sinne

Textarchiv Schulgarten

VERONIKA HACKENBROCH

DER SPIEGEL 45/1998

Sensibles Grünzeug

Auch Pflanzen können sehen, schmecken, riechen, fühlen und hören. Sie
nutzen diese Fertigkeiten vor allem, um sich gegen Insekten und
konkurrierende Gewächse zu behaupten.

Rizza Weber war ihrer Zeit weit voraus. Pflanzen, so
entdeckte die damals 14jährige 1986 beim
Regionalwettbewerb von "Jugend forscht", lieben Klassik
und hassen Rockmusik.

So begeistert waren die Stangenbohnen der Schülerin
von Bachs Brandenburgischen Konzerten, daß sie sie
schon bald durch Buschbohnen ersetzen mußte die
Schlingpflanze hatte mit exzessivem Wachstum die
Decke der elterlichen Wohnung erreicht.

Die Erforschung der "Sinne" von Pflanzen hat in den
letzten Jahren deutliche Fortschritte gemacht. Daß Pflanzen sensibel auf Einflüsse
ihrer Umgebung reagieren, konnte nun auch mit den modernen Methoden der
Molekularbiologie nachgewiesen werden. Keinesfalls tumb ist das Grünzeug, im
Gegenteil: Pflanzen, so steht fest, können sehen, schmecken, riechen, fühlen und
wahrscheinlich auch hören.

Im Saft ihrer Äste und Blätter schwimmen Phytohormone, die wichtige Botschaften
übermitteln, in ihren Stengeln werden Erregungen geleitet wie in einem Nervensystem,
und über Duftstoffe können Pflanzen mit anderen Pflanzen kommunizieren und gezielt
nützliche Insekten anlocken.

Möglich wurden die meisten Entdeckungen erst durch neue Arbeitsmethoden. Der
wichtigste Trick der Molekulargenetiker: Sie fertigten sogenannte Null-Mutanten an,
Pflanzen, in denen bestimmte Gene ausgeschaltet sind. Fällt dann eine bestimmte
Funktion aus, wissen die Forscher, welches die Aufgabe des ausgeschalteten Gens
war. Mit diesem und anderen Kniffen konnten sie seit langem ungelöste Fragen
beantworten, vor allem solche nach den molekularen Mechanismen, die den
Sinnesreaktionen zugrunde liegen.

Schon Charles Darwin hatte die These aufgestellt, daß Pflanzen in der Lage sein
müßten, das für die Photosynthese wichtige Licht auch wahrzunehmen. Wie sonst
ließe sich das bekannte Phänomen erklären, daß Zimmerpflanzen, die am Fenster
stehen, zielstrebig zum Licht hin wachsen?

1996 gelang es einem Forscherteam um Achim Hager von der Universität Tübingen
endlich, in der Spitze von Maiskeimlingen einen Rezeptor zu lokalisieren, der dem
Sehprotein Rhodopsin in den Stäbchen der menschlichen Netzhaut ähnelt.

Der Rezeptor, der auch in anderen Pflanzen vorkommt, kann Licht im blauen Bereich
des Spektrums absorbieren ("sehen"). Die Kaskade biochemischer Reaktionen, die
daraufhin in den Zellen abläuft, bewirkt, daß der Stengel der Pflanze nur noch auf der
dem Licht abgewandten Seite weiterwächst: Er krümmt sich, die Blätter wenden sich
im optimalen Winkel den Sonnenstrahlen entgegen. Setzt man ein Hütchen auf die
Spitze des Keimlings, kann er sich nicht mehr zur Sonne hin ausrichten. Er ist "blind"
geworden.

Pflanzen können auch die Konkurrenz benachbarter Gewächse, die versuchen, ihnen
das Licht zu nehmen, mit Hilfe spezieller Rezeptoren erkennen. Die Empfänger
registrieren in den Blättern das Verhältnis von hellroten zu dunkelroten Frequenzen im
Lichtspektrum.

Ist das Verhältnis verändert, schlagen sie Alarm: Eine Nachbarpflanze hat den für die
Photosynthese wichtigen hellroten Anteil des Lichts abgezapft; Stengel oder Stamm
müssen dazu gebracht werden, schneller zu wachsen, damit es der Pflanze gelingt,
wieder aus dem Schatten der anderen herauszukommen.

Dieses Jahr haben Forscher der University of California in Los Angeles
herausgefunden, daß Pflanzen auch die Länge der Tage mit Hilfe spezieller
Lichtrezeptoren bestimmen können und damit den rechten Zeitpunkt ihrer Blüte.
Desgleichen verfügt Grünzeug auch über ein raffiniertes Sonnenschutzsystem: Die
gefährliche UV-B-Strahlung regt die Produktion von (farblosen)
Sonnenschutzsubstanzen an. Im Zimmer allerdings produzieren Pflanzen diese
Schutzstoffe nicht. "Es ist ein typischer Fehler", so Achim Hager von der Universität
Tübingen, "Zimmerpflanzen im Frühling gleich für längere Zeit nach draußen zu
stellen." Dort könnten sie sich einen Sonnenbrand holen und eingehen. Eine
erfolgreiche Pflanze muß jedoch nicht nur "sehen" können. Um im Boden Nährsalze
wie Nitrate und Phosphate aufzuspüren, müssen ihre Wurzeln über einen
ausgeprägten Geschmackssinn verfügen.

Auch bei der Abwehr von Schädlingen spielt der Geschmack eine entscheidende
Rolle. Der Ökologe Ian Baldwin, Direktor am Max-Planck-Institut für Chemische
Ökologie in Jena, wo ein interdisziplinäres Team aus Chemikern, Biochemikern,
Ökologen und Genetikern die Interaktion zwischen Pflanzen und Insekten erforscht,
konnte das an Tabakpflanzen beobachten, an denen die Raupen des
Tabakschwärmers nagten.

Sobald die verletzten Blätter bestimmte Inhaltsstoffe des Raupen-Speichels
"erschmecken", bilden sie innerhalb weniger Minuten den Botenstoff Jasmonsäure,
der etwa zwei Stunden später in die Wurzeln gelangt und dort die Produktion des
Nervengifts Nikotin ankurbelt. Das Nikotin strömt in die Blätter, wo es den gefräßigen
Raupen den Garaus macht pro Gramm kann die Tabakpflanze dann mehr Gift
enthalten als der Rauch von hundert Zigaretten.

Obwohl es mehrere Stunden dauert, bis das Nikotin in ausreichender Menge in den
Blättern ankommt, ist die Abwehrstrategie des Tabaks effektiv. "Glücklicherweise",
sagt Wilhelm Boland, ebenfalls Direktor am Jenaer Institut, "fressen die meisten
Raupen ziemlich langsam. Bei einer Kuh oder einem Heuschreckenschwarm hat die
Pflanze mit diesem Abwehrmechanismus wenig Chancen." Allerdings, so Baldwin,
verfüge die Tabakpflanze ähnlich wie das Immunsystem der Tiere über eine Art
Gedächtnis, das es ihr ermöglicht, bei wiederholten Angriffen das Abwehrgift schneller
zu produzieren.

Noch etwas raffinierter als der Tabak wehrt sich die Baumwollpflanze, wenn sie von
Eulenraupen belästigt wird. Kaum haben die Blätter den Speichel des gierigen
Fressers "erschmeckt", beginnen sie, sogenannte Terpene zu bilden; diese flüchtigen
Duftstoffe locken parasitische Brackwespenweibchen an, die ihre Eier direkt in den
Raupen ablegen. Die geschlüpften Larven töten dann ihren Wirt.

Auch Pflanzen sind in der Lage, Düfte wahrzunehmen. Zu riechen und Duft zu
verströmen ist wahrscheinlich ihre wichtigste Kommunikationsform. Vor allem wird sie
genutzt, um sich gegenseitig vor Gefahren zu warnen.

Wissenschaftler der Washington State University stellten 1990 zu ihrer Überraschung
fest, daß nicht nur diejenigen Tomatenpflanzen, deren Blätter direkt mit dem Warnstoff
Methyljasmonat bestrichen worden waren, ihre Abwehr in Habtachtstellung brachten,
sondern auch jene Pflanzen, die eigentlich als Kontrollgruppe gedacht waren, aber in
der gleichen Halle standen.

Verletzte Tomatenpflanzen, so weiß man inzwischen, sondern den Duftstoff
Methyljasmonat ab, um ihre Nachbarn vor der drohenden Gefahr zu warnen. Welche
Düfte Tabakpflanzen absondern, untersuchen zur Zeit Ian Baldwin und seine
Mitarbeiterinnen Grit Laue und Ursula Schittko in Jena. Manche Pflanzen nutzen das
Gas Ethylen oder das dem Aspirin verwandte, ebenfalls flüchtige Methylsalicylat.

Als Pflanzenaktivator "Bion" ist in Deutschland seit 1996 ein Wirkstoff auf dem Markt,
der das Methylsalicylat imitiert; das Produkt soll das Abwehrsystem von Weizen und
Kartoffeln stimulieren. Für die Zukunft erhofft sich die landwirtschaftliche Industrie eine
Reihe weiterer Stoffe mit ähnlichem Wirkprinzip.

Wilhelm Boland ist jedoch eher skeptisch. Solche Substanzen seien sicherlich "kein
Allheilmittel"; in der Natur könnten sie Pflanzen und Insekten gerade mal in einem
"dynamischen Gleichgewicht" halten.

Zudem seien die Gifte, die die Pflanzen zur Abwehr der Schädlinge produzierten, für
den Menschen kaum weniger toxisch als die bisher gebräuchlichen Insektizide, im
Gegensatz zu denen aber nicht abwaschbar. Durch Ethylen vorgewarnte Akazien
beispielsweise haben durch die Produktion eines giftigen Gerbstoffs in Südafrika
schon Tausende von Antilopen verenden lassen.

Fleischfressende Pflanzen sind ein Musterbeispiel für eine weitere
Sinneswahrnehmung der Pflanzen: Sie reagieren auf Berührung.

Die Venusfliegenfalle beispielsweise klappt blitzschnell zu, sobald sich ein Insekt auf
ihren Blättern niedergelassen hat. Die Reize werden dabei nicht wie sonst üblich
durch Hormone, sondern elektrisch weitergeleitet. Auch die empfindlichen Mimosen,
deren Fiederblätter bei Berührung in sich zusammenfallen, funktionieren nach einem
ähnlichen Prinzip.

Rankende Pflanzen ertasten einen Zweig erst, ehe sie ihn packen. Viele andere
Gewächse scheinen gleichfalls mit einem Tastsinn zu reagieren. Werden sie vom
Wind geschüttelt oder wie mit Selleriekeimlingen erprobt 90 Sekunden am Tag
durch wischende Bewegung mit einem Blatt Schreibmaschinenpapier gereizt,
schalten sie auf Sparflamme: Sie wachsen langsamer, dafür erhöhen sich aber ihre
Chancen, Trockenheit oder Frost zu überleben.

Auch Temperatur und die Richtung der Schwerkraft können Pflanzen erfühlen. Und
vielleicht reagieren manche von ihnen sogar auf akustische Reize. Das jedenfalls
glauben Forscher der Wake Forest University in North Carolina vor zwei Jahren
bewiesen zu haben.

Erbsenpflanzen, die die US-Wissenschaftler mit einem Geräusch beschallten, das in
Frequenz und Lautstärke der menschlichen Stimme ähnelt, wuchsen daraufhin
angeblich doppelt so schnell. Alte Samenkörner, die sich normalerweise nur noch zu
20 Prozent regten, keimten plötzlich zu 80 bis 90 Prozent.

Dennoch werden Pflanzen wohl nie eines der Brandenburgischen Konzerte genießen
können. "Man muß das eher nüchtern sehen", sagt Boland. Pflanzen können
Sinnesreize zwar aufnehmen und weiterleiten, doch für eine bewußte Wahrnehmung
fehlt ihnen ein entscheidendes Organ: das Gehirn.