Hinweis: Wir haben letztes Jahr eine Pressemitteilung zu diesem Papier veröffentlicht. Aus irgendeinem Grund bedeutet ein Schluckauf in Altmetric, dass es schwierig ist, es auf dem Papier zu finden, also reproduzieren wir es hier, leicht optimiert.
Wenn es um den Beutefang geht, verfügen fleischfressende Pflanzen über verschiedene Techniken. Langsam windet sich der Sonnentau um sein Opfer, während die Venusfliegenfalle sich um ihn herum zuschnappt. Aber die schnellste fleischfressende Pflanze der Welt ist das Blasenkraut. Wenn es seine Falle öffnet, ist alles, was draußen war, schneller als ein Wimpernschlag in der Blase. Die Falle des Blasenkrauts ist so schnell, dass es für Botaniker bis vor Kurzem schwierig war, sie überhaupt in Aktion zu sehen. Jetzt enthüllen schnellere Kameras ihre Geheimnisse, aber ein Testbericht wurde veröffentlicht in AoB PLANTS by Poppinga et al. zeigt, dass je genauer man einen Wasserschlauch betrachtet, desto mehr Geheimnisse findet man.
Der Wasserschlauch fängt seine Beute, indem er darauf wartet, dass Beutetiere (hauptsächlich kleine Krebstiere) die Abzugshaare berühren, die sich an der Falltür befinden, die die Falle wasserdicht verschließt. Sobald dies geschieht, öffnet sich eine Blase. Das Innere der Blase ist leer, sodass Wasser und alles, was sich in der Nähe befindet, mit einer Beschleunigung angesaugt wird, die das 600-fache der Schwerkraft beträgt. Wasser schnell in die Falle fließen zu lassen, ist der Schlüssel zum Erfolg des Wasserschlauchs, aber zu verstehen, wie diese Fallen genau funktionieren, ist nicht einfach.
Simon Poppinga vom Forschungsteam sagte: „Die Wasserschlauchfallen gelten als einige der komplexesten Strukturen im Pflanzenreich. Sie sind winzig, sie saugen ultraschnell und sind kompliziert zu untersuchen. Obwohl sie nicht erst seit Darwins Benchmark-Buch über fleischfressende Pflanzen intensiv untersucht werden, gibt es immer noch viele Geheimnisse darüber, wie diese Geräte funktionieren. Mit unserer Überprüfung wollten wir alle relevanten biophysikalischen und strukturellen Informationen zusammenstellen und weitere Forschungen zu diesen rätselhaften Geräten anregen.“
Zu den jüngsten Fortschritten gehört die Verwendung von Rasterelektronenmikroskopen, die weitaus mehr Details sehen können als ein Standard-Lichtmikroskop.
Bei der Überprüfung von Studien zu Wasserschlauchfallen stellten Poppinga und Mitarbeiter fest, dass nicht alle Wasserschlaucharten gleich sind.
Poppinga sagte: „Man könnte denken, dass die Fallen mehr oder weniger identisch aussehen würden, wenn der selektive Druck auf die Fallen nur etwa ein optimierter Wasserfluss ist. Aber als wir uns während unserer experimentellen Studien genauer mit der Fallenarchitektur befassten, stellten wir fest, dass verschiedene Pflanzen unterschiedliche strukturelle Anordnungen haben, was auch von früheren Autoren festgestellt wurde. Dies liegt wahrscheinlich daran, dass verschiedene Wasserschlaucharten in unterschiedlichen Lebensräumen leben und daher möglicherweise strukturelle Anpassungen an den jeweiligen Lebensraum aufweisen – so müssen terrestrische Wasserschlaucharten im Gegensatz zu aquatischen Arten oft mit saisonaler Trockenheit zurechtkommen, die dies tun würde die Fallen funktionslos machen. Wir glauben, dass dies auch bedeuten könnte, dass die Fallen dazu geeignet sind, verschiedene Arten von Beute anzulocken und zu fangen, und das müssen Botaniker testen.“
Trotz der unterschiedlichen Architektur haben alle Fallen eine ähnliche Arbeitsweise. Zuerst wird Wasser aus den Blasen gepumpt und die Wände der Blase speichern elastische Energie, die bereit ist, wieder in Form zu kommen. Dies geschieht, wenn Beute die Falle auslöst. In einem Augenblick öffnet sich die Falltür, die Wände platzen, um Platz in der Blase zu schaffen, um eine Mahlzeit einzusaugen, dann schließt sich die Falltür, bevor die Beute entkommen kann. Es ist eine komplexe Abfolge von Ereignissen, und durch den Einsatz fortschrittlicher Mikroskopietechniken sollte es möglich sein, neue Entdeckungen zu machen.
Poppinga fügte hinzu: Der große Vorteil der Verwendung moderner Mikroskope wie TEM, FIB-SEM und anderer besteht darin, dass wir feine Strukturen, die für die Fallenfunktion entscheidend sind, sehr genau betrachten können. Durch Aufschneiden und Scannen der Fallen konnten wir detailliertere architektonische Informationen erhalten, als irgendjemand zuvor gesehen hat. Das ist großartig, um etwas über die Pflanze zu lernen – zum Beispiel könnte dies möglicherweise helfen, aufzuklären, ob die Triggerhaare ähnliche strukturelle und funktionelle Merkmale wie in Venusfliegenfallen besitzen. Aber die Forschung könnte auch andere Anwendungen haben. Wenn wir herausfinden können, wie der Wasserschlauch so schnell Nahrung aufnehmen kann, könnte er auch in anderen Bereichen Anwendung finden, indem er uns bei der Entwicklung von Werkzeugen hilft, mit denen kleine Flüssigkeitsproben schnell erfasst werden können. Herauszufinden, wie ein Wasserschlauch saugt, könnte möglicherweise auch zu biomimetischen technischen Innovationen führen.
