Pflanzen können miteinander "sprechen", und wir wissen auch, welche Art von Kommunikation sie austauschen
Können Pflanzen 'sprechen'? Natürlich nicht, aber eine Gruppe von Forschern hat einen unglaublichen Durchbruch erzielt, indem sie in Echtzeit beobachtet hat, wie sie miteinander kommunizieren, um sich gegenseitig zu schützen.
Abwehrreaktionen zwischen Pflanzen: die bahnbrechende Studie
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Der Mensch nutzt die verbale Sprache, um mit seinen Mitmenschen in Kontakt zu treten - obwohl es auch nonverbale Kommunikation gibt -, während im Tierreich jede Spezies unterschiedliche Techniken zur Interaktion nutzt, von Lauten bis hin zu charakteristischen Geräuschen mit präzisen Bedeutungen. Und was ist mit Pflanzen? Können diese Lebewesen auch miteinander "sprechen"? Die Antwort lautet ja, und das Forscherteam unter der Leitung von Masatsugu Toyota, Molekularbiologe an der Universität Saitama, Japan, hat dies gemeinsam mit den Doktoranden Yuri Aratani und Takuya Uemura untersucht.
Die Autoren der Studie beleuchteten einen revolutionären Aspekt der Kommunikation zwischen Pflanzen, indem sie in Echtzeit aufzeichneten, wie sie Abwehrreaktionen auf ihre Nachbarn entwickeln. Konkret beobachteten die Wissenschaftler, wie intakte Pflanzen auf VOCs (flüchtige organische Verbindungen) reagieren, die von benachbarten Pflanzen ausgehen, die beschädigt oder von Schädlingen angegriffen werden. "Pflanzen nehmen VOCs wahr, die von mechanisch beschädigten Nachbarpflanzen oder Pflanzenfressern freigesetzt werden, und leiten verschiedene Abwehrreaktionen ein. Diese Kommunikation zwischen Pflanzen schützt sie vor Umweltbedrohungen. Die räumlich-zeitliche Dynamik der sensorischen Übertragung von VOCs in Pflanzen ist jedoch noch weitgehend unbekannt", heißt es in der Studie.
Kommunikation in der Luft zwischen Pflanzen und Fluoreszenz: Das Experiment
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Zur Durchführung der Studie schlossen die Forscher eine Luftpumpe an einen Behälter an, in dem sich Blätter und Raupen befanden, während in einem anderen Behälter ein Unkraut aus der Familie der Senfpflanzen, Arabidopsis thaliana, platziert wurde. Letztere wurde gentechnisch so verändert, dass sie eine leuchtend grüne Fluoreszenz aussendet, wenn sie Kalziumionen (Ca 2+), intrazelluläre Botenstoffe, die Stresssignale darstellen, erkennt. Mit Hilfe eines Fluoreszenzmikroskops beobachteten die Forscher die "Botschaften", die gesunde Pflanzen aussendeten, wenn sie VOC empfingen, die von Blättern freigesetzt wurden, die von Raupen beschädigt worden waren.
"Wir haben Geräte gebaut, um die von den Raupen gefressenen Pflanzen abgegebenen VOCs auf nahe gelegene unbeschädigte Pflanzen zu pumpen, und sie mit einem Echtzeit-Fluoreszenz-Bildgebungssystem im Freiland kombiniert", sagt Toyota. "Zusätzlich zu den Insektenangriffen induzierten die von den manuell zerkleinerten Blättern freigesetzten VOCs Ca 2+-Signale in den benachbarten, unbeschädigten Pflanzen". Die flüchtigen organischen Verbindungen, die in der Lage sind, Ca 2+-Signale in den Pflanzen auszulösen, wurden von dem Team als (Z)-3-Hexenal (Z-3-HAL) und (E)-2-Hexenal (E-2-HAL) identifiziert, flüchtige Chemikalien mit starkem Grasgeruch, die von geschädigten Pflanzen abgegeben werden. Die exponierte Senfpflanze reagierte daraufhin mit einer Überregulierung der mit der Verteidigung zusammenhängenden Gene, wodurch die Fluoreszenz ausgelöst wurde.
Die Forschung wurde von den ersten Studien zur Pflanzenkommunikation aus dem Jahr 1983 inspiriert, die großes Interesse bei den Wissenschaftlern weckten, da sie die Kommunikation zwischen dreißig verschiedenen Pflanzenarten aus der Luft beobachteten. Durch dieses Experiment konnten die Autoren "die komplizierte Geschichte beschreiben, wann, wo und wie Pflanzen auf 'Warnbotschaften' ihrer bedrohten Nachbarn aus der Luft reagieren". Letztlich zeigt die Studie im Detail die komplexe Kommunikation der Pflanzenwelt und die "Solidaritäts"-Botschaften, die die Pflanzen austauschen können, um sich gegenseitig das Überleben zu sichern. Doch wie interagieren diese pflanzlichen Organismen in der Praxis?
So interagieren Pflanzen miteinander
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Wenn der Mensch sich der Sprache bedient, sind die Kommunikationsmittel der Pflanzen also chemische Signale. Die Art der emittierten und detektierten VOC entspricht einer spezifischen Botschaft, die jede Pflanze zu interpretieren vermag, indem sie eine Verteidigungsstrategie gegen einen potenziell drohenden Angriff entwickelt. VOCs locken auch Schädlinge an und senden ein echtes SOS in die Umgebung.
Eine weitere Kommunikationsmethode der Pflanzen sind elektrische Signale, die ähnlich wie das Nervensystem im Tierreich funktionieren: Wenn ein pflanzlicher Organismus in Not ist, sendet er elektrische Impulse, die sich in ihm bewegen und sein Aussehen verändern. So können sich zum Beispiel bei Trockenheit die Spaltöffnungen in den oberirdischen Organen schließen, um Wasser zu sparen. Auch unterirdisch findet eine komplexe Kommunikation über die Wurzeln statt, dank der Pilznetze, die die Wurzeln verschiedener Pflanzen miteinander verbinden, die auf diese Weise Nährstoffe und Nachrichten über den Gesundheitszustand der anderen austauschen können.
"Dieses ätherische Kommunikationsnetz, das unserem Blick verborgen bleibt, spielt eine wichtige Rolle beim Schutz benachbarter Pflanzen vor drohenden Gefahren", so Toyota, der zu einem respektvollen Umgang mit der Natur aufruft: "Pflanzen können eine Vielzahl von Reizen in der Umwelt wahrnehmen. Sie können riechen, tasten und miteinander kommunizieren. Es gibt keine Grenze zwischen Tieren und Pflanzen. Ich möchte wirklich, dass alle, vor allem Kinder, verstehen, dass Pflanzen sehr empfindlich sind. Bitte seid freundlich zu allen Pflanzen.“ Stimmen Sie zu?
