Pflanzen könnten explosiv werden, wenn es darum geht, ihre Vaterschaft zu sichern

Das Liebesleben kann für viele Tierarten ziemlich hart werden. Von wilden weiblichen Wasserhühner und  Blatthühnchen kämpfen um die zuverlässigsten Männchen, um ihre Küken aufzuziehen, männliche Schlangen und  Spinnen eifersüchtig die Geschlechtsorgane ihrer Partner mit zähflüssigen Substanzen oder sogar ihren eigenen verstümmelten Penissen zu blockieren, bis hin zu gierigen Libellen und  Tintenfisch Die beim Sex das Sperma ihrer Rivalen wegwischen: Der Kampf um den Nachwuchs scheint im Tierreich weit verbreitet zu sein. Zoologie ist aber nicht gerade das Hauptthema dieses Blogs. Wie sieht es also mit Pflanzen aus?

Das Sexualleben von Pflanzen unterscheidet sich stark von unserem. Die meisten Pflanzen sind dauerhaft am Boden befestigt und können nicht heftig um einen Partner kämpfen. Sie sind in der Regel auf mobile Nachbarn angewiesen – sei es Wind, Wasser oder eine Vielzahl tierischer Bestäuber –, die ihre männlichen Keimzellen transportieren, um eine Eizelle zu erreichen, mit ihr zu einem Embryo zu verschmelzen und schließlich eine brandneue Pflanze hervorzubringen. Die Abhängigkeit von einem externen Besucher für die Fortpflanzung bringt jedoch einige Unsicherheiten mit sich. So könnten Bestäuber beispielsweise in kurzer Zeit viele Blüten verschiedener Pflanzen besuchen und so unordentliche Pollenmischungen in ihrem Körper transportieren. Wie kann eine Pflanze sicherstellen, dass ihr eigener Pollen die weiblichen Teile anderer Blüten erreicht und dort väterlich wird?

Man könnte meinen, Pflanzen müssten sich mit eher passiven Strategien begnügen, um ihre Chancen auf die Fortpflanzung zu erhöhen, etwa indem sie mehr Pollen oder Blüten produzieren oder sie für Bestäuber attraktiver machen – all das erfordert viel Energie. Doch weit gefehlt: Ein Forscherteam aus Brasilien und Südafrika dokumentierte kürzlich ein spannender Mechanismus des kompetitiven Pollenaustauschs zum ersten Mal bei Blütenpflanzen, ähnlich der Spermienentnahme bei Tieren. 

Ihre untersuchte Spezies war Hypenia macrantha, ein südamerikanischer entfernter Verwandter von Minze, Lavendel und Basilikum. Wenn es Zeit zur Fortpflanzung ist, präsentiert dieses Kraut seine wunderschönen röhrenförmigen roten Blüten um die Brasilianischer Cerradound lockte mehrere Kolibriarten an, die bei der Bestäubung halfen. Doch die engen Beziehungen dieser Pflanze gehen weit über die typische Vogelbestäubungsgeschichte hinaus. Das elegante Design ihrer scheinbar zarten Blüten birgt ein Geheimnis, das die Vaterschaft sichert: Ihre Staubbeutel, die männlichen Pollenträger, sind dicht in einem speziellen Blütenblattlappen gepackt, der beim Besuch eines Kolibris wie ein Katapult ausgelöst wird und den Pollen mit Wucht auf den Schnabel des Vogels schleudert. 

Diese Art der Pollenschießstrategie wird als „explosive Bestäubung“ bezeichnet. Sie wurde bereits bei mehreren Pflanzenlinien dokumentiert, die von verschiedenen Tieren bestäubt wurden, wie zum Beispiel Orchideen und  Heideverwandte. Jedoch Dr. Bruce Anderson und seine Kollegen waren die ersten, die experimentell testeten, ob eine explosive Bestäubung dazu funktionieren kann, konkurrierenden Pollen zuvor besuchter Blüten vom Körper der Bestäuber zu entfernen. 

Dazu nahmen sie einige blühende Stängel von Hypenia macrantha Im Labor simulierten sie Blütenbesuche mit einem Kolibrischädel. Vor jedem Versuch trugen sie manuell Pollen auf die Stelle des Schnabels auf, wo die Pflanze ihn normalerweise ablegen würde – so, als ob der Kolibri die Blüte besuchte, nachdem er eine andere Pflanze derselben Art, also einen potenziellen Konkurrenten, besucht hatte. Dieser experimentelle Pollen wurde zuvor mit UV-fluoreszierenden Quantenpunkten markiert. eine vielversprechende neue Technologie, die es ermöglicht, einzelne Pollenkörner zu verfolgenAuf diese Weise konnten die Forscher die Anzahl der markierten Pollenkörner zählen und vergleichen, die am Schnabel hafteten, bevor und nachdem er von der Last der Blüten selbst getroffen wurde.

Ihre Ergebnisse waren bemerkenswert. Explodierende Blüten entfernten fast doppelt so viel markierten Pollen wie zuvor ausgelöste Blüten. Außerdem führten größere Mengen Pollen, die von den Katapultantheren präzise abgeschossen wurden, dazu, dass weniger markierte Pollenkörner auf dem Kolibri-Schnabel zurückblieben. Dies deutet darauf hin, dass Die Kraft seiner Pollengeschosse ermöglicht Hypenia macrantha einen großen Teil des konkurrierenden Pollens zu verdrängen, der von seinen Bestäubern getragen wird, was ihnen einen klaren Vorteil bei der Fortpflanzung verschafft. Schließlich erwies sich die ballistische Bewegung der Staubbeutel dieser Art laut den von den Autoren aufgenommenen Videos als eine der schnellsten Pflanzenbewegungen, die bisher aufgezeichnet wurden!

Diese Forschung eröffnet eine Fülle spannender Fragen zur Fortpflanzungskonkurrenz und Evolution der Pflanzen. Beispielsweise bringt das Hermaphrodit-Dasein einige Probleme mit sich, die die meisten Tiere nie verstehen würden. Nach ihrer empfindlichen männlichen Phase vermehren sich die Blüten von Hypenia macrantha Sie treten in eine ruhigere, weiblichere Facette ein, in der Hoffnung, dass Kolibris fremden Pollen mitbringen, um ihre Samenanlagen zu befruchten und Samen zu produzieren. Könnten die konkurrierenden männlichen Blüten einer Pflanze somit ihr ebenso wichtiges Ziel, Mutter zu werden, beeinträchtigen? Könnte eine Pflanze tatsächlich ihren eigenen Pollen abwerfen, wenn ein Kolibri ihre Blüten nacheinander besucht? Haben diese Vögel überhaupt Lust, das zu tun, nachdem sie von der ersten Blüte, die sie besuchen, einen Schlag bekommen haben? Und wie wichtig sind diese Pollenkämpfe für die Evolution der explosiven Bestäubung? 

Die Liste der Fragen ließe sich noch lange fortsetzen, doch eines ist sicher: Das Sexualleben der Pflanzen ist dramatischer, als wir denken, und es wird uns immer wieder in Erstaunen versetzen. 

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Anderson, B., Sabino-Oliveira, AC, Matallana-Puerto, CA, Arvelos, CA, Soares Novaes, C., de Cario Calaça, DC, Schulze-Albuquerque, I., Santos Pereira, JP, Oliveira Borges, J., Rodrigues Ferreira de Melo, L., Menezes Consorte, P., Medina-Benavides, S., de Oliveira Andrade, T., Resende Monteiro, T., Gonzaga Marcelo, V., D. Silva, VH, Oliveira, PE und Garcia de Brito, VL (2024). Pollenkriege: Durch die explosive Bestäubung werden Pollen entfernt, die sich von zuvor besuchten Blüten abgelagert haben. Der amerikanische Naturforscher, 204(6). doi: 10.1086/732797.

Andrés Pereira-Guaqueta

Andrés ist ein kolumbianischer Biologe, fasziniert von der Interaktion zwischen Pflanzen und Tieren und teilt sein wissenschaftliches Wissen gerne außerhalb der akademischen Welt. Derzeit schließt er seinen Master an der Nationalen Autonomen Universität von Mexiko ab. Seine Forschungsschwerpunkte liegen in der Beziehung zwischen Blütenpflanzen und ihren tierischen Bestäubern und deren Reaktion auf unsere sich schnell verändernde Welt. 

Spanische Übersetzung von Andrés Pereira-Guaqueta.

Titelbild: Hypenia macrantha von Mauricio Mercadante.