Es gibt viele Faktoren, die bestimmen, ob eine Pflanze überlebt oder ob sie abstirbt. Und viele Faktoren sind außer Kontrolle geraten. Aber wie Tia Ghose für Live Science berichtet, können Pflanzen tatsächlich eine Entscheidung über einen Schlüssel für ihr Überleben treffen: wann sie keimen sollen.
Eine neue Studie, die in The Proceedings of the National Academies of Science veröffentlicht wurde, legt nahe, dass Pflanzensamen winzige „Gehirne“ verwenden, um zu entscheiden, ob es der richtige Zeitpunkt ist, die Ruhephase zu brechen. Wie Ghose berichtet, sind die „Gehirne“ der grauen Substanz von Menschen oder anderen Wirbeltieren physikalisch nicht ähnlich. Stattdessen verarbeitet das Kontrollzentrum des Samens Informationen ähnlich wie das Gehirn. Sie verwenden Bündel spezialisierter Zellen, um Hormonsignale zu verarbeiten, die ihnen sagen, wann es höchste Zeit ist und sie sprießen sollten.
„Pflanzen sind wie Menschen in dem Sinne, dass sie genauso denken und Entscheidungen treffen müssen wie wir“, sagt George Bassel, Pflanzenbiologe an der Universität Birmingham und Autor der Studie, gegenüber Ghose.
Die Forscher untersuchten Samen von Arabidopsis, auch als Ackerschmalwand bekannt - eine Pflanze, die aufgrund ihres kurzen Lebenszyklus häufig in Studien verwendet wird. Samen müssen zwei wichtige Faktoren beim Keimen ausgleichen: Temperatur und Konkurrenz. Wenn sie zu früh sprießen, können sie kalten Temperaturen ausgesetzt sein und möglicherweise erfrieren. Wenn sie zu lange warten, können frühkeimende Pflanzen sie übertreffen.
Der Samen hat zwei Hormone: Abscisinsäure (ABA), die das Signal für den Ruhezustand sendet, und Gibberellin (GA), das die Keimung einleitet. Das Drücken und Ziehen zwischen diesen beiden Hormonen hilft dem Samen, genau den richtigen Zeitpunkt zu bestimmen, um mit dem Wachsen zu beginnen.
Laut Ghose bilden 3.000 bis 4.000 Zellen die Arabidopsis-Samen. Deshalb haben die Forscher diese Zellen in einem Atlas katalogisiert, um dieses System zu untersuchen. Sie überwachten dann, wo sich die beiden Hormone im Samen befanden. Es stellte sich heraus, dass sich die Hormone in zwei Zellabschnitten nahe der Spitze des Samens gruppieren - eine Region, die nach Ansicht der Forscher das „Gehirn“ ausmacht. Die beiden Zellklumpen produzieren die Hormone, die sie als Signale untereinander senden. Wenn ABA, das von einem Klumpen produziert wird, das dominierende Hormon in diesem Entscheidungszentrum ist, bleibt der Samen inaktiv. Mit zunehmender GA beginnt das „Gehirn“ dem Samen zu sagen, dass es Zeit ist, zu keimen.
3D-Modell von Arabidopsis-Samen und den Orten ihrer Entscheidungszellen (University of Birmingham) Diese Aufteilung der Kommandozentrale hilft dem Samen, genauere Entscheidungen zu treffen, sagt der Biomathematiker Iain Johnston, der auch Autor der Studie war. "Die Trennung der Schaltungselemente ermöglicht eine breitere Palette von Reaktionen auf Umweltreize", heißt es in einer Pressemitteilung. "Es ist wie der Unterschied, ob man die Kritik eines Films viermal liest oder die Ansichten von vier verschiedenen Kritikern zusammenführt, bevor man sich entscheidet, ins Kino zu gehen."
Die jüngste Studie belegt, dass die Komplexität von Pflanzen in der Vergangenheit immer mehr unterschätzt wurde. Immer mehr Beweise deuten darauf hin, dass Pflanzen eine rudimentäre Kommunikationsmöglichkeit haben können. Erst letztes Jahr entdeckten Forscher, dass eine Art Pilz als "Internet" im Untergrund eines Waldes dienen kann, das Kohlenstoff, Nährstoffe und Signalchemikalien zwischen Bäumen transportieren kann. Es gibt sogar Hinweise darauf, dass Pflanzen mit elektrischen Impulsen Signale senden können, ähnlich wie das menschliche Nervensystem (aber mit vielen, vielen wichtigen Unterschieden).
Die Idee des "Gehirns" von Samen trägt nicht nur zu dieser vegetativen Kapazität bei, sondern könnte auch große Auswirkungen auf die Landwirtschaft haben, was Wissenschaftler dazu veranlasst, die Keimung von Samen zu kontrollieren und die Effizienz des Pflanzenwachstums zu steigern.
