Haben Pflanzen ein Gehirn?
Forscher aus Florenz und Bonn haben hirnähnliche Funktionen in Pflanzenwurzeln entdeckt, wobei die zellbiologischen Strukturen ähnlich aussehen wie Zellen im Gehirn von Tieren. Eine Zellschicht oberhalb der Wurzelspitze weist ähnliche Eigenschaften auf wie ein tierisches Gehirn und dort herrsche große Aktivität, obwohl die Zellen weder wachsen noch andere besondere Leistungen zeigen. Sie transportieren winzige Bläschen (Vesikel), gefüllt mit Substanzen, hin und her. Dünne Fäden aus Eiweiß (Aktinfilamente) ziehen die Transportvesikel durch die Zellen. Das sind die gleichen Eiweißfäden aus dem Zellskelett, die für Muskelbewegungen im Tierreich und beim Menschen zuständig sind. Einige Strukturen erinnern an Synapsen, wobei dort Informationen verarbeitet werden, was sich direkt auf das Verhalten der Wurzel auswirkt. Die Wurzelspitze registriert zum Beispiel Licht oder einen Giftstoff. Die Information wird in die Region hinter der Wurzelspitze geleitet. Hier wird sie registriert und weiter geleitet in die Wachstumszonen der Wurzel. Jetzt weiß die Wurzel, in welche Richtung sie wachsen soll und reagiert innerhalb weniger Stunden. Diese Arbeitsweise unterscheidet sich kaum von einem Gehirn in der Tierwelt und ist so etwas Ähnliches wie ein Nervensystem, denn es hat die gleichen Aufgaben, ist aber ganz anders aufgebaut. Manche Forscher sind skeptischer und wollen von einem botanischen Nervensystem oder von pflanzlicher Neurobiologie lieber nicht reden, auch wenn fest steht, dass Pflanzen elektrische Signale benutzen, um auf die Außenwelt zu reagieren, denn nur so hat die Pflanze die Möglichkeit, auf Feinde zu reagieren wie auf Blattläuse oder Raupen. Fügt man etwa einem Bohnenblatt mit einer Rasierklinge eine Verletzung zu, schon strömen elektrische Impulse von Blatt zu Blatt. Diese Signale ermöglichen der Pflanze eine Abwehrreaktion, wobei die Geschwindigkeit dieser Signale mit 1 cm/Sekunde sehr gering ist.Shimizu et al. (2010) konnten zeigen, dass ein für die Blütezeit verantwortliches Gen als Gedächtnis fungiert. Dieses Gen registriert die Temperatur der letzten sechs Wochen und beeinflusst die pflanzliche Entwicklung dementsprechend. Viele Pflanzen blühen im Frühjahr, da sie die längere Kälteperiode des vorangegangenen Winters erkennen können, wobei die Pflanzen unempfindlich gegenüber kurzfristig schwankenden Temperaturen sein müssen, wie sie auf Grund des Tag-Nacht-Rhythmus oder von Wetterveränderungen über mehrere Tage respektive Wochen hin auftreten können. Diese Temperaturschwankungen laufen oft dem saisonalen Trend entgegen und müssen von der Pflanze als solche erkannt werden. Ohne ein Langzeitgedächtnis für vorangegangene Temperaturen wäre es für Pflanzen sehr schwierig, die richtige Saison für die Blüte zu erkennen. Forschungsobjekte waren Pflanzen der Spezies Arabidopsis halleri (Hallersche Schaumkresse), die sich vom Tiefland bis hin zu alpinen Regionen in Europa und Ostasien ausgebreitet hat. Messungen ergabennun , dass das Gen Informationen über die Temperaturentwicklung der letzten sechs Wochen gespeichert hat, denn das Blühverhalten konnte zu einem Großteil (83 Prozent) durch die Temperaturen der vorangegangenen sechs Wochen erkläret werden, nicht aber durch die Temperaturen über längere oder kürzere Zeiträume.
Sind Pflanzen intelligent?
Pflanzen sind sehr anpassungsfähig und stehen in einem permanenten Austausch mit der Umwelt. Sie leben in einem dynamischen Netz von Beziehungen und Wechselwirkungen, die sie weit mehr beeinflussen können als etwa Tiere. Pflanzen können ihre Umgebung direkt über Duft strukturieren, da diese Duftstoffe Wirkstoffe sind, die etwa das Keimen oder das Wachstum anderer Pflanzen behindern oder auch stimulieren können, sodass letztendlich eine Pflanze sogar kontrollieren kann, wer da in ihrer Umgebung wächst. Forschungen aus der Zell- und Molekularbiologie der letzten paar Jahre zeigen, dass Pflanzen miteinander kommunizieren, und zwar sehr differenziert, etwa indem sie die Duftstoffzeichen, die sie empfangen zuerst erkennen, dann interpretieren und dann darauf antworten und reagieren. Düfte kann man daher im Grunde genommen als eine Sprache auf Molekülebene bezeichnen. Pflanzen, wenn sie von Insekten oder von Mikroorganismen befallen werden, beginnen, eine gewisse Folge von Duftsignalen auszusenden. Je nach Art der Verletzung synthetisieren manche Pflanzen unterschiedliche Duftstoffe, also auf Insektenbefall antwortet sie deutlich anders als auf eine zufällige mechanische Verletzung. Auch die Art des Schädlings wissen manche Pflanzen zu unterscheiden, denn wird der Wilde Tabak von Käfern oder Raupen angegriffen, steigert er seine Nikotinproduktion (Nikotin ist für Insekten ein Nervengift), während die Raupe des Tabakschwärmers, dieselbst resistent gegen Nikotin ist und es im Körper speichert, um selbst ungenießbar zu werden, schaltet die Pflanze plötzlich um auf indirekte Verteidigung, indem sie einen Duftstoff produziert, der die Fressfeinde der Tabakschwärmerraupe anlockt und gleichzeitig die Nikotinproduktion drosselt, wodurch die Raupen für die Fressfeinde genießbar werden. Intelligente Leistungen sind somit nicht notwendig an die Existenz eines Gehirns gebunden.
Quellen:
http://www.dw-world.de/dw/article/0,,4237294,00.html (09-05-11)
http://ds9.botanik.uni-bonn.de/zellbio/AG-Baluska-Volkmann/ (09-05-11)
http://www.uni-giessen.de/cms/fbz/fb08/biologie/algbo/elektrophysiologische-'signalubertragung-1 (09-05-11)
Shinichiro Aikawa, Masaki J. Kobayashi, Akiko Satake, Kentaro K. Shimizu, & Hiroshi Kudoh (2010). Robust control of the seasonal expression of the Arabidopsis FLC gene in a fluctuating environment. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, doi/10.1073/pnas.0914293107.
http://www.dradio.de/dkultur/sendungen/forschungundgesellschaft/1327788/ (10-11-25)
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