(NIBB) Viele Tiere fressen Pflanzen. Manche Pflanzen fressen Tiere . Während das erste Szenario nicht rätselhaft ist, birgt das zweite selbst für Wissenschaftler noch einige Rätsel. Wie genau weiß eine Pflanze das? wie oder wann man ein Tier isst ?
Im Fall der Venusfliegenfalle ( Dionaea muscipula ) – einer der berühmtesten und faszinierendsten der Welt Fleischfresser pflanzen – Es ist alles eine Frage des Timings. Egal, ob Sie eine Fliege oder eine Spinne, ein Käfer oder eine Heuschrecke sind, das Timing ist absolut entscheidend, wenn Sie nicht zum Mittagessen werden wollen.
Das liegt daran, dass a Venus Die Schließreaktion der Fliegenfalle erfordert fast immer zwei aufeinanderfolgende Reize, bevor die Falle zuspringt. Die Sinneshaare in der Fliegenfalle müssen Sie zweimal in der Mundregion spüren, um zu schließen, und beide Kontakte müssen innerhalb von etwa 30 Sekunden erfolgen.
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Wenn das Zeitfenster zwischen der ersten und der zweiten Berührung länger als 30 Sekunden wird, „vergisst“ die Venusfliegenfalle, dass die erste Berührung überhaupt stattgefunden hat. Aber ... wie kann sich eine Pflanze ohne Gehirn an irgendetwas erinnern, und wie zum Teufel kann sie überhaupt erkennen, wann 30 Sekunden abgelaufen sind?
Das sind gute Fragen, und Wissenschaftler waren vor etwa 30 Jahren kurz davor, sie zu beantworten Deutsche Forscher vorgeschlagen Das Schließen der Venusfliegenfalle wurde irgendwie durch einen Anstieg der Kalziumionen in der Pflanze ausgelöst, wobei zwei aufeinanderfolgende sensorische Kontakte die Kalziumkonzentration über einen ausreichenden Schwellenwert drückten, um zu schließen.
Es hat drei Jahrzehnte gedauert, aber jetzt haben wir endlich eine experimentelle Bestätigung dieser Hypothese, die Ende der 1980er Jahre nicht überprüft werden konnte.
In einem neue Studie Unter der Leitung des Entwicklungsbiologen Mitsuyasu Hasebe vom japanischen National Institute for Basic Biology (NIBB) fanden Forscher eine Möglichkeit, intrazelluläre Kalziumkonzentrationen in der Pflanze sichtbar zu machen, um zu sehen, ob die Chemikalie tatsächlich die Fähigkeit der Fliegenfalle, sich zu erinnern und zu vergessen, unterstützt.
Mit Hilfe eines Bakteriums namens Agrobacterium , das in der Lage ist, Gene auf Pflanzen zu übertragen, entwickelten die Forscher transgene Venusfliegenfallen, die mit einem Kalziumsensor – einem Protein namens GCaMP6 – ausgestattet sind, das grüne Fluoreszenz aussendet, wenn es an Kalzium bindet.
Tatsächlich leuchtete die Venusfliegenfalle buchstäblich jedes Mal heller, wenn ihre Sensorhaare etwas spürten. In freier Wildbahn könnte eine solche visuelle Veränderung die Beute vor der Gefahr warnen, angefressen zu werden; Im Labor erwies es sich jedoch als perfekte Möglichkeit, die Kalzium-Hypothese zu testen, indem die Konzentration der Chemikalie durch Messung der Fluoreszenzintensität gemessen wurde, wenn die Fliegenfalle mit einer Nadel angestochen wurde.
In Experimenten beobachteten die Forscher, dass ein Sinneshaar bei der ersten Berührung fast augenblicklich zu leuchten begann und sich dann eine Fluoreszenzwelle nach außen über den Rest der Pflanze ausbreitete, was den vorübergehenden Anstieg der Kalziumsignalisierung offenbarte.
„Die elektrische Erregung der Fallenzellen führt somit zu einer Erhöhung der Kalziumkonzentration.“ erklärt leitender Autor und Biophysiker Rainer Hedrich von der Universität Würzburg in Deutschland.
„Kommt ein weiteres Aktionspotential, addiert sich dessen Kalziumwert zum ersten Signal.“ Mithilfe dieser Kalziumuhr kann die Venusfliegenfalle die Anzahl der durch Berührungsstimulation bedingten Aktionspotentiale zählen.
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Wenn ein weiterer Kontakt jedoch nicht schnell genug gespürt wird – innerhalb von etwa 30 Sekunden, mehr oder weniger –, verschwindet die intrazelluläre Kalziumkonzentration, was der Venusfliegenfalle effektiv zum Stillstand verleitet.
Es gibt hier nichts zu sehen. Es könnte einmal eine Fliege gegeben haben, aber sie flog davon. Oder vielleicht war es nur ein lästiger Regentropfen. Hmm, ich habe Hunger.
Über die Ergebnisse wird berichtet Naturpflanzen .