Wie schwer muss die Beute sein? Wie empfindlich? Venusfliegenfalle verwandelt Berührung in elektrischen Strom

Als fleischfressende Pflanze fängt die Venusfliegenfalle Insekten und verdaut diese, um Nährstoffe und Energie zu gewinnen. Doch das Zuschnappen und wieder Öffnen der Falle ist energieaufwändig – sollte sich also lohnen, ansonsten droht der Hungertod. Wie groß und schwer muss die Beute der Venusfliegenfalle sein, damit die Pflanze „reagiert“? Solche und weitere Details zu diesem erstaunlichen Mechanismus haben nun Würzburger Forscher aufgeklärt.

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Würzburg – Weil Pflanzen nicht dazu in der Lage sind, ihren Standort zu verlassen, müssen sie eine andere Technik entwickeln, um sich mit lebenswichtigen Nährstoffen zu versorgen. Die meisten von ihnen bilden dafür ein Wurzelsystem aus und holen sich aus dem Boden, was sie zum Leben benötigen. Was aber, wenn der Boden dauerhaft nichts hergibt? Einen Ausweg aus dieser Zwangslage haben fleischfressende Pflanzen gefunden, wie beispielsweise die Venusfliegenfalle.

Die Venusfliegenfalle wächst in den nährstoffarmen Sümpfen von North und South Carolina an der Ostküste der USA. Sie hat ihre Blätter zu Insektenfallen umgewandelt, die in einem Bruchteil einer Sekunde zuschnappen können. Ihre Beute nimmt die Pflanze über Sinneshaare auf der Fallenoberfläche war. Und weil die Beutetiere in unterschiedlichen Größen daherkommen, die Venusfliegenfalle aber fast alles nehmen muss, was sie bekommen kann, bildet die Pflanze unterschiedlich große Fallen aus.

Sinneshaar der Venusfliegenfalle wandelt Berührung in elektrischen Strom

Forscher der Universitäten Würzburg und Cambridge haben jetzt herausgefunden, dass die Berührungssensoren in diesen Fallen selbst auf mikroskopisch kleine Drücke anspringen, diese in elektrische Signale umwandeln und so das Zuschnappen der Falle auslösen.

„Aus der Oberseite jeder Fallenhälfte entspringen drei bis vier multizelluläre Haare, die insgesamt verwindungssteif sind, bis auf eine Einkerbung an der Basis. Wenn ein Insekt, angelockt von Duft, Farbe oder Nektar der Falle, gegen das Sinneshaar stößt, gibt dieses im Bereich der nicht verstärkten Einkerbung nach. Dies führt dazu, dass die in diesem Bereich befindlichen Sinneszellen auf der einen Seite gedehnt und auf der anderen eingedrückt werden“, erklärt Professor Rainer Hedrich die Arbeitsweise der Venusfliegenfalle. Der Biophysiker und Pflanzenforscher hat an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) den Lehrstuhl für Botanik I inne und forscht schon lange an der fleischfressenden Pflanze.

Werden die Sinneszellen dementsprechend verformt, reagieren in einem nächsten Schritt die Berührungssensoren und wandeln die mechanische Energie in elektrische um; ein Aktionspotential wird ausgelöst und breitet sich von der Basis des Sinneshaars schnell über die ganze Falle aus. Kommt es innerhalb kurzer Zeit zu einer zweiten Berührung, wiederholt sich dieser Prozess – und erst dann schnappt die Falle zu.

Wie groß und schwer muss die Beute der Venusfliegenfalle sein?

Wie weit verbiegt aber ein Insekt das Sinneshaar? Wie groß und schwer muss es sein, damit es von der Venusfliegenfalle wahrgenommen wird? Diese Fragen wollte Hedrich mit seiner jüngsten Studie beantworten.

„Es war von Anfang an klar, dass wir die Antworten mit Insekten, die fliegen können, nicht so leicht bekommen würden“, so Hedrich. Bei der Suche nach einem geeigneten Forschungstier hätten er und sein Team sich deshalb für Ameisen entschieden. Das entsprechende Fachwissen und die notwendige Unterstützung in ihren Experimenten erhielten die Würzburger Pflanzenwissenschaftler von Professor Walter Federle, einem Biomechaniker und Ameisenexperten der Universität von Cambridge.

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