Den Tieren (innerhalb der vielzelligen Organismen der belebten Welt) werden seit langem eine Vielzahl von Fähigkeiten zugeschrieben: die Fähigkeit, sich zu bewegen, ein Organ wiederholt und sehr schnell zu stimulieren, miteinander zu kommunizieren oder in einem Netzwerk zu agieren . In der Praxis sind diese Fähigkeiten bei Tieren für den Menschen leicht wahrnehmbar, da die Art der Signale oder die Zeitskala, in der sie auftreten, im Allgemeinen gut an die direkte Identifizierung durch die eigenen Sinne angepasst sind. Außerdem haben wir diese Fähigkeiten früher nur Organismen zugeschrieben, die mit dem ausgestattet sind, was die Menschen „Intelligenz“ nennen, so primitiv sie auch sein mag, begleitet auf der physiologischen Ebene durch das Vorhandensein eines mehr oder weniger komplexen Nervensystems. Tatsächlich schien es, dass diese Fähigkeiten so komplex in ihrer Implementierung waren, dass wir uns nicht vorstellen konnten, dass Organismen ohne diese sogenannte „Intelligenz“ in der Lage wären, so verschiedene Errungenschaften auszuführen. Und doch fordert uns Stefano Mancuso, ein Botaniker, der am International Laboratory of Vegetable Neurobiology (Firenze, Italien) arbeitet, in einem Video auf, unseren Blick auf Pflanzen zu ändern, diese Kreaturen ohne Gehirn, die möglicherweise nicht vollständig der Intelligenz beraubt sind: Stefano Mancuso, Die Wurzeln der pflanzlichen Intelligenz (auf TED).

Die Kommunikation im Pflanzenreich ist ein relativ neues Forschungsgebiet, das aus den oben genannten Gründen lange Zeit vernachlässigt wurde. Diese Sichtweise ändert sich jedoch aktuell, und jüngste Studien haben eine unerwartete Vielfalt an Kommunikationsmöglichkeiten aufgezeigt. Die Kommunikation zwischen Pflanzen ist offenbar äußerst divers und umfasst eine große Bandbreite an Strategien, die im Laufe der Evolution entwickelt wurden. Sie kann beispielsweise durch Systeme mit Mechanorezeptoren erfolgen, die bewegungsbezogene Reize detektieren, oder durch hochkomplexe lichtempfindliche Rezeptoren, die von benachbarten Pflanzen reflektierte Wellenlängen erfassen. Viele weitere Beispiele beinhalten chemische Kommunikationswege, die flüchtige organische Verbindungen nutzen. So synthetisiert beispielsweise eine Wildtabakart (Nicotiana attenuata, Utah-Wüste), die von Pflanzenfressern (Raupen, Wanzen oder Käfern) befallen wird, verschiedene flüchtige Moleküle (darunter Jasmonsäure), welche die Fressfeinde anlocken und so weitere Pflanzenfresserangriffe um bis zu 90 % reduzieren (1) & (2). Ein weiterer interessanter Fall betrifft die Akazie (Acacia erioloba, Südafrika), die im Falle eines Angriffs durch Pflanzenfresser (Giraffen, Antilopen) Ethylen, ein leicht flüchtiges Molekül, synthetisieren kann, um benachbarte Bäume vom Abfressen abzuhalten. Anschließend synthetisieren diese benachbarten Bäume Tannine in ihren Blättern, wodurch diese bitter und unverdaulich werden, um weitere Pflanzenfresser abzuschrecken (3).

Stefano Mancuso und sein Team veröffentlicht haben eine Studie im Jahr 2012 in dem sie versuchten, andere Kommunikationswege zwischen Pflanzen zweier verschiedener Arten zu identifizieren: der Florentiner Fenchelpflanze (Foeniculum vulgare) und der Chili (Capsicum anuum). In Anbetracht der Tatsache, dass die chemischen, mechanischen oder leuchtenden Kommunikationsmittel bereits bekannt waren, wollten sie untersuchen, ob andere Mechanismen beteiligt sein könnten. Dazu beschlossen sie, alle zuvor genannten Kommunikationswege experimentell zu blockieren, um zu beurteilen, ob eine Interaktion zwischen Pflanzen noch aufrechterhalten werden kann. Zwei Hypothesen wurden speziell getestet: Erstens, beeinflusst die Nachbarschaft einer Pflanze die Geschwindigkeit der Samenkeimung, wenn die chemische und/oder Lichtkommunikation unmöglich ist? Und zweitens, hängt die Geschwindigkeit der Keimung oder des Keimens von Samen von der Identität der Nachbarpflanze ab?

Um diese Hypothesen zu testen, entwickelten die Autoren Experimente mit verschiedenen Arten von Wechselwirkungen zwischen einem Fencheltopf in der Mitte und mehreren um ihn herum platzierten Chili- oder Fenchelpflanzen (Samen in Petrischalen oder Topfpflanzen). Fenchel ist hier von Interesse wegen seiner bekannten Fähigkeit, flüchtige Verbindungen auszuscheiden, die das Wachstum benachbarter Pflanzen hemmen, um natürliche Ressourcen zu schonen. Unter Verwendung eines transparenten oder undurchsichtigen Zylinders, der um die Fenchelpflanze herum platziert (oder nicht) wurde, beschlossen die Forscher, die chemischen und Lichtkommunikationswege mit umher angeordneten Pflanzen (Chili oder Fenchel) zu testen. Die experimentelle Einheit wurde dann unter Vakuum angeordnet, um jede experimentelle Einheit von den anderen zu isolieren. Es wurden verschiedene Behandlungen getestet: Zuerst wurde der Zylinder um den Fenchel entfernt, um entweder die chemischen oder Lichtkommunikationswege zuzulassen, dann wurde der Zylinder ersetzt, um flüchtige Verbindungen zu blockieren, während die Möglichkeit der Lichtkommunikation ermöglicht wurde, und schließlich wurde der Zylinder abgedeckt aus schwarzem Kunststoff, um den Fenchel gegenüber anderen Pflanzen abzudecken. Kontrollen entsprachen keiner Pflanze in der zentralen zylindrischen Box (transparent oder mit schwarzem Kunststoff bedeckt).

Und die Ergebnisse waren ziemlich faszinierend! Die Autoren zeigten, dass die Chilisamen schneller keimten, wenn sich eine Fenchelpflanze in der zylindrischen Box befand, im Vergleich zur Kontrolle (keine Pflanze im Zylinder). Noch auffälliger war, dass die Keimung der Chilisamen sogar noch schneller war, wenn sich die Fenchelpflanze im Zylinder befand, anstatt wenn der Zylinder entfernt wurde, wodurch alle Kommunikationsquellen zugelassen wurden. Daraus lässt sich schließen, dass bei Anwesenheit des Fenchels die Samenkeimung beschleunigt wird, was einem typischen Konkurrenzverhalten entspricht. Ein Modell mit zwei gegensätzlichen Signalen kann dann vorgeschlagen werden: ein negativer Effekt von Licht oder chemischen Signalen auf die Keimung, wenn der Fenchel durch einen Zylinder von den Chilisamen getrennt wird, und ein noch unbekanntes Signal, das sich positiv auf die Keimrate auswirkt.

Was ist die Natur dieses unbekannten Signals? Die Wissenschaftler schlagen zwei Möglichkeiten vor. Die erste würde schwache Interferenzen zwischen Magnetfeldern beinhalten, die von den Pflanzen selbst induziert werden. Mehrere Studien(5) haben gezeigt, dass Pflanzen tatsächlich das Erdmagnetfeld spüren können. Warum konnten sie also die Felder nicht spüren, die sie lokal um sich herum erzeugen? Die zweite Möglichkeit bestünde in einer „lautbasierten“ Kommunikation. Mechanismen, die Vibrationen aussenden und empfangen, sind noch unbekannt, aber diese Studie beleuchtet eine neue mutmaßliche Art der Kommunikation. Dies würde es den Chilisamen ermöglichen, die Anwesenheit des konkurrierenden Fenchels zu „spüren“ und als Folge ihre Keimungs- und Wachstumsrate zu erhöhen.

Wir haben Ihnen gesagt, dass Sie Ihren Topfpflanzen schöne Liebesworte und ein Ständchen zuflüstern sollen, damit sie schneller wachsen!

Referenzen
(1) Cortereso AM. & Thibout E. 2004. 'Des Insectes gardiens de plantes'. Forschung n ° 380 : 54.
(2) Beck C. 2001. 'Chemisches Signal mobilisiert Reserveeinheiten'. Max-Planck-Forschung 4: 62-63.
(3) Attenborough D. 1995. Das Privatleben der Pflanzen: Eine Naturgeschichte des Pflanzenverhaltens. London, BBC-Bücher. 320 S.
(4) Gagliano M., Renton M., Duvdevani N., Timmins M. und Mancuso S. 2012. „Aus den Augen, aber nicht aus dem Sinn: alternative Kommunikationsmittel in Pflanzen“. PLoS EINS 7(5): e37382. doi:10.1371 / journal.pone.0037382
(5) Ahmad M., Galland P., Ritz T., Wiltschko R. und Wiltschko W. 2007. „Magnetische Intensität beeinflusst Cryptochrom-abhängige Antworten in Arabidopsis thaliana'. Planta 225: 614-624. PMID:16955271