardaci, Bridget A. McFadden, Shawn M. Arent: Effects of caffeine, methylliberine, and theacrine on vigilance, marksmanship, and hemodynamic responses in tactical personnel: a double-blind, randomized, placebo-controlled trial. In: Journal of the International Society of Sports Nutrition. Band 19, Nr. 1, 31. Dezember 2022, ISSN 1550-2783, S. 543–564, doi:10.1080/15502783.2022.2113339, PMID 36016763, PMC 9397462 (freier Volltext) – (online [abgerufen am 30. Oktober 2025]).
  11. ↑ Jaime L. Tartar, Jonathan B. Banks, Mykola Marang, Frankie Pizzo, Jose Antonio: A Combination of Caffeine, TeaCrine® (Theacrine), and Dynamine® (Methylliberine) Increases Cognitive Performance and Reaction Time Without Interfering With Mood in Adult Male Egamers. In: Cureus. 20. Dezember 2021, ISSN 2168-8184, doi:10.7759/cureus.20534, PMID 35103121, PMC 8768451 (freier Volltext) – (online [abgerufen am 30. Oktober 2025]).
  12. ↑ Caroline S. Weckerle, Michael A. Stutz, Thomas W. Baumann: Purine alkaloids in Paullinia. In: Phytochemistry. Band 64, Nr. 3, Oktober 2003, S. 735–742, doi:10.1016/S0031-9422(03)00372-8 (online [abgerufen am 30. Oktober 2025]).
  13. ↑ Josef A. Kretschmar, Thomas W. Baumann: Caffeine in Citrus flowers. In: Phytochemistry. Band 52, Nr. 1, September 1999, S. 19–23, doi:10.1016/S0031-9422(99)00119-3 (online [abgerufen am 30. Oktober 2025]).
  14. ↑ H. Keller, H. Wanner, Thomas W. Baumann: Kaffeinsynthese in Früchten und Gewebekulturen von Coffea arabica. In: Planta. Band 108, Nr. 4, 1972, ISSN 0032-0935, S. 339–350, doi:10.1007/BF00389311 (springer.com [abgerufen am 30. Oktober 2025]).
  15. ↑ Brigitte H. Schulthess, Peter Morath, Thomas W. Baumann: Caffeine biosynthesis starts with the metabolically channelled formation of 7-methyl-XMP—A new hypothesis. In: Phytochemistry. Band 41, Nr. 1, Januar 1996, S. 169–175, doi:10.1016/0031-9422(95)00586-2 (online [abgerufen am 30. Oktober 2025]).
  16. ↑ Thomas W. Baumann, H. Wanner: Untersuchungen über den Transport von Kaffein in der Kaffeepflanze (Coffea arabica). In: Planta. Band 108, Nr. 1, 1972, ISSN 0032-0935, S. 11–19, doi:10.1007/BF00386502 (online [abgerufen am 30. Oktober 2025]).
  17. ↑ Thomas W. Baumann, Helene Gabriel: Metabolism and Excretion of Caffeine during Germination of Coffea arabica L. In: Plant and Cell Physiology. Band 25, Nr. 8, Dezember 1984, ISSN 1471-9053, S. 1431–1436, doi:10.1093/oxfordjournals.pcp.a076854 (online [abgerufen am 30. Oktober 2025]).
  18. ↑ Simone S. Mösli Waldhauser, Josef A. Kretschmar, Thomas W. Baumann: N-methyltransferase activities in caffeine biosynthesis: Biochemical characterization and time course during leaf development of Coffea arabica. In: Phytochemistry. Band 44, Nr. 5, März 1997, S. 853–859, doi:10.1016/S0031-9422(96)00662-0 (online [abgerufen am 30. Oktober 2025]).
  19. ↑ Peter M. Frischknecht, Jindra Ulmer-Dufek, Thomas W. Baumann: Purine alkaloid formation in buds and developing leaflets of Coffea arabica: Expression of an optimal defence strategy? In: Phytochemistry. Band 25, Nr. 3, Januar 1986, S. 613–616, doi:10.1016/0031-9422(86)88009-8 (online [abgerufen am 30. Oktober 2025]).
  20. ↑ Peter M. Frischknecht, B. M. Eller, Thomas W. Baumann: Purine alkaloid formation and CO2 gas exchange in dependence of development and of environmental factors in leaves of Coffea arabica L. In: Planta. Band 156, Nr. 4, Dezember 1982, ISSN 0032-0935, S. 295–301, doi:10.1007/BF00397466 (online [abgerufen am 30. Oktober 2025]).
  21. ↑ Peter M. Frischknecht, Thomas W. Baumann: Stress induced formation of purine alkaloids in plant tissue culture of Coffea arabica. In: Phytochemistry. Band 24, Nr. 10, Januar 1985, S. 2255–2257, doi:10.1016/S0031-9422(00)83020-4 (online [abgerufen am 30. Oktober 2025]).
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