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EDITOR’S CHOICE IN PLANT BIOLOGY

The paper
S. Scherzer et al. „Venus flytrap trigger hairs are micronewton mechano-sensors that can detect small insect prey“, Nat Plants, 5:670-75, 2019.

Der „Mund“ einer Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula) trägt mehrere Triggerhaare, vielzellige Stacheln, die elektrische Impulse über die Lappen der Falle senden, wenn sie durch den Kontakt mit einem Objekt gebogen werden. Sönke Scherzer, der die Pflanzen an der Universität Würzburg in Deutschland erforscht, sagt, er verschenke oft Venusfliegenfallen an seine Studenten und weise sie an, die Pflanzen zu füttern. Anfänglich schließt sich die Falle bei einem Stück Käse oder einem toten Insekt, doch zur Frustration der Studenten öffnet sie sich nach einigen Stunden wieder, gleichgültig gegenüber dem Geschenk. Das liegt daran, dass der anfängliche Reiz die Falle nicht vollständig verschließt und den Verdauungsprozess in Gang setzt; die vollständige Schließung erfordert ein anhaltendes Wackeln für eine weitere Minute. Scherzer sagt, dass dies verhindert, dass die Pflanze ihre Verdauungsressourcen an zu kleine Nahrungsmittel oder Zweige verschwendet.

Achtung vor den Haaren: Die Falle der Venusfliegenfalle hat mehrere mechanisch empfindliche Auslösehaare, die Aktionspotentiale über die Falle weiterleiten, wenn sie mit einer bestimmten Kraft, Geschwindigkeit und einem bestimmten Winkel gebogen werden. Das Schließen ist ein zweistufiger Prozess, bei dem das anfängliche Schnappen durch zwei Aktionspotentiale (1 und 4) verursacht wird. Nachfolgende Kontakte mit den Auslösehaaren (2) signalisieren der Pflanze, die Falle zu schließen und den Verdauungsprozess einzuleiten (3). Jüngste Experimente ergaben, dass die Haare empfindlich genug sind, um auf Ameisen zu reagieren, die über die Falle laufen, dass aber kleinere Fallen empfindlicher sind als größere (5), so dass kleine Beutetiere die Möglichkeit haben, aus großen Fallen zu entkommen (6), die ansonsten Verdauungsenergie für winzige Mahlzeiten verschwenden würden. WEB | PDF

Kelly Finan

Die Frage, wie die Pflanzen das Abendessen von den Trümmern unterscheiden können, versuchte Scherzers Gruppe kürzlich durch Beobachtung von Venusfliegenfallen im Labor zu beantworten. Mit Hilfe eines winzigen Kraftmessers in Kombination mit elektrophysiologischen Aufzeichnungen zur Erfassung von Aktionspotenzialen maßen die Forscher die Reaktionen der Triggerhaare auf Ameisen, die über die Fallenblätter liefen. Sie berichteten letztes Jahr in Nature Plants, dass es nicht so sehr auf die Kraft ankommt, die auf die Abzugshaare ausgeübt wird, sondern darauf, wie weit und wie schnell sie gebogen werden. Die Pflanzen reagierten auf schnelle Reize, wie die eines zappelnden Insekts. Zu langsam, und sie ignorierten die Bewegung.

„Dieser Mechanismus würde sicherstellen, dass sich etwas Lebendiges in den Blättern befindet und nicht etwa ein kleines Stückchen Stock oder andere Dinge, die sie nicht in die Verdauung investieren wollen“, sagt Naomi Nakayama, die am Imperial College London Biomechanik der Pflanzen studiert und nicht an dem Projekt beteiligt war.

Venusfliegenfallen haben eine zusätzliche Methode, um die richtigen Mahlzeiten auszuwählen, fand Scherzers Team. Kleinere Fallen reagierten empfindlicher auf Reize als größere Fallen, da sie auf geringere Kräfte reagierten. Scherzer spekuliert, dass dies den großen Fallen ermöglichen könnte, keine Ressourcen für die Verdauung winziger Beutetiere zu verschwenden – eine Idee, die durch seine Beobachtungen untermauert wird, dass kleine Insekten dem anfänglichen Verschluss großer Fallen entkommen können, bevor sie sich vollständig schließen. „Der Punkt ist, dass es so viele Vorbeugungsmechanismen gibt“, um die Verschwendung von Verdauungsaufwand zu vermeiden, sagt er.

Möglicherweise verfügen Venusfliegenfallen auch über ein Mittel, um sich langsam bewegende Beutetiere – beispielsweise Larven – zu erkennen. 2019 berichteten Ueli Grossniklaus und seine Kollegen von der Universität Zürich in einem Preprint auf bioRxiv, dass entgegen der weit verbreiteten Annahme, dass zwei Ausschläge der Triggerhaare nötig sind, um das erste Schließen der Falle auszulösen, auch ein sehr langsamer Stoß zwei Aktionspotentiale auslösen und die Kiefer der Pflanze zuschnappen lassen kann (DOI:10.1101/697797). „Vielleicht könnten Schnecken oder sich langsam bewegende Beutetiere gefangen werden“, sagt Grossniklaus.

Kerry Grens ist leitende Redakteurin und Nachrichtenleiterin bei The Scientist. Schreiben Sie ihr eine E-Mail an [email protected].