#Elektrische Signale der Venusfliegenfalle

Im Gegensatz zu den Menschen und Tieren besitzen Pflanzen kein Nervensystem. Dennoch reagieren auch sie auf Berührungen und sonstige Stressfaktoren mit elektrischen Signalen. Bei manchen Pflanzen lösen diese Signale sogar schnelle Bewegungen aus. So kann die fleischfressende Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula) ihr Fangblatt innerhalb von 100 Millisekunden zuschnappen lassen und vollführt damit eine der schnellsten bekannten Bewegungen in der Pflanzenwelt.

Forscher der Universität Linköping und der Columbia University haben nun eine Technologie entwickelt, mit der sie die Entstehung und Ausbreitung der elektrischen Signale in einer Venusfliegenfalle messen können. Das neue Gerät besteht aus einem Film, der Elektroden enthält und so dünn ist, dass er beim Befestigen an der Pflanze an die Krümmung des Fangblatts angepasst werden kann. Wie dieser sogenannte Multielektrodenarray angebracht wird, ist im Bild zu sehen.

Auf der Innenseite des Fangblatts einer Venusfliegenfalle sitzen kleine Fühlhaare. Nur wenn diese mindestens zwei Mal innerhalb einer Zeitspanne von circa 30 Sekunden berührt werden, schließt sich die Falle. Bei einer einfachen Stimulation, die leicht von etwas anderem als einer potenziellen Beute ausgelöst werden kann, klappt die Pflanze dadurch nicht zu und spart so Energie. Insekten, die in die Falle gehen, werden hingegen eingeschlossen und von Verdauungsenzymen zersetzt.

Das Verbiegen eines Fühlhaars verursacht ein elektrisches Signal, bei dem Ionen, elektrisch geladene Atome oder Moleküle, sehr schnell durch die Zellmembranen der Pflanze strömen. Die rasche Änderung der elektrischen Spannung zwischen dem Zellinneren und der Umgebung der Zellen führt zu einem Impuls, der sich in der Pflanze ausbreitet. In ihren Experimenten berührten die Wissenschaftler ein Fühlhaar und nutzten rund 30 Elektroden, um das ausgelöste Signal zu messen. Zeitgleich filmten sie die Bewegung der Falle, um den Zusammenhang zwischen dem Schließen des Fangblatts und dem elektrischen Signal zu untersuchen.  

In der bisherigen Forschung auf dem Gebiet wurde zumeist nur ein Messpunkt für das elektrische Signal verwendet, sodass keine Aussagen über den Ausgangspunkt oder die Richtung der Ausbreitung getroffen werden konnten. „Wir können jetzt mit Sicherheit sagen, dass das elektrische Signal in den Fühlhaaren der Venusfliegenfalle entsteht. Wir sehen, dass sich das Signal hauptsächlich radial zu den Haaren ausbreitet – ohne eindeutige Richtung“, sagt die Leiterin der „Elektronische Pflanzen“-Gruppe der Universität Linköping, Eleni Stavrinidou. „Da wir Signale der gesamten Falle messen können, beobachten wir auch, dass manche Signale spontan entstehen und von Fühlhaaren kommen, die nicht stimuliert wurden. Das ist sehr interessant und wir wissen noch nicht, warum das passiert oder was die Funktion davon ist.“

Ähnliche Multielektrodenarrays, wie sie die Forscher für die Venusfliegenfalle verwenden, wurden zuvor bei neurowissenschaftlichen Untersuchungen an Tieren genutzt. Für Stavrinidou ist einer der wichtigsten Aspekte ihrer Forschung, dass sie zeigt, dass bioelektronische Technologien, die bisher ausschließlich in der Biomedizin verwendet wurden, auch in der Pflanzenphysiologie angewandt werden können. „Das eröffnet Möglichkeiten für neue Entdeckungen“, erklärt sie.

© wissenschaft.de – Aurelia Eberhard