Pflanzen sind laut Jack C Schultz „nur sehr langsame Tiere“.
Dies ist kein Missverständnis der Grundbiologie. Schultz ist Professor an der Abteilung für Pflanzenwissenschaften der Universität von Missouri in Kolumbien und hat vier Jahrzehnte lang die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Insekten untersucht. Er kennt sich aus.
Stattdessen macht er einen Punkt über die allgemeine Wahrnehmung unserer grünen Cousins, die seiner Meinung nach zu oft als Teil der Möbel abgetan werden. Pflanzen kämpfen um Territorium, suchen nach Nahrung, weichen Raubtieren aus und fangen Beute. Sie sind so lebendig wie jedes Tier und zeigen – wie Tiere – Verhalten.
„Um dies zu sehen, müssen Sie nur einen schnellen Film über eine wachsende Pflanze machen – dann verhält sie sich wie ein Tier. „begeistert Olivier Hamant, Pflanzenwissenschaftler an der Universität von Lyon, Frankreich. In der Tat zeigt eine Zeitrafferkamera die fremde Welt des Pflanzenverhaltens in ihrer ganzen Pracht, wie jeder, der die berühmte Waldsequenz aus David Attenboroughs Life-Serie gesehen hat, bezeugen kann.
Diese Pflanzen bewegen sich mit Zweck, was bedeutet, dass sie wissen müssen, was um sie herum vor sich geht. „Um richtig zu reagieren, benötigen Pflanzen auch hochentwickelte Messgeräte, die auf unterschiedliche Bedingungen abgestimmt sind“, sagt Schultz.
Was ist also Pflanzensinn? Wenn Sie Daniel Chamovitz von der Universität Tel Aviv in Israel glauben, ist es nicht ganz so anders als wir es erwarten.
Als Chamovitz 2012 sein Buch What a Plant Knows schrieb – in dem Er erforscht, wie Pflanzen die Welt durch strengste und aktuellste wissenschaftliche Forschung erleben – er tat dies mit einiger Besorgnis.
„Ich war unglaublich vorsichtig, wie die Reaktion aussehen würde“, sagte er sagt.
Eine Beethoven-Symphonie ist für eine Pflanze von geringer Bedeutung, aber die Annäherung eines Hungrigen Raupe ist eine andere Geschichte
Seine Sorge war nicht unbegründet. Die Beschreibungen in seinem Buch über das Sehen, Riechen, Fühlen und Wissen von Pflanzen erinnern an das geheime Leben der Pflanzen, ein populäres Buch aus dem Jahr 1973, das eine Generation ansprach, die auf Flower Power aufgebaut war, aber wenig Fakten enthielt
Die nachhaltigste Behauptung des früheren Buches ist vielleicht die völlig diskreditierte Idee, dass Pflanzen positiv auf den Klang klassischer Musik reagieren.
Aber das Studium der Pflanzenwahrnehmung ist gekommen Ein langer Weg seit den 1970er Jahren, und in den letzten Jahren hat die Erforschung der Pflanzensinne zugenommen. Die Motivation für diese Arbeit bestand nicht nur darin, zu zeigen, dass „Pflanzen auch Gefühle haben“, sondern zu fragen, warum und in der Tat wie Eine Pflanze spürt ihre Umgebung.
Heidi Appel und Rex Cocroft, Kollegen von Schultz in Missouri, die nach der Wahrheit über das Hören von Pflanzen suchen.
„Der Hauptbeitrag unserer Arbeit war es, einen Grund dafür zu liefern, warum Pflanzen von Geräuschen betroffen sind „, sagt Appel. A Beetho Die Symphonie ist für eine Pflanze von geringer Bedeutung, aber die Annäherung einer hungrigen Raupe ist eine andere Geschichte.
In ihren Experimenten stellten Appel und Cocroft fest, dass Aufzeichnungen der von Raupen erzeugten Kaugeräusche dazu führten, dass Pflanzen ihre überfluteten Blätter mit chemischer Abwehr, um Angreifer abzuwehren. „Wir haben gezeigt, dass Pflanzen auf ein ökologisch relevantes“ Geräusch „mit einer ökologisch relevanten Antwort reagierten“, sagt Cocroft.
Wir haben Nasen und Ohren. aber was hat eine Pflanze?
Ökologische Relevanz ist der Schlüssel. Consuelo De Moraes von der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich hat zusammen mit Mitarbeitern gezeigt, dass einige Pflanzen nicht nur sich nähernde Insekten hören können, sondern sie auch riechen oder flüchtige Signale riechen können, die von benachbarten Pflanzen als Reaktion auf sie freigesetzt werden .
Noch bedrohlicher war es, dass sie 2006 demonstrierte, wie eine parasitäre Pflanze, die als Dodder-Rebe bekannt ist, einen potenziellen Wirt ausspioniert. Die Dodder-Rebe windet sich dann durch die Luft, bevor sie sich um den glücklosen Wirt wickelt und seine Nährstoffe extrahiert.
Konzeptionell unterscheidet sich diese Pflanze kaum von uns. Sie riechen oder hören etwas und handeln dann entsprechend, genau wie wir.
Aber natürlich gibt es einen wichtigen Unterschied. „Wir wissen nicht wirklich, wie ähnlich die Mechanismen der Geruchswahrnehmung bei Pflanzen und Tieren sind, weil wir nicht viel über diese Mechanismen bei Pflanzen wissen“, sagt De Moraes.
Wir haben Nasen und Ohren , aber was hat eine Pflanze?
Das Fehlen offensichtlicher Zentren sensorischer Eingaben erschwert das Verständnis der Pflanzensinne. Dies ist nicht immer der Fall – die Fotorezeptoren, mit denen Pflanzen beispielsweise „sehen“, sind ziemlich gut untersucht -, aber es ist sicherlich ein Bereich, der weitere Untersuchungen verdient.
Appel und Appel und ihrerseits Cocroft hofft, den Teil oder die Teile einer Pflanze aufzuspüren, die auf Geräusche reagieren.
Forscher haben begonnen, sich wiederholende Muster zu finden, die auf tiefe Parallelen zu Tieren hinweisen.
Wahrscheinliche Kandidaten sind Mechanorezeptorproteine, die in allen Pflanzenzellen vorkommen. Diese wandeln Mikrodeformationen der Art, die Schallwellen beim Waschen über ein Objekt erzeugen können, in elektrische oder chemische Signale um.
Sie testen, ob Pflanzen mit defekten Mechanorezeptoren noch auf Insektengeräusche reagieren können. Wie es scheint, besteht für eine Pflanze möglicherweise keine Notwendigkeit für etwas so Unhandliches wie ein Ohr.
Eine weitere Fähigkeit, die wir mit Pflanzen teilen, ist die Propriozeption: der „sechste Sinn“, der es (einigen) ermöglicht, uns zu berühren Geben Sie ein, jonglieren Sie und wissen Sie im Allgemeinen, wo sich verschiedene Teile unseres Körpers im Raum befinden.
Weil dies ein Sinn ist, der nicht eng mit einem Organ bei Tieren verbunden ist, sondern auf einer Rückkopplungsschleife zwischen Mechanorezeptoren in beruht Muskeln und Gehirn, der Vergleich mit Pflanzen ist ordentlicher. Während die molekularen Details etwas anders sind, haben Pflanzen auch Mechanorezeptoren, die Veränderungen in ihrer Umgebung erkennen und entsprechend reagieren.
„Die übergeordnete Idee ist dieselbe“, sagt Hamant, der 2016 einen Bericht über mitverfasst hat Propriozeptionsforschung. „Bisher wissen wir, dass es in Pflanzen mehr um Mikrotubuli geht, die auf Dehnung und mechanische Verformung reagieren.“
Tatsächlich scheint eine 2015 veröffentlichte Studie Ähnlichkeiten aufzuzeigen, die noch tiefer gehen Dies deutet auf eine Rolle von Aktin – einer Schlüsselkomponente im Muskelgewebe – bei der Propriozeption von Pflanzen hin. „Dies wird weniger unterstützt“, sagt Hamant, „aber es gibt einige Hinweise darauf, dass Aktinfasern im Gewebe beteiligt sind; fast wie Muskeln.“
Diese Ergebnisse sind nicht eindeutig. Mit fortschreitender Erforschung der Pflanzensinne haben Forscher begonnen, sich wiederholende Muster zu finden, die auf tiefe Parallelen zu Tieren hinweisen.
Heute gibt es Pflanzenforscher, die dies traditionell untersuchen Nicht-Pflanzenbereiche wie Gedächtnis, Lernen und Problemlösung
2014 zeigte ein Team an der Universität Lausanne in der Schweiz, dass eine Raupe eine angreift Arabidopsis Pflanze, es löst eine Welle der elektrischen Aktivität aus. Das Vorhandensein elektrischer Signale in Pflanzen ist keine neue Idee – der Physiologe John Burdon-Sanderson schlug sie bereits 1874 als Mechanismus für die Wirkung der Venusfliegenfalle vor -, aber was überrascht, ist die Rolle von Molekülen, die als Glutamatrezeptoren bezeichnet werden / p>
Glutamat ist der wichtigste Neurotransmitter in unserem Zentralnervensystem und spielt in Pflanzen genau die gleiche Rolle, mit einem entscheidenden Unterschied: Pflanzen haben kein Nervensystem.
„Molekular Biologie und Genomik zeigen, dass Pflanzen und Tiere aus einem überraschend begrenzten Satz molekularer „Bausteine“ bestehen, die sich sehr ähnlich sind „, sagt Fatima Cvrčková, Forscherin an der Karlsuniversität in Prag, Tschechische Republik. Die elektrische Kommunikation hat sich auf zwei verschiedene Arten entwickelt, wobei jedes Mal eine Reihe von Bausteinen verwendet wurden, die vermutlich vor der Trennung zwischen Tieren und Pflanzen vor etwa 1,5 Milliarden Jahren entstanden sind.
„Die Evolution hat zu einer bestimmten Anzahl von Bausteinen geführt.“ potenzielle Kommunikationsmechanismen, und obwohl Sie auf unterschiedliche Weise dazu gelangen können, ist der Endpunkt immer noch der gleiche „, sagt Chamovitz.
Die Erkenntnis, dass solche Ähnlichkeiten bestehen und dass Pflanzen eine weitaus größere Fähigkeit haben Ihre Welt zu spüren, als es der Anschein vermuten lässt, hat zu einigen bemerkenswerten Behauptungen über „Pflanzenintelligenz“ geführt und sogar eine neue Disziplin hervorgebracht. Die elektrische Signalübertragung in Pflanzen war einer der Schlüsselfaktoren bei der Entstehung der „Pflanzenneurobiologie“ (ein Begriff, der trotz des Mangels an Neuronen in Pflanzen verwendet wird), und heute untersuchen Pflanzenforscher traditionell nicht pflanzliche Bereiche wie Gedächtnis, Lernen und Probleme -lösend.
Trotz fehlender Augen besitzen Pflanzen wie Arabidopsis mindestens 11 Arten von Photorezeptoren, verglichen mit unseren mickrigen vier
Diese Denkweise hat sogar dazu geführt, dass Gesetzgeber in der Schweiz Richtlinien zum Schutz der „Würde von Pflanzen“ festgelegt haben – was auch immer das bedeutet.
Und während viele Betrachten Sie Begriffe wie „Pflanzenintelligenz“ und „Pflanzenneurobiologie“ als metaphorisch, sie wurden immer noch vielfach kritisiert, nicht zuletzt von Chamovitz. „Glaube ich, dass Pflanzen klug sind? Ich denke, dass Pflanzen komplex sind“, sagt er. Komplexität, sagt er, sollte nicht mit Intelligenz verwechselt werden.
Obwohl es nützlich ist, Pflanzen anthropomorph zu beschreiben, um Ideen zu kommunizieren, gibt es Grenzen. Die Gefahr besteht darin, dass wir Pflanzen als minderwertige Versionen von Tieren betrachten, was den Punkt völlig verfehlt.
„Wir Pflanzenwissenschaftler sprechen gerne über Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen dem Lebensstil von Pflanzen und Tieren, wenn wir Ergebnisse von präsentieren Pflanzenforschung für die breite Öffentlichkeit „, sagt Cvrčková.Sie glaubt jedoch, dass das Vertrauen in tierische Metaphern zur Beschreibung von Pflanzen mit Problemen verbunden ist.
„Sie möchten dies vermeiden, es sei denn, Sie sind an einer (normalerweise vergeblichen) Debatte über die Fähigkeit einer Karotte interessiert, Schmerzen zu empfinden wenn Sie hineinbeißen. „
Pflanzen sind hervorragend dafür geeignet, genau das zu tun, was sie tun müssen. Möglicherweise fehlt ihnen ein Nervensystem, ein Gehirn und andere Merkmale, die wir mit Komplexität verbinden, aber sie zeichnen sich in anderen Bereichen aus .
Wir sind pflanzenähnlicher als wir denken möchten
Zum Beispiel besitzen Pflanzen wie Arabidopsis trotz fehlender Augen mindestens 11 Arten von Fotorezeptoren im Vergleich zu unseren mickrigen vier. Dies bedeutet, dass ihre Sicht in gewisser Weise komplexer ist als unsere. Pflanzen haben unterschiedliche Prioritäten und ihre sensorischen Eigenschaften Systeme spiegeln dies wider. Wie Chamovitz in seinem Buch betont: „Licht für eine Pflanze ist viel mehr als ein Signal; Licht ist Nahrung. „
Während Pflanzen vor vielen der gleichen Herausforderungen stehen wie Tiere, werden ihre sensorischen Anforderungen gleichermaßen von den Dingen geprägt, die sie auszeichnen.“ Die Verwurzelung von Pflanzen – die Tatsache, dass sie sich nicht bewegen – bedeutet, dass sie sich ihrer Umwelt viel bewusster sein müssen als Sie oder ich „, sagt Chamovitz.
Um zu verstehen, wie Pflanzen die Welt wahrnehmen, ist es wichtig, dass Wissenschaftler und die breite Öffentlichkeit sie schätzen Was sie sind.
„Die Gefahr für die Pflanzenmenschen besteht darin, dass wir den Wert von Pflanzen vermissen, wenn wir uns weiter mit Tieren vergleichen“, sagt Hamant.
„Ich würde gerne Pflanzen werden mehr als die erstaunlichen, interessanten, exotischen Lebewesen anerkannt, die sie sind „, stimmt Cvrčková zu,“ und weniger als bloße Quelle menschlicher Ernährung und Biokraftstoffe. „Eine solche Haltung wird allen zugute kommen. Genetik, Elektrophysiologie und die Entdeckung von Transposons sind Nur einige Beispiele von Bereichen, die mit der Erforschung von Pflanzen begannen und sich alle als revo erwiesen haben lutionär für die Biologie als Ganzes.
Umgekehrt könnte die Erkenntnis, dass wir einige Dinge mit Pflanzen gemeinsam haben, eine Gelegenheit sein, zu akzeptieren, dass wir pflanzenähnlicher sind, als wir denken möchten, genau wie Pflanzen sind tierischer als wir normalerweise annehmen.
„Vielleicht sind wir mechanistischer als wir denken“, schließt Chamovitz. Für ihn sollten die Ähnlichkeiten uns auf die „überraschende Komplexität der Pflanzen und auf die gemeinsamen Faktoren aufmerksam machen, die alles Leben auf der Erde verbinden.
“ Dann können wir beginnen, die Einheit in der Biologie zu schätzen. „
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