Neue Studie zeigt, wie Pflanzen sich gegenseitig vor Gefahren warnen

Es klingt vielleicht wie aus einem mittelalterlichen Märchen, aber Pflanzen können sich tatsächlich gegenseitig vor Gefahren warnen. Eine neue Studie hat enthüllt, was genau mit Pflanzen passiert, wenn es ein Signal dafür gibt, dass etwas nicht stimmt.

In der Fachzeitschrift Nature Communication veröffentlichten die Autoren der Studie, dass Pflanzen sogenannte flüchtige organische Verbindungen in die Luft abgeben, wenn sie von Insekten angegriffen oder beschädigt werden.

Sobald diese flüchtigen organischen Verbindungen von einer Pflanze freigesetzt werden, wirken sie als eine Art Signal für benachbarte Pflanzen und veranlassen diese, ihre Abwehr gegen mögliche Gefahren in der Umgebung, wie zum Beispiel einen Insektenbefall, zu verstärken.

In einer Pressemitteilung zu der neuen Forschung wurde darauf hingewiesen, dass das Phänomen der Pflanzenkommunikation nichts Neues sei. Forscher dokumentierten bereits 1983 die Signalübertragung zwischen Pflanzen in der Luft und erklärten, dass sie bei 30 Arten beobachtet wurde.

Foto von Lukasz Szmigiel auf Unsplash

Der molekulare Mechanismus, der diesem Phänomen zugrunde liegt, muss jedoch noch weiter untersucht werden. Denn es ist nicht klar, wie oder warum die Freisetzung flüchtiger organischer Verbindungen Pflanzen in der Nähe dazu veranlasst, Abwehrreaktionen zu aktivieren.

Diese neue Studie hat jedoch einen hilfreichen Einblick in den Prozess der pflanzlichen Abwehrkommunikation gegeben, indem sie den Ablauf der Funktion durch ein ausgeklügeltes Experiment veranschaulicht hat, bei dem die Abwehrreaktionen einer Pflanze, ausgelöst durch Warnmeldungen, erfasst wurden.

Foto von Jan Huber auf Unsplash

Masatsugu Toyota, Professor an der japanischen Universität Saitama und Leiter der Studie, erklärte, wie er und sein Forschungsteam Geräte herstellen konnten, mit denen sie flüchtige organische Verbindungen auf unbeschädigte Pflanzen übertragen konnten.

Bildnachweis: Japanische Wissenschafts- und Technologieagentur

Die Forscher kombinierten dann die dazu benutzte Pumpe mit einem Echtzeit-Fluoreszenz-Bildgebungssystem, das es ihnen ermöglichte, Fluoreszenzausbrüche zu erfassen, die sich in der gesamten Pflanze ausbreiteten, wenn sie den Signalen einer angegriffenen Pflanze ausgesetzt waren.

"Wir haben endlich den komplizierten Prozess enthüllt, wann, wo und wie Pflanzen auf luftgestützte Warnmeldungen ihrer bedrohten Nachbarn reagieren“, wird Toyota in der Pressemitteilung der neuen Studie zitiert.

„Dieses ätherische Kommunikationsnetzwerk, das unserem Blick verborgen bleibt, spielt eine entscheidende Rolle beim rechtzeitigen Schutz benachbarter Pflanzen vor bevorstehenden Bedrohungen“, fügte Toyota hinzu. Doch wie konnten die Forscher den Erfolg ihres Experiments sehen?

Wissenschaft kann sehr kompliziert sein und in diesem Fall es ist wichtig zu verstehen, dass Pflanzen, wie die meisten lebenden Organismen, Kalzium für die interzelluläre Signalübertragung verwenden. Laut der Washington Post hat das Toyota-Team die Kalziumionen der betreffenden Pflanze gentechnisch so verändert, dass sie fluoreszieren, wenn sie in ihren Zellen aktiviert werden.

Bildnachweis: Wiki Commons von Claire Cato

Auf diese Weise konnten Toyota und sein Team die Veränderungen in einer unbeschädigten Senfpflanze erfassen, als sie sie künstlich flüchtigen organischen Verbindungen aussetzten, um zu signalisieren, dass Gefahr besteht.

Toyota erklärte, dass diese neue Forschung es seinem Team ermöglicht hat, "die Kommunikation von Pflanze zu Pflanze zu visualisieren", wie die Washington Post berichtet, und dass diese Entdeckung den Forschern eine ganz neue Welt der Recherche eröffnen könnte.

"Wir können dieses System wahrscheinlich nutzen, um die gesamte Pflanze zu informieren, damit sie verschiedene Stressreaktionen gegen eine künftige Bedrohung oder Umweltbedrohungen, wie etwa Trockenheit, aktiviert", erklärte Toyota. Doch das ist noch nicht alles, was Toyotas Team entdeckt hat.

Mithilfe verschiedener flüchtiger organischer Verbindungen konnten Toyota und sein Team verschiedene Abwehrreaktionen bei Pflanzen identifizieren – was das Verständnis der Menschheit für die Funktionsweise dieses Prozesses vertieft.

Wenn eine "Pflanze in der Lage ist, eine adaptive Antwort zu geben ... ist das die Definition von Intelligenz", sagte der Pflanzenökologe André Kessler von der Cornell University gegenüber Kasha Patel von der Washington Post über Pflanzen im Allgemeinen.

"Wenn man diese Art von Dingen versteht und weiß, wie Pflanzen das tun, kommt man auf eine Ebene, die unser Weltverständnis in Frage stellt", so Kessler.

Überraschende Studie: Pflanzen erzeugen Geräusche, wenn sie gestresst sind