Wenn Sie herausfinden müssten, was eine Pflanze ist, dann würden ganz oben auf der Liste Dinge stehen wie „sie wachsen im Boden“, „sie sind grün“ oder „sie produzieren ihre eigene Nahrung“. Orchideen neigen dazu, diese eher als Richtlinien denn als Regeln zu behandeln, und forschen darin New Phytologist untersucht, wie einige Orchideen gelernt haben, sich durch Pilze zu ernähren, anstatt alle ihre eigenen Kohlenhydrate herzustellen. Das Papier von Félix Lallemand und Kollegen betrachtet diese mixtrophen Orchideen. Sie sind mischentrophisch, weil sie einen Teil des Kohlenstoffs durch Pilze und einen Teil aus der Luft durch Photosynthese erhalten. Der Grund, warum wir wissen, dass sie es so verstehen, ist, dass Kohlenstoff nicht gleich Kohlenstoff ist.

Der meiste Kohlenstoff ist gleich, mit sechs Protonen, sechs Neutronen und sechs Elektronen. Allerdings etwas Kohlenstoff ¹³C hat ein zusätzliches Neutron, was es etwas schwerer macht. Dieser Unterschied bedeutet, dass die Kohlenstoffpflanzen etwas weniger wahrscheinlich aus der Luft ziehen müssen ¹³C darin im Vergleich zu den Kohlenstoffpilzen erhalten. Wenn Sie Pflanzengewebe untersuchen und feststellen, dass es mehr hat ¹³C darin, als Sie erwarten würden, dann wissen Sie, dass es von Pilzen stammt. Lallemands Team schaute zu Cephalanthera damasonium um zu sehen, was die Orchidee mit der Kohlenstoffmischung machte.

C. damasonium, Weiße Helleborine, ist eine gute Pflanze zum Testen, da sie auf verschiedene Weise wirken kann. Eine Albino-Form betreibt keine Photosynthese, daher ist es einfach, sie mit der grünen Form zu vergleichen und zu sehen, welche Unterschiede die verschiedenen Diäten machen. Sie fanden heraus, dass verschiedene Teile der Pflanze Kohlenstoff aus unterschiedlichen Quellen enthalten. Die unterirdischen Organe sind aus Pilzkohle gebaut. Bei grünen Pflanzen ist es die Photosynthese, die den Kohlenstoff für den Teil der Pflanze über dem Boden liefert.

Anhand dieser Informationen können die Autoren einige Ideen dazu vorbringen, warum sich die Orchidee so verhält. Zum einen benötigt der Aufbau eines Körpers Energie und Material. Sie verlieren dies, wenn Sie im Schatten sind, aber in der Lage zu sein, Pilzen das zu entnehmen, was Sie brauchen, eröffnet viel mehr Lebensräume. Wenn sich Pilze um die Rhizome kümmern, können Sie den begrenzten photosynthetischen Kohlenstoff in die Früchte geben.

Der Nachteil besteht darin, dass der Kohlenstoff aus den Pilzen nicht ausreicht, um die Samenbildung zu gewährleisten, wodurch weniger Samen entstehen. Lallemand und Kollegen untersuchen daher alternative Fortpflanzungsmechanismen. Sie erklären: „Mixotrophie begünstigt die Evolution von Heterotrophie, da das Überleben unter der Erde bereits weitgehend unabhängig von der Photosynthese ist.“ Als Beispiele nennen sie Orchideen, die Ausläufer (die Wurzeln schlagen können) oder selbstständig keimende Wurzeln bilden. Diese zusätzlichen Fortpflanzungsmethoden könnten den geringeren Samenansatz kompensieren. Dies erklärt, wie sich – nachdem die Fähigkeit zur Nahrungsaufnahme aus Pilzen entstanden war – die vollständige Heterotrophie bei verwandten Arten mehrfach unabhängig voneinander entwickelte und somit die Abhängigkeit vom Sonnenlicht beseitigte.