Pflanzen können rechnen

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Ab „Fünf“ fließt der Verdauungssaft der Venusfliegenfalle

Das Ergebnis: Zwei oder mehr Reize setzen den Signalweg des Berührungs- und Wundhormons Jasmonat JA in Gang. Bei fünf und mehr Signalen aktiviert die Pflanze zusätzlich in all ihren 37.000 Drüsen die Gene für Verdauungsenzyme. Diese Aktivierung bleibt aus, wenn vor der mechanischen Stimulierung der Jasmonat-Signalweg experimentell unterdrückt wird. „Damit haben wir belegt, dass das elektrische Signal in den Drüsen in ein hormonelles Signal umgewandelt wird“, so Hedrich.

Fünf und mehr Signale kurbeln zusätzlich die Transportmoleküle an, die für die Aufnahme der verdauten Insekten in die Pflanze sorgen. Auf der Suche nach diesem Mechanismus fiel der Würzburger Doktorandin Jennifer Böhm ein Gen auf, das sowohl durch die Berührung der Sinneshaare als auch durch das Hormon Jasmonat aktiviert wird. Sie konnte nachweisen, dass es sich um einen Ionenkanal handelt, der Natrium transportiert. Dieses Nährsalz fällt beim Verdauen der Insekten in großen Mengen an.

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Rechnen kann die Pflanze auch

„Wir haben uns dann gefragt, ob die Falle berechnen kann, wie viele Kanäle sie für den Abtransport von Natrium bereitstellen muss“, so Hedrich. Offenbar kann sie das: Je üppiger ein Beutetier ist, umso heftiger ist die Gegenwehr und umso häufiger werden die Sinneshaare gereizt. Die Venusfliegenfalle produziert dann entsprechend mehr Ionenkanäle als bei einer zaghaften Gegenwehr.

Bleibt die Frage nach ihrem Gedächtnis: Laut Hedrich kann sich die Venusfliegenfalle die Zahl der Beuteberührungen wenigstens vier Stunden lang merken. Nun wollen die Forscher die molekularen Grundlagen der Merkfähigkeit erkunden und erfahren, ob die Sinnesleistungen von Pflanzen und Tieren auf ähnlichen Grundprinzipien beruhen.

Förderung vom Europäischen Forschungsrat

Hedrich treibt die Erforschung der Venusfliegenfalle und anderer fleischfressender Pflanzen mit einer hochkarätigen Förderung voran: Im Jahr 2010 hat der Europäische Forschungsrat (ERC) ihm dafür einen „Advanced Grant“ über 2,5 Millionen Euro bewilligt. Im ERC-Projekt „Carnivorom“ ist Hedrichs Team den Genen auf der Spur, die Pflanzen zu Fleischfressern machen.

Originalpublikation: „The Venus flytrap Dionaea muscipula counts prey-induced action potentials to induce sodium uptake“, Böhm, J., Scherzer, S., Krol, E., Kreuzer, I., von Meyer, K., Lorey, C., Mueller, T.D., Shabala, L., Monte, I., Solano, R., Al-Rasheid, K.A.S., Rennenberg, H., Shabala, S., Neher, E., Hedrich, R., Current Biology, January 21, 2015, DOI 10.1016/j.cub.2015.11.057

* R. Emmerich: Julius-Maximilians-Universität Würzburg, 97070 Würzburg

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