Neue Forschung zeigt, dass Pflanzen“ denken und erinnern können, “ nach einer Nachricht, die diese Woche veröffentlicht.
Pflanzen können Informationen „von Blatt zu Blatt auf sehr ähnliche Weise wie unser eigenes Nervensystem übertragen“, schrieb BBC News., Der Artikel behauptet weiterhin, dass Pflanzen sich an Informationen erinnern und „Informationen“ im Licht verwenden, um sich gegen saisonale Krankheitserreger zu immunisieren.“
Pflanzen können nicht denken oder erinnern. Diese geliehenen Begriffe beschreiben nicht genau, wie Pflanzen funktionieren. Wie die meisten Organismen können Pflanzen jedoch die Welt um sich herum spüren, Informationen aus ihrer Umgebung verarbeiten und auf diese Informationen reagieren, indem sie ihr Wachstum und ihre Entwicklung verändern., Tatsächlich reagieren Pflanzen auf Veränderungen in ihrer Umgebung auf eine Weise, die viele überraschend anspruchsvoll finden würden, obwohl Botaniker diese Fähigkeiten seit Jahrhunderten kennen.
„Ein großer Fehler, den Menschen machen, ist zu sprechen, als ob Pflanzen ‚wissen‘, was sie tun“, sagt Elizabeth Van Volkenburgh, Botanikerin an der Universität von Washington. „Biologielehrer, Forscher, Studenten und Laien machen alle den gleichen Fehler. Ich würde viel lieber sagen, dass eine Pflanze spürt und reagiert, als dass die Pflanze es weiß.“Wörter wie“ Intelligenz „oder“ Denken “ für Pflanzen zu verwenden, ist einfach falsch., Manchmal macht es Spaß, es ist ein wenig provokativ. Aber es ist einfach falsch. Es ist leicht, den Fehler zu machen, ein Wort aus einem anderen Feld zu nehmen und es auf eine Pflanze anzuwenden.“
Die BBC News Story basiert auf einer Studie zur Veröffentlichung in der Pflanzenzelle. Co-Autor Stanislaw Karpinski von der Warschauer Universität für Biowissenschaften in Polen präsentierte kürzlich seine Forschung auf der Jahrestagung der Gesellschaft für Experimentelle Biologie in Prag, Tschechische Republik.,
Die Geschichte besagt, dass die Stimulierung einer Blattzelle mit Licht laut Studie eine Kaskade elektrochemischer Ereignisse in der gesamten Pflanze erzeugt, die über spezialisierte Zellen, sogenannte Bündelscheidenzellen, kommuniziert werden elektrische Impulse werden entlang der Nervenzellen im Nervensystem eines Tieres propagiert. Die Forscher fanden heraus, dass sich diese Reaktionen einige Stunden später auch im Dunkeln fortsetzten, was auf eine Art Gedächtnis hindeutete.,
Das ist so, als würde man sagen, dass sich das Wasser „an etwas erinnert“, weil die Oberfläche eines Teiches weiter kräuselt, sobald es von einem Kieselstein getroffen wird. Die Analogie hält nicht ganz. Pflanzen erzeugen jedoch elektrische Signale, und die Funktion dieser Signale als Reaktion auf Licht steht im Mittelpunkt der neuen Studie—der jüngste Beitrag zu einer wachsenden Arbeit über elektrische Signalisierung in Pflanzen.
Obwohl Pflanzen keine Nerven haben, können Pflanzenzellen elektrische Impulse erzeugen, die als Aktionspotentiale bezeichnet werden, genau wie Nervenzellen bei Tieren., Tatsächlich sind alle biologischen Zellen elektrisch.
Zellen verwenden Membranen, um ihr Inneres von ihrem Äußeren getrennt zu halten. Einige sehr winzige Moleküle können die Membranen infiltrieren, aber die meisten Moleküle müssen Poren oder Kanäle innerhalb der Membran passieren. Eine Gruppe wandernder Moleküle ist die Ionenfamilie: geladene Teilchen wie Natrium, Kalium, Chlorid und Kalzium.
Wann immer sich verschiedene Konzentrationen von Ionen auf gegenüberliegenden Seiten einer Zellmembran ansammeln, besteht das Potenzial für einen elektrischen Strom., Zellen verwalten dieses elektrische Potenzial mithilfe von Proteinkanälen und Pumpen, die in die Zellmembran eingebettet sind—Gatekeeper, die den Fluss geladener Partikel über die Zellmembran regulieren. Der kontrollierte Fluss von Ionen in und aus einer Zelle stellt sowohl bei Pflanzen als auch bei Tieren eine elektrische Signalisierung dar.
„In jeder Zelle haben Sie eine Membran“, erklärt Alexander Volkov, Pflanzenphysiologe an der Oakwood University in Alabama. „Sie haben Ionen auf beiden Seiten in unterschiedlichen Konzentrationen, die ein elektrisches Potential erzeugen., Es spielt keine Rolle, ob es sich um eine Tier—oder Pflanzenzelle handelt-es ist allgemeine Chemie.“
Weil bestimmte Arten von Pflanzenzellen einige Gemeinsamkeiten mit Nervenzellen haben—sie sind in röhrenförmigen Bündeln angeordnet, sie beherbergen Ionenkanäle in ihren Membranen-haben einige Botaniker vorgeschlagen, dass Pflanzen Aktionspotentiale entlang verbundener Netzwerke dieser Zellen ausbreiten, ähnlich der Signalisierung im Nervensystem eines Tieres. Die meisten Botaniker sind sich jedoch einig, dass Pflanzen keine Zellnetze haben, die sich speziell für die schnelle elektrische Signalübertragung über große Entfernungen entwickelt haben, wie es die meisten Tiere tun., Pflanzen haben einfach kein echtes Nervensystem.
Wenn Pflanzen also keine elektrischen Signale in Nervensystemen wie Tieren verwenden, was tun sie mit den elektrischen Impulsen, die sie erzeugen? In den meisten Fällen wissen Pflanzenbiologen es nicht. „Wir kennen die elektrische Signalisierung in Pflanzen so lange wie wir sie bei Tieren kennen“, sagt Van Volkenburgh. „Aber in den meisten Pflanzen, was diese Signale sind für eine offene Frage.,“Die bemerkenswerten Ausnahmen von diesem Geheimnis sind Pflanzen, die für eine schnelle Bewegung auf elektrische Signale angewiesen sind, wie die fleischfressende Venusfliegenfalle oder Mimosa Pudica—eine Pflanze, deren Blätter sich beim Bürsten zusammenklappen, um Pflanzenfresser zu entmutigen (siehe Film unten).
In den letzten Jahren hat einige Forschung vorgeschlagen, dass elektrische Signalisierung in Pflanzen modifiziert und reguliert alle Arten von biologischen Prozessen in Pflanzenzellen. Elektrische Signale, haben einige Botaniker argumentiert, machen mehr als die Fangfallen der exotischen Venusfliegenfalle-sie sind genauso wichtig für das Gras, das auf Ihrem Rasen wächst., Die Messung elektrischer Impulse in Pflanzen ist einfach, aber es ist viel schwieriger, sie mit bestimmten Pflanzenfunktionen zu verknüpfen, und die pflanzenbiologische Gemeinschaft ist sich bei weitem nicht einig darüber, wie die meisten Pflanzen diese Impulse nutzen.
Karpinskis neue Studie versucht, lichtaktivierte elektrische Aktivität mit Immunabwehr in Pflanzen zu verknüpfen., In der neuen Studie infizierten die Forscher die Blätter der Arabidopsis thaliana (Thale-Kresse) entweder eine Stunde vor dem Aussetzen der Pflanze einer starken Dosis blauen, roten oder weißen Lichts oder eine, acht oder 24 Stunden nach dem Aussetzen der Pflanze Licht. Pflanzen, die vor der Infektion mit Licht behandelt wurden, entwickelten Resistenzen, aber Pflanzen, die ohne vorherige Beleuchtung infiziert waren, zeigten keine Resistenz.
Wenn Pflanzen starkem Licht ausgesetzt werden, absorbieren sie mehr Energie, als sie für die Photosynthese verwenden können—aber er glaubt nicht, dass Pflanzen diese überschüssige Energie verschwenden., Laut Karpinski wandeln Pflanzen die Energie in Wärme und elektrochemische Aktivität um, die später biologische Prozesse wie Immunabwehr auslösen können. „Es scheint, dass Pflanzen die Resistenz gegen Krankheitserreger nur mit ihrem Lichtabsorptionssystem erhöhen können“, sagt Karpinski. „Wir haben festgestellt, dass die elektrochemische Signalisierung diesen Prozess reguliert. Elektrische Signalisierung in Pflanzen ist aus der Zeit Darwins bekannt—es ist nichts Neues. Was jedoch nicht beschrieben wurde, ist, dass Licht Aktionspotentiale induzieren kann. Wir haben festgestellt, dass es eine andere Signalisierung für blaues, weißes und rotes Licht gibt., Wenn Pflanzen unterschiedliche Lichtwellenlängen unterschiedlich signalisieren können, können Pflanzen auch Farben sehen.“
Karpinski glaubt, dass Pflanzen unterschiedliche elektrische Impulse erzeugen, wenn unterschiedliche Lichtwellenlängen auf ihre Blätter treffen, und dass Pflanzen diese Impulse verwenden, um ihre Immunabwehr irgendwie zu regulieren. Er spekuliert sogar, dass Pflanzen diese Fähigkeit nutzen können, um saisonale Krankheitserreger zu bekämpfen. Aber genau wie dieser Mechanismus funktionieren würde, ist unklar.,
Die Rolle der elektrischen Signalisierung in den meisten Pflanzen bleibt weitgehend mysteriös und ungeklärt—und garantiert sicherlich nicht Behauptungen, dass Pflanzen „denken und sich erinnern können.“Aber es gibt viele gut dokumentierte Beispiele für die ausgeklügelten Möglichkeiten, wie Pflanzen ihr eigenes Wachstum als Reaktion auf Veränderungen in ihrer Umwelt verändern.
Denken Sie nur daran, dass Wurzeln immer in Richtung der Schwerkraft wachsen und Triebe immer zum Licht hin wachsen—auch wenn Sie eine Pflanze auf die Seite drehen., Biologen haben herausgefunden, dass diese Prozesse, die als Gravitropismus bzw. Phototropismus bezeichnet werden, auf Hormonen beruhen, die die Geschwindigkeit des Zellwachstums in Pflanzengeweben verändern: Wenn eine Seite einer Wurzel oder eines Triebes schneller wächst als eine andere, wird sie sich verbiegen. Kletterpflanzen, wie Reben und Kriechpflanzen, verwenden ähnliche Mechanismen, um auf Berührung zu reagieren, Klammern und Kräuseln sich um den ersten Pol, Wand, oder Zweig, den sie kontaktieren.
Pflanzen verarbeiten auch Informationen aus ihrer Umgebung und verändern ihr Wachstum basierend auf diesen Informationen., „Einige Pflanzen blühen, wenn die Tage kürzer werden und andere, wenn die Tage länger werden. Sie „wissen“, dass die Tage länger oder kürzer werden, indem sie tabellarische Reaktionen auf jede Tages-und Nachtlänge haben“, sagt Van Volkenburgh. „Die Art und Weise, wie dies funktioniert, basiert auf dem zirkadianen Rhythmus von Pflanzen. Die Menschen erkennen nicht, dass Pflanzen einen zirkadianen Rhythmus haben, genau wie Tiere. Pflanzen haben alle Arten von Bewegung basierend auf ihren zirkadianen Rhythmen.,“
Junge Sonnenblumen und die Blütenspitzen und Blätter anderer junger Pflanzen können den Lichtbogen der Sonne von Ost nach West verfolgen—ein Phänomen, das als Heliotropismus bezeichnet wird maximale Lichteinstrahlung während einer entscheidenden Wachstumsperiode. Dann gibt es verblüffendere Beispiele für Pflanzen, die sich als Reaktion auf ihre Umwelt verändern. Betrachten Sie die Telegraphenpflanze: einen eigenartigen asiatischen Strauch mit winzigen Satellitenblättern, der ständig das Licht in seiner Umgebung überwacht. Der Satellit verlässt sie so zuverlässig und schnell, dass Sie sie tatsächlich in Echtzeit beobachten können (siehe Film unten)., Ihr ewiger Tanz verfolgt die Bewegung des Lichts im Laufe des Tages und passt die Position der primären Blätter an, um so viel Licht wie möglich zu absorbieren.
Mit solch überraschenden Beispielen der Fähigkeit von Pflanzen, Informationen zu verarbeiten und sich an ihre Umgebung anzupassen, müssen Sie nicht versuchen, Pflanzen mit Intelligenz, Gedanken, Gedächtnis oder anderen kognitiven Fähigkeiten auszustatten, die sie nicht wirklich besitzen und nicht brauchen. Sie sind schon ziemlich schlau.
Bild von Leaf mit freundlicher Genehmigung von Wikimedia Commons