Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

MecWorm: Künstliche Raupe "kaut" täuschend echt

02.03.2005


Wie Max-Planck-Wissenschaftler aus Jena die Pflanzen überlisten und so ihren Abwehrmechanismen auf die Spur kommen


Ersten Test bestanden: MecWorm. Die mechanische Raupe kann unter bestimmten Bedingungen in einem Blatt der Limabohne fast das gleiche Duftstoffprofil erzeugen wie die gefräßige Raupe Spodoptera littorali(einen Vergleich zeigt das Chromatogramm rechts).



Viele Tierarten können Bedrohungen aus der Natur einfach wahrnehmen, weil sie Augen, Ohren und Nase haben. Pflanzen haben es da nicht so leicht - ihnen fehlen die Sinnesorgane und weglaufen können sie schon gar nicht. Aber auch Pflanzen wehren sich gezielt, um zu überleben und ihre Art zu erhalten. Sie können beispielsweise genau unterscheiden, ob ihre Blätter von einem Hagelkorn durchbohrt wurden oder ob Raupen im Begriff sind, ihnen den Garaus zu machen. Wie sie das erkennen und darauf reagieren, erforschen Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie in Jena. Sie konstruierten nun eigens dafür eine mechanische Raupe, MecWorm genannt, die "kaut" wie ihre natürlichen Verwandten - kontinuierlich, im Takt und über einen längeren Zeitraum. Erstaunliches Ergebnis der Täuschung: Die chemischen Signale im Speichel von Raupen spielen zunächst keine Rolle; Pflanzen erkennen einen Insektenbefall an der Art und Weise, wie ihre Blätter verletzt werden. Erst dann modulieren die vorhandenen Stoffe die pflanzliche Abwehrreaktion zusätzlich und sorgen für ein spezifisches Abwehrmuster (Plant Physiology, 1. März 2005).



Bevor die Jenaer Gruppe um Axel Mithöfer und Wilhelm Boland die mechanische Raupe konstruierte, hatte man schon einiges versucht, um Insektenfraß an Pflanzen im Labor vorzutäuschen. Doch ob die Blätter mit einer Rasierklinge angeritzt wurden oder mit einer Pinzette zerdrückt - die Pflanze beachtete es kaum und verbuchte die Verletzungen als minder gefährlich. Kein Grund also, ein energetisch aufwändiges Abwehrprogramm in Gang zu setzen und Duftstoffe zu produzieren. Denn genau das wäre die Reaktion auf Insektenfraß. Erstmals MecWorm konnte die Pflanze täuschen und erzeugte in Blättern der Limabohne (Phaseolus lunatus) fast dieselbe Abwehrreaktion wie seine "natürlichen" Verwandten.

MecWorm besteht im Grunde aus nichts anderem als einem Computer, einem Schrittmotor und einem kleinen Metallbolzen, der Schläge in definierten Bereichen eines Blattes vollführen kann. Wesentlicher Bestandteil des Versuchsaufbaus ist eine geschlossene Kammer, in der sich das Blatt befindet. Aus dieser können diejenigen gasförmigen Moleküle (Duftstoffe) gefiltert und nachfolgend gemessen werden, die die Pflanze als Reaktion auf die mechanische Verwundung abgibt.

In einer Reihe von Versuchen stellte sich heraus, dass kurze Bolzenschläge im Abstand von fünf Sekunden über einen Zeitraum von 17 Stunden ausreichen, um genau die Duftstoffabgabe des Blattes hervorzurufen, die auch durch den Fraß von Spinnmilben oder Insektenlarven ausgelöst wird. Die Duftstoffe zeigten lediglich teilweise unterschiedliche Konzentrationen im Vergleich zum natürlichen Fraßbefall. Die Menge bestimmter, vom Blatt emittierter Duftstoffe, z.B. Hexenylacetat und Linalool, war außerdem nicht nur vom Zeitraum, in dem die Bolzenschläge wirkten (3 bzw. 17 Stunden), sondern auch von der Größe des "befallenen" Blattareals (ca. 300 oder 700 mm2) abhängig. Ein den Wissenschaftlern bereits bekannter und für die Abwehr wichtiger Signalstoff, das Methylsalicylat, zeigte in diesen Versuchen allerdings einen konstanten Gehalt. "Dieses Ergebnis ist noch etwas verwirrend, unterstreicht aber erneut die besondere Rolle des Moleküls in Pflanzen", erklärt Axel Mithöfer.

MecWorm zeigt, dass die Duftstoffabgabe von Pflanzen als Reaktion auf Insektenfraß zumindest im Anfangsstadium viel weniger spezifisch ist als bislang angenommen. Einen Hinweis darauf hatten bereits Versuche mit Raupen (Spodoptera littoralis) bzw. Schnecken (Cepaea hortensis) gegeben: Beide Tierarten rufen in der Limabohne die Abgabe derselben Duftstoffe hervor, obwohl Raupen am Blatt kauen, während Schnecken mit Hilfe ihres speziellen Mundwerkzeugs, der Radula, das Blatt wie mit einem Sandpapier zerreiben.

Angela Overmeyer | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.ice.mpg.de
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Duftstoffe Insektenfraß MecWorm Pflanze Raupe Raupen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht
18.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Pflanzen können drei Eltern haben
18.10.2017 | Universität Bremen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mobilität 4.0: Konferenz an der Jacobs University

18.10.2017 | Veranstaltungen

Smart MES 2017: die Fertigung der Zukunft

18.10.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

18.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Biokunststoffe könnten auch in Traktoren die Richtung angeben

18.10.2017 | Messenachrichten

»ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern

18.10.2017 | Energie und Elektrotechnik