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Pflanzenphysiologie: Grüne Jäger

Gewächse, die Insekten verschlingen, erscheinen auf den ersten Blick ungewöhnlich. Doch bei genauerer Betrachtung ist der Evolutionsweg zur Karnivorie gar nicht so weit.
Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula), das pinke Innere der offen stehenden Falle ist zu sehen.

In zahlreichen Gartencentern gibt es eine Abteilung mit Pflanzen, die Insekten fangen. Bei den meisten der grünen Fleischfresser fällt die Beute in einen Trichter und landet in Verdauungssaft. Andere verfügen über klebrige Blätter, und wieder andere wickeln ihren Fang auch noch ein. Und als wahrscheinlich auffälligster Vertreter findet sich dort die Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula), deren Klappfalle in Bruchteilen von Sekunden zuschnappen. Während sich der typische Gartencenterkunde wohl eher fragt, wie diese Gewächse zu Hause gehalten werden können, interessieren wir Biologen uns für etwas anderes: Wie kamen einige Pflanzen dazu, Insekten zu fangen und zu verspeisen?

Dazu betrachten wir die grünen Jäger aus dem Blickwinkel der Evolutionsbiologie. Worin könnte der Vorteil liegen, der zu diesem Lebensstil geführt hat? Hierfür müssen wir hinaus in die Natur und untersuchen, wo und unter welchen Bedingungen karnivore Pflanzen leben.

Hier in Deutschland kommen verschiedene Arten des Sonnentaus (Drosera) und der Fettkräuter (Pinguicula) vor, die alle ihre Beute mit klebrigen Blättern fangen. Man findet sie beispielsweise im Schwarzen Moor in der Rhön sowie in Feuchtgebieten des Harzes oder der Mecklenburgischen Seenplatte. Auch wenn man weltweit schaut, gedeihen die meisten karnivoren Pflanzen in ähnlichen Biotopen. So beschränkt sich das Areal der Venusfliegenfalle auf ein kleines Sumpfgebiet der US-Bundesstaaten North und South Carolina. Andere grüne Fleischfresser leben sogar komplett im Wasser. Solchen Gebieten ist gemeinsam, dass sie über viel Licht und Wasser verfügen – im Boden mangelt es allerdings an Elementen wie Stickstoff oder Phosphor. Wie jeder Hobbygärtner weiß, sind diese Nährstoffe unverzichtbar für das Pflanzenwachstum und daher Hauptbestandteil vieler Dünger. Insekten enthalten wiederum dank ihrer Proteine und ihrer DNA sehr viel Stickstoff und Phosphor. In einer nährstoffarmen Umgebung nutzt somit eine Pflanze, die solche Tiere fangen und verdauen kann, die Fliege quasi als Biodünger. An derartigen Standorten besitzen Fleischfresser daher einen entscheidenden Vorteil gegenüber Konkurrenten, die sich ihre Nährstoffe lediglich aus dem Boden holen können.

Aber wie könnte diese neue Eigenschaft entstanden sein? …

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  • Quellen

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Darwin, C.:Insectenfressende Pflanzen. Aus dem Englischen übersetzt von J. Victor Carus. Schweizerbart, 1876

Fromm, J., Lautner, S.:Electrical signals and their physiological significance in plants. Plant, Cell and Environment 30, 2007

Fukushima, K. et al.:Oriented cell division shapes carnivorous pitcher leaves of Sarracenia purpurea. Nature Communications 6, 2015

Kreuzwieser, J. et al.:The Venus flytrap attracts insects by the release of volatile organic compounds. Journal of Experimental Botany 65, 2014

Kurenda, A. et al.:Insect-damaged Arabidopsis moves like wounded Mimosa pudica. PNAS 116, 2019

Mousavi, S. A. R. et al.:GLUTAMATE RECEPTOR-LIKE genes mediate leaf-to-leaf wound signalling. Nature 500, 2013

Palfalvi, G. et al.:Genomes of the Venus flytrap and close relatives unveil the roots of plant carnivory. Current Biology 30, 2020

Risør, M. W. et al.:Enzymatic and structural characterization of the major endopeptidase in the Venus flytrap digestion fluid. Journal of Biological Chemistry 291, 2016

Scherzer, S. et al.:The Dionaea muscipula ammonium channel DmAMT1 provides NH4+ uptake associated with Venus flytrap's prey digestion. Current Biology 23, 2013

Scherzer, S. et al.:Venus flytrap trigger hairs are micronewton mechano-sensors that can detect small insect prey. Nature Plants 5, 2019

Schulze, W. X. et al.:The protein composition of the digestive fluid from the Venus flytrap sheds light on prey digestion mechanisms. Molecular & Cellular Proteomics 11, 2012

Stuhlman, O. Jr., Darden, E. B.:The action potentials obtained from Venus's-flytrap. Science 111, 1950

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