01.03.2005 - CHEMISCHE ÖKOLOGIE
Von Pflanzen und Raupenrobotern
Mechanische Raupe löst Abwehrreaktion bei Pflanze aus
Von Dietrich von Richthofen
 | | | Eine lebende Raupe beim Fressen. | | | Pflanzen „spüren“ an der Art der Verletzungen, ob ihre Blätter von einem Hagelkorn getroffen wurden oder ob sich eine Raupe daran zu schaffen macht. Die Kommunikation funktioniert dabei offenbar vollkommen ohne chemische Botenstoffe, berichten Wissenschaftler des Max-Planck-Institutes (MPI) für chemische Ökologie in Jena. Ein Roboter, der eine fressende Raupe imitierte, löste bei den Pflanzen eine umfangreiche chemische Abwehrreaktion aus. Die Studie der Forschergruppe unter der Leitung von Axel Mithöfer und Wilhelm Boland erschien vergangene Woche im Fachmagazin Plant Physiology. „Bisher hatte man angenommen, dass ausschließlich der Speichel der Raupen die Abwehrreaktion auslöst“, sagt Mithöfer. Der Speichel löse zwar ebenfalls eine spezifische Reaktion aus, „wir konnten aber zeigen, dass der Einfluss der mechanischen Verwundung viel größer ist als bisher angenommen“.
Die Forscher konstruierten einen Roboter, der eine fressende Raupe imitiert, indem er mit einem kleinen Metallbolzen Löcher in das Blatt schlägt. Obwohl der Roboter keine chemischen Substanzen auf das Blatt übertrug, sendeten die Pflanzen chemische Abwehrsignale aus, mit denen sie sich unter natürlichen Bedingungen verteidigen. Um eine Abwehreaktion der Pflanze hervorzurufen, müsse die mechanische Raupe „genauso kauen, wie es lebende Raupen tun, und zwar kontinuierlich, im Takt und über einen längeren Zeitraum“. Verletzt man das Blatt dagegen nur einmal mit einer Pinzette oder einem Skalpell, reagiert die Pflanze nach Darstellung der Wissenschaftler nicht. Die Möglichkeit, zwischen Fressfeinden und kurzfristigen mechanischen Einwirkungen zu unterscheiden, erlaubt es den Pflanzen, ihre chemische Abwehrreaktion für lohnende Anlässe aufzusparen. Denn gegen einen Hagelschauer wirkt der Chemie-Cocktail natürlich nicht – und führt somit zu einer Verschwendung von Ressourcen und Energie.
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Die mechanische Raupe MecWorm
beim Fressen. |
Der von den Wissenschaftlern liebevoll MecWorm getaufte Raupen-Roboter besteht aus einem Motor und einem Metallbolzen. Von einem Computer gesteuert, führt diese High-Tech-Raupe in regelmäßigen Abständen Schläge mit dem Bolzen aus. Das Blatt der von den Wissenschaftlern als Modell verwendeten Limabohne befindet sich dabei in einer luftdicht abgeschlossenen Kammer. Die chemischen Botenstoffe der Pflanze, die auf Grund der Verletzungen austreten, werden aus der Luft gefiltert und analysiert. Bolzenschläge im Abstand von 5 Sekunden über einen Zeitraum von 17 Stunden lösten bei der Pflanze genau dieselben Reaktionen aus, mit denen sie auch auf einen Befall durch Spinnmilben oder Insektenlarven reagiert. „Die von den Pflanzen freigesetzten Duftstoffe locken Wespen und andere Feinde der Raupen an“, erklärt Mithöfer. So versuchen die angegriffenen Pflanzen, sich die Schädlinge vom Hals zu schaffen.
In bisherigen Studien zur chemischen Abwehr bei Pflanzen war man davon ausgegangen, dass die Art und Weise der mechanischen Verletzung eine zu vernachlässigende Rolle spielt. Um die Effekte zu untersuchen, die Raupenfraß in den Pflanzen auslösen, hat man als Vergleichsgruppe immer Blätter mit einem Skalpell verletzt. Da diese Art der Verletzung zu keiner Reaktion der Pflanze führt, hatte man dem Speichel der Raupe und anderen chemischen Substanzen eine weit größere Bedeutung zugeschrieben, als ihnen eigentlich zukommt. In zukünftigen Versuchen über den Kampf zwischen Raupe und Pflanze wird man nun wohl mechanische Raupen als Vergleichstiere heranziehen müssen.
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MPI für chemische Ökologie
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Berlin,
den 10.02.2012
