Winzige Bisse von einer Raupe scheinen für die Pflanze, an der sie frisst, nicht klein zu sein. Diese winzigen Bisse haben den Forschern geholfen, darauf hinzuweisen, dass Pflanzen ihre eigene einzigartige Art haben könnten, vor Schmerzen zu schreien und diese Reaktion mit anderen Pflanzen zu teilen.
Die Forschung kommt von einem Team an der Universität von Wisconsin-Madison . Professor für Botanik Simon Gilroy und Postdoc-Forscher Masatsugu Toyota haben an dem Fund mitgearbeitet. Das Paar hat seitdem über ein Dutzend Videos gesammelt, die die Reaktion von Pflanzen auf Stress zeigen.
Pflanzen, die Kalzium für die Kommunikation verwenden
In den Videos trifft eine Pflanze auf eine sehr hungrige Raupe. Nur Sekunden nach dem Biss bewegt sich fluoreszierendes Licht über das gesamte Blatt und alarmiert die umgebenden Pflanzen. Das fluoreszierende Licht verfolgt Kalzium im gesamten Gewebe der Pflanze. Mehr als Kalzium, esVerfolgt auch Glutamat - einen Neurotransmitter, der in Tieren vorkommt - und wie Glutamat das Kalzium aktiviert, nachdem eine Pflanze verletzt wurde.
Diese Videos sind der bisher beste Beweis für die verborgene Kommunikation zwischen Pflanzen. Gilroy und Toyota haben mit einem internationalen Forscherteam zusammengearbeitet, darunter Botaniker der Japan Science. und Technology Agency, Michigan State University und der University of Missouri.
"Wir wissen, dass es dieses systemische Signalsystem gibt, und wenn Sie an einer Stelle verwundet sind, löst der Rest der Pflanze seine Abwehrreaktionen aus", sagte Gilroy. "Aber wir wussten nicht, was hinter diesem System steckt."
„Wir wissen, dass wenn Sie ein Blatt verwunden, Sie eine elektrische Ladung erhalten und eine Ausbreitung, die sich über die Pflanze bewegt“, fügte Gilroy hinzu.
Was jedoch die elektrische Ladung auslöste und wie sich diese Ladung durch eine Pflanze bewegte, war vor diesen Videos unbekannt. Die Forscher vermuteten, dass Kalzium etwas mit der Ladung zu tun hatte.
Calcium kommt fast überall vor und dient häufig als Signalgeber für lebende Organismen in Bezug auf Umweltveränderungen. Calcium ist ebenfalls geladen und kann ein elektrisches Signal erzeugen.
Um ihre Theorie bestmöglich zu testen, benötigte das Team nicht nur neue Videos, sondern auch neue Pflanzentypen. Toyota entwickelte Pflanzen, die ein Protein produzierten, das in Gegenwart von Kalzium Licht emittiert. Dadurch konnten die Forscher beide Vorhandensein verfolgenvon Kalzium und seiner Konzentration.
Nachdem der Schnitt oder Biss oder die Biegung an der Pflanze vorgenommen wurde, bewegten sich die Signale schnell mit ungefähr einem Millimeter pro Sekunde durch die Pflanzen.
Was dies für die Botanik bedeutet
Die Forschung von Gilroy und Toyota bestätigt und fördert frühere Studien des Schweizer Wissenschaftlers Ted Farmer. Farmer zeigte den Zusammenhang zwischen verteidigungsbezogenen elektrischen Signalen und dem Glutamat. Er zeigte auch, wie mutierte Pflanzen, denen diese Glutamatrezeptoren fehlen, ihre elektrische Reaktion auf Bedrohungen verloren haben.
Dies veranlasste Gilroy und Toyota, den Kalziumfluss während einer verwundeten Anlage zu untersuchen.
"Siehe da, die Mutanten, die die elektrischen Signale ausschalten, schalten auch die Kalziumsignale vollständig aus", sagte Gilroy.
Die neue Studie steht im Zusammenhang mit ähnlichen Forschungsergebnissen der letzten Jahre, die weiterhin beweisen, dass Pflanzen alles andere als träge sind. Und Gilroy sagte, er habe viele Videos für alle, die ihre Forschungsergebnisse in Frage stellen möchten.
"Ohne die Bildgebung und das Sehen, wie sich alles vor Ihnen abspielt, wurde es nie wirklich nach Hause gefahren - Mann, dieses Zeug ist schnell!", Sagt er.