Pflanzen kommunizieren durch Elektrosignale

Vergleichbar mit Quallen und Würmern, kommunizieren auch Pflanzenzellen durch elektrische Signale. Diese Widerlegung der Annahme der Botanik, dass Pflanzenzellen ausschließlich durch chemische Signale kommunizieren, liefert eine Studie der Universitäten Florenz und Bonn.

Die Biologen untersuchten die Wurzelspitze von Mais und konnten elektrische Signale nachweisen, die über pflanzliche Synapsen schnell von Zelle zu Zelle weiter geleitet werden. Das berichtet das Online-Wissenschaftsjournal Proceedings of the National Academy of Sciences.

„Pflanzen nehmen Veränderungen ihrer Umwelt sehr aktiv wahr und müssen diese Informationen auch integrieren. Das könnte in der Wurzelspitze geschehen, die wie ein Kommandozentrum agiert“, erklärt der Biologe Frantisek Baluska vom Institut für zelluläre und molekulare Botanik der Universität Bonn gegenüber pressetext.

Wurzeln können besonders schnell auf Lageänderungen reagieren. Sie scannen den Boden ständig nach über 20 Parametern wie Verfügbarkeit von Wasser oder Nährstoffen, Temperaturwechsel oder Licht, die sie über Aktionspotenziale wahrnehmen und weitergeben. „Durch die elektrische Weiterleitung ist die Reaktion der Pflanze auf die Wahrnehmung schon zwei Sekunden später nachweisbar“, so Baluska.

Das ermögliche ihr, schnell auf toxische Substanzen im Boden zu reagieren, Wachstumssignale an anderer Stelle zu aktivieren und somit schnell ihre Wuchsrichtung zu ändern. Das gelinge dem Mais durch Schwerkraftsensoren in der Wurzelhaube, dessen Signale zu entsprechend geänderter Wuchsrichtung führen. „Würde die Kommunikation zwischen Wachstumszone und Schwerkraftsensor nur hormonell und nicht auch elektrisch geschehen, so würde die Reaktion erst viel später erfolgen“, so Baluska.

Dass Pflanzen Aktionspotenziale bilden und in ihrer Wurzelspitze sensorisch-motoschische Kopplungen besitzen, wusste bereits Charles Darwin. 1880 stellte er gemeinsam mit seinem Sohn Francis fest. „Es ist kaum übertrieben zu behaupten, dass sich die Spitze der Keimwurzel wie das Gehirn eines der niederen Tiere verhält. Das Gehirn im vorderen Teil des Körpers empfängt Informationen der Sinnesorgane und steuert mehrere Bewegungen“, schloss der britische Naturforscher sein Werk „The Power of Movement of Plants“.

Ganz im Gegensatz zu dieser Ansicht setzte sich jedoch nach Entdeckung der Pflanzenhormone in den 1920er Jahren nach längerem Wissenschaftsstreit dieser chemische Signalweg als Mainstream der Biologie durch. „Seit den 70er-Jahren gab es kaum mehr elektrophysiologische Forschungen, da niemand annahm, dass Pflanzen so schnelle Signale brauchen“, erklärt Baluska. Warum das jedoch doch der Fall ist, bleibe weiterhin ein Rätsel.