Pflanzen sind laut Jack Schultz "nur sehr langsame Tiere". Und der Fehler ist keineswegs ein Mangel an Verständnis für die grundlegende Biologie. Schultz ist Professor am Department of Plant Science der University of Missouri in Columbia. Er verbrachte vierzig Jahre damit, die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Insekten zu erforschen. Er kennt sich aus. Stattdessen macht er auf die allgemeinen Vorstellungen über unsere Hartholzbrüder aufmerksam, die wir seiner Meinung nach fast als Möbel betrachten. Pflanzen kämpfen um Territorium, suchen nach Nahrung, entziehen sich Raubtieren und fangen Beute. Sie leben wie jedes Tier und zeigen - wie Tiere - ein besonderes Verhalten.
„Um davon überzeugt zu sein, muss man nur eine wachsende Pflanze in Zeitraffer schießen - dann verhält sie sich wie ein Tier“, schwärmt Olivier Hamant, der Pflanzen an der Universität von Lyon in Frankreich studiert. In der Tat fängt Zeitraffer die erstaunliche Welt des Pflanzenverhaltens in ihrer ganzen Pracht ein.
Pflanzen bewegen sich überhaupt nicht ziellos, was bedeutet, dass sie wissen müssen, was um sie herum geschieht. „Pflanzen benötigen auch hochentwickelte Messgeräte, die auf sich ändernde Bedingungen abgestimmt sind, um richtig zu reagieren“, sagt Schultz.
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Was fühlen Pflanzen? Daniel Hamowitz von der Universität Tel Aviv in Israel glaubt, dass sich ihre Gefühle nicht so sehr von unseren unterscheiden. Als Hamowitz 2012 beschloss, What a Plant Knows zu schreiben - in dem er die Erfahrungen von Pflanzen untersuchte, die sich in der strengsten und modernsten wissenschaftlichen Forschung widerspiegelten - war er in gewissem Maße beeindruckt.
"Ich war sehr besorgt über die Reaktion", sagt er.
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Und seine Besorgnis war nicht unangemessen. Beschreibungen darüber, wie Pflanzen sehen, riechen, fühlen und tatsächlich wissen, wurden in The Secret Life of Plants wiedergegeben, das 1973 für die Generation der Blumenzeitalter herauskam, aber nur sehr wenige Beweise enthielt. Insbesondere hat dieses Buch die Idee, dass Pflanzen positiv auf die Klänge klassischer Musik reagieren, völlig diskreditiert.
Die Pflanzenwahrnehmungsforschung hat jedoch seit den 1970er Jahren einen langen Weg zurückgelegt, und in den letzten Jahren hat die Pflanzensensationsforschung stark zugenommen. Ziel dieser Arbeit ist es nicht nur zu demonstrieren, dass „Pflanzen auch Gefühle haben“, sondern auch die Fragen zu stellen, warum und wie die Pflanze ihre Umwelt fühlt.
Schultz 'Missouri-Kollegen Heidi Appel und Rex Cockcroft suchen nach der Wahrheit über das Hören von Pflanzen.
„Der Hauptbeitrag unserer Arbeit besteht darin, den Grund zu finden, warum Schall Pflanzen beeinflusst“, sagt Appel. Beethovens Symphonie wird wahrscheinlich nicht die Aufmerksamkeit einer Pflanze auf sich ziehen, aber die Annäherung einer hungrigen Raupe ist eine andere Geschichte.
In ihren Experimenten stellten Appel und Cockcroft fest, dass Aufzeichnungen der von Raupen erzeugten Kaugeräusche dazu führten, dass die Pflanzen ihre Blätter mit chemischen Abwehrmechanismen überfluteten, um Angreifer abzuwehren. „Wir haben gezeigt, dass Pflanzen auf ökologisch relevante Geräusche mit einer ökologisch relevanten Reaktion reagieren“, sagt Cockcroft.
Umweltrelevanz oder Passform ist sehr wichtig. Consuelo de Moraes von der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich und Kollegen haben gezeigt, dass einige Pflanzen neben der Fähigkeit, sich nähernde Insekten zu hören, diese riechen können oder sogar den Geruch von Flugsignalen, die von nahe gelegenen Pflanzen als Reaktion auf sich nähernde Insekten abgegeben werden.
Noch bedrohlicher ist die Demonstration von 2006, dass eine parasitäre Pflanze - der Vine Dodder - einen potenziellen Wirt ausspioniert. Dann zappelt der Dodder in der Luft, umschlingt den unglücklichen Besitzer und saugt ihm Nährstoffe aus.
Wie scheinen sich diese Handlungen von unseren zu unterscheiden? Pflanzen hören oder riechen etwas und handeln dann entsprechend, wie wir es tun.
Aber natürlich gibt es einen signifikanten Unterschied. „Wir wissen nicht, wie ähnlich die Mechanismen der Geruchswahrnehmung bei Pflanzen und Tieren sind, weil wir nicht viel über die Mechanismen bei Pflanzen wissen“, sagt de Mores.
Wir haben Nasen und Ohren. Was haben Pflanzen?
Das Fehlen klarer Zentren für sensorische Eingaben erschwert das Verständnis der Pflanzensinne. Hier geht es nicht nur darum - die Fotorezeptoren, mit denen Pflanzen "sehen", sind ziemlich gut verstanden -, aber das gesamte Gebiet erfordert sicherlich weitere Untersuchungen.
Appel und Cockcroft hoffen ihrerseits, den Teil oder die Teile der Pflanze zu finden, die auf Geräusche reagieren. Mechanorezeptorproteine, die in allen Pflanzenzellen vorkommen, sind wahrscheinlich Kandidaten. Sie wandeln die durch Schallwellen erzeugten Mikrodehnungen in elektrische oder chemische Signale um.
Wissenschaftler versuchen zu verstehen, ob Pflanzen mit defekten Mechanorezeptoren immer noch auf Insektengeräusche reagieren können. Pflanzen scheinen nichts so Sperriges wie ein Ohr zu brauchen.
Eine weitere Fähigkeit, die wir mit Pflanzen teilen, ist die Propriozeption: der "sechste Sinn", der es (einigen von uns) ermöglicht, blind zu tippen, zu jonglieren und zu wissen, wo sich verschiedene Teile unseres Körpers im Raum befinden.
Da dieses Gefühl nicht mit einem bestimmten Organ bei Tieren verbunden ist, sondern auf einer Rückkopplungsschleife zwischen Mechanorezeptoren in Muskeln und Gehirn beruht, ist der Vergleich mit Pflanzen ziemlich genau. Obwohl die Details auf molekularer Ebene geringfügig variieren, verfügen Pflanzen auch über Mechanorezeptoren, die Veränderungen in ihrer Umgebung erkennen und darauf reagieren.
"Die allgemeine Idee ist dieselbe", sagt Hamant, der 2016 eine Überprüfung der Propriozeptionsforschung mitverfasst hat. "Bis jetzt wussten wir, dass es in Pflanzen eher auf Mikrotubuli (Strukturkomponenten der Zelle) zurückzuführen ist, die auf Dehnung und mechanische Verformung reagieren."
Tatsächlich ergab eine 2015 veröffentlichte Studie Ähnlichkeiten, die noch tiefer gehen und Aktin - eine Schlüsselkomponente im Muskelgewebe - in die Propriozeption von Pflanzen einbeziehen könnten. "Es gibt weniger Unterstützung dafür", sagt Hamant, "aber es gab Hinweise darauf, dass Aktinfasern beteiligt waren; fast wie Muskeln."
Diese Ergebnisse sind nicht die einzigen ihrer Art. Während sie die Sinne der Pflanzen untersuchten, fanden die Wissenschaftler sich wiederholende Muster, die auf tiefe Parallelen zu Tieren hinwiesen.
2014 hat ein Wissenschaftlerteam der Universität Lausanne in der Schweiz gezeigt, dass eine Raupe, die eine Arabidopsis-Pflanze angreift, eine Welle elektrischer Aktivität auslöst. Das Vorhandensein elektrischer Signale in Pflanzen ist alles andere als eine neue Idee - der Physiologe John Burdon-Sanderson schlug sie bereits 1874 als Wirkmechanismus der Venusfliegenfalle vor, aber was wirklich interessant ist, ist die Rolle, die Moleküle - Glutamatrezeptoren - spielen.
Glutamat ist der wichtigste Neurotransmitter in unserem Zentralnervensystem und spielt in Pflanzen genau die gleiche Rolle, mit einem großen Unterschied: Pflanzen haben kein Zentralnervensystem.
„Molekularbiologie und Genomik zeigen, dass Pflanzen und Tiere aus einem überraschend begrenzten Satz molekularer„ Bausteine “bestehen, die ziemlich ähnlich sind“, sagt Fatima Tsverchkova, Forscherin an der Karlsuniversität in Prag, Tschechische Republik. Die elektrische Kommunikation entwickelte sich auf zwei verschiedene Arten, jedes Mal unter Verwendung einer Reihe von Bausteinen, die angeblich vor 1,5 Milliarden Jahren die Kluft zwischen Tieren und Pflanzen auslösten.
„Die Evolution hat zu einer Reihe möglicher Kommunikationsmechanismen geführt, und obwohl man sie auf unterschiedliche Weise erhalten kann, ist das Endergebnis dasselbe“, sagt Hamowitz.
Die Erkenntnis, dass solche Ähnlichkeiten bestehen und dass Pflanzen viel mehr Sinn für die Welt haben, als ihr Aussehen vermuten lässt, hat zu einer Reihe bemerkenswerter Behauptungen über "Pflanzenintelligenz" geführt und sogar eine neue Disziplin eingeleitet. Die elektrische Signalübertragung in Pflanzen war einer der Schlüsselfaktoren bei der Entstehung der "Pflanzenneurowissenschaften" (der Begriff wird verwendet, obwohl Pflanzen keine Neuronen haben), und heute gibt es Pflanzenforscher, die nicht-pflanzliche Bereiche wie Gedächtnis, Lernen und Problemlösung untersuchen.
Diese Art des Denkens hat den Schweizer Gesetzgeber sogar dazu veranlasst, ein Handbuch zum Schutz der „Würde der Pflanzen“zu schreiben - was auch immer das bedeutet.
Während Begriffe wie "Pflanzenintelligenz" und "Pflanzenneurowissenschaften" von vielen als metaphorischer angesehen werden, stoßen sie auf Kritik. „Glaube ich, dass Pflanzen intelligent sind? Ich denke, Pflanzen sind kompliziert “, sagt Hamowitz. Und Komplexität sollte nicht mit Intelligenz verwechselt werden.
Während es sehr nützlich ist, Pflanzen anthropomorph zu beschreiben, gibt es Grenzen. Die Gefahr besteht darin, dass wir Pflanzen als minderwertige Versionen von Tieren betrachten, was überhaupt nicht wahr ist.
„Wir, die Pflanzen untersuchen, freuen uns, über die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen Pflanzen- und Tierlebensstilen zu sprechen, wenn wir die Ergebnisse der Studie der Öffentlichkeit präsentieren“, sagt Tsverchkova. Sie glaubt aber auch, dass die Abhängigkeit von Tiermetaphern bei der Beschreibung von Pflanzen zu Problemen führt. "Ich möchte solche Metaphern vermeiden, um die normalerweise fruchtlosen Diskussionen darüber zu vermeiden, ob Karotten beim Beißen weh tun."
Pflanzen sind hervorragend in der Lage, das zu tun, was sie tun. Sie haben vielleicht kein Nervensystem, kein Gehirn oder andere komplexe Funktionen, aber sie übertreffen uns in anderen Bereichen. Zum Beispiel haben Pflanzen wie Arabidopsis, obwohl sie keine Augen haben, mindestens 11 Arten von Fotorezeptoren, während wir nur 4 haben. Dies bedeutet, dass ihre Sicht komplexer ist als unsere. Pflanzen haben unterschiedliche Prioritäten und ihre sensorischen Systeme spiegeln dies wider. Wie Hamowitz in seinem Buch feststellt, „ist Licht für eine Pflanze nicht nur ein Signal; Licht ist Essen."
Obwohl Pflanzen die gleichen Probleme wie Tiere haben, sind ihre sensorischen Fähigkeiten daher von ihren Hauptunterschieden geprägt. "Die Verwurzelung von Pflanzen - die Tatsache, dass sie sich nicht bewegen - bedeutet, dass sie sich ihrer Umwelt viel bewusster sein müssen als ich oder Sie", sagt Hamowitz.
Um zu verstehen, wie Pflanzen die Welt wahrnehmen, ist es wichtig, das Paradigma der Einstellung gegenüber Pflanzen zu ändern. Die Gefahr besteht darin, dass Menschen, wenn sie Pflanzen mit Tieren vergleichen, den Wert der ersteren verpassen. Pflanzen sollten als interessante, exotische und erstaunliche Lebewesen betrachtet werden, nicht als Möbelstücke. Und in geringerem Maße - eine Quelle für menschliche Ernährung und Biokraftstoff. Diese Einstellung würde allen zugute kommen. Genetik, Elektrophysiologie und die Entdeckung von Transposons sind nur einige Beispiele für Bereiche, die mit der Pflanzenforschung begannen und sich bis zu einem gewissen Grad als zentral in der Biologie herausstellten.
Andererseits kann die Erkenntnis, dass wir etwas mit Pflanzen gemeinsam haben, eine Gelegenheit sein, zu erkennen, dass wir mehr Pflanzen sind als wir dachten, genauso wie Pflanzen mehr Tiere sind als wir dachten.
„Wir sind vielleicht mechanistischer als früher gedacht“, schließt Hamowitz. Seiner Meinung nach sollten diese Ähnlichkeiten auf die erstaunliche Komplexität von Pflanzen sowie auf gemeinsame Faktoren hinweisen, die alles Leben auf der Erde verbinden. Und dann werden wir beginnen, die Einheit in der Biologie zu schätzen.
ILYA KHEL