07.12.1992

BotanikStrom im Stengel

Auch Pflanzen besitzen eine Art Nervensystem: Sind Fauna und Flora einander ähnlicher als bislang angenommen?
Brüderliche Liebe zu allen Kreaturen predigte einst der heilige Franz von Assisi, der in den Vierbeinern, Vögeln und Fischen beseelte Mitgeschöpfe sah.
Das stumm dahinvegetierende Grünzeug schloß der fromme Softie nicht in sein Herz - wohl zu Unrecht, wie neueste Forschungsergebnisse vermuten lassen: Auch Pflanzen, so meldete die britische Fachzeitschrift Nature, reagieren empfindsam auf Umwelteinflüsse, in ihren Blättern und Stengeln pulsieren Erregungen wie in einem Nervensystem.
Tomatenpflanzen beispielsweise verfügen über ein Leitungsnetz, das elektrische Signale von einem Blatt zum nächsten transportieren kann. Das entdeckten britische und neuseeländische Forscher, die ihre Befunde in einem Nature-Artikel zusammenfaßten: "Die Pflanzen", erläuterte der britische Zellbiologe Keith Roberts, seien damit "ein bißchen näher an die Tiere herangerückt".
Daß die scheinbar grenzenlos passive Pflanzenwelt aus ihrer Lethargie erwachen kann, ist den Forschern seit langem bekannt. So wissen sich etwa Maispflanzen energisch zu wehren, wenn ihnen freßgierige Raupen zusetzen.
Sobald die Schädlinge mit der Mahlzeit beginnen, verströmen die Blätter aus allen Poren einen Duftstoff, der Wespen anlockt, die schlimmen Feinde der Raupen.
Die Tomatenpflanzen besitzen einen noch raffinierteren Abwehrmechanismus: Wenige Stunden nach dem ersten Raupenbiß tritt aus den noch unbeschädigten Blättern eine gummiartige Substanz aus, die dem Krabbeltier nach der Blattmahlzeit erhebliche Bauchschmerzen bereitet: Sogenannte Protease-Inhibitoren (Pin) verkleben den Verdauungsapparat der Raupen; sie können die in der Blätterspeise enthaltenen Nährstoffe nicht mehr aufnehmen.
Hormone galten bislang als die chemischen Boten, die langsam durch die Pflanze wandern und überall die Pin-Produktion ankurbeln. Bewiesen werden konnte die Existenz der Wanderhormone nicht. Weder ließen sich die Botenstoffe isolieren, noch konnte ihre Wirkungsweise aufgeklärt werden. Dennoch habe die Hormontheorie "zur Erklärung aller ungeklärten Abläufe in der Pflanze herhalten" müssen, klagt der amerikanische Biologe Eric Davies von der University of Nebraska.
Dabei seien den Botanikern, so Davies, pflanzliche Reaktionen bekannt, die ohne Hormonhilfe auskommen. So verfügen fleischfressende Pflanzen über ein elektrisches Signalnetz, das auf Berührungsreize antwortet: Landet ein Insekt auf der Pflanze, klappen die Blätter blitzschnell über dem Tierchen zu.
Bei ihren Versuchen mit jungen, zweiblättrigen Tomatenpflanzen fanden die Forscher aus Großbritannien und Neuseeland nun heraus, daß offenbar auch Tomatenstauden ihre Alarmmeldungen elektrisch verbreiten. Verletzten die Wissenschaftler eines der beiden Blätter nach Raupenart, so lief ein Signal durch die Pflanze, das im anderen Blatt die Herstellung der Pin-Substanz in Gang setzte.
In einem zweiten Experiment schlossen die Forscher die Mitwirkung von chemischen Botenstoffen aus: Sie vereisten den Stiel und verletzten das Blatt. "Obwohl", so Zellforscher Roberts, "unter diesen Umständen eine chemisch ausgelöste Reaktion schwer vorstellbar ist", produzierte das zweite Blatt die Raupen-Abwehrsubstanz - nur Stromsignale sind imstande, die Kältebarriere zu überwinden.
Auf welchen Wegen die elektrisch geladenen Teilchen, die bei Menschen und Tieren von den Nervenleitungen transportiert werden, durch die Tomatenpflanze wandern, ist noch unklar. Womöglich, so die Forscher, funktioniere die Nachrichtenübermittlung wie bei einigen niederen Tierarten. Bei Süßwasserpolypen oder Quallen laufen die Signale durch winzige Öffnungen in den Zellwänden. Ähnliche Porenkanäle, sogenannte Plasmadesmen, gibt es auch im pflanzlichen Zellverband (siehe Grafik).
Wie langsam der Signaltransport im Pflanzengewebe vor sich geht, verdeutlichte Biologe Roberts an einem Beispiel: "Würde ein Mensch nach Tomatenart reagieren, so würde es eine halbe Stunde dauern, bis er merkt, daß er sich den Zeh gestoßen hat."
[Grafiktext]
_237b Elektrisches Nachrichtensystem in Tomatenpflanzen (schematisch)
[GrafiktextEnde]

DER SPIEGEL 50/1992
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