Die Venusfliegenfalle zählt zu den beeindruckendsten Jägern der Natur. Sie lockt Insekten mit dem betörenden Geruch von Nektar und schnappt sie mit ihren mundförmigen Blättern blitzschnell zu.

Jahrzehnte altes Rätsel gelöst

Wissenschaftler haben nun den Mechanismus enthüllt, der es der fleischfressenden Pflanze ermöglicht, so schnell zu reagieren. Damit ist ein Problem gelöst, das Charles Darwin und viele Forscher nach ihm beschäftigte.

Zellweichung löst Schnappmechanismus aus

In einer komplexen Reihe von Experimenten fanden Forscher heraus, dass eine haarschwere Auslösung die Zellen auf der äußeren Blattoberfläche weich werden lässt. Dies veranlasst die Fliegenfalle innerhalb einer Sekunde nach dem Auftreffen eines Insekts, sich zu schließen.

„Als Darwin sah, wie diese Pflanzen so schnell bewegen, war er davon überzeugt, dass sie einen Muskel im Inneren hätten. Doch Pflanzen haben weder Muskeln noch Nerven“, sagte Dr. Yoël Forterre, Physiker am französischen Nationalzentrum für wissenschaftliche Forschung (CNRS) und an der Aix-Marseille-Universität. „Für mehr als ein Jahrhundert gab es viele Hypothesen. Es ist sehr überraschend, dass Pflanzenzellen ihre mechanischen Eigenschaften so schnell verändern können.“

Ein zentraler Herausforderung, so Forterre, war es, die physischen Eigenschaften eines so fein abgestimmten Systems zu messen, das sich unglaublich schnell bewegt. „Sobald du es störst, schließt es sich“, sagte er. „Wenn du es versehentlich mit einer Tropfen Wasser schließt, wird es sich schließen und am nächsten Tag wieder öffnen. Wenn es ein Insekt fängt, muss es es verdauen und den Skelett zerstören, was mehrere Wochen dauert.“

Neue Techniken in der Forschung

Forterre und seine Kollegen führten eine Reihe von Experimenten durch, bei denen die Blätter der Pflanze mit Zahnarztkleber vorsichtig fixiert wurden. Damit konnte der Schnappmechanismus ausgelöst werden, ohne dass sich die Falle bewegte. Venusfliegenfallen haben normalerweise drei Auslösehaare auf jeder Lappen der Falle. Frühere Arbeiten zeigten, dass das Biegen dieser Haare innerhalb von einem Zehntel einer Sekunde ein elektrisches Signal auf beiden Seiten der Falle auslöst.

Die neueste Forschung verwendete ein Gerät namens Nanoindenter, eine Metallspitze, um die äußere Blattoberfläche anzuregen und den Druck zu messen. „Das gibt dir das gleiche Gefühl der Steifheit, als würdest du mit dem Finger in einen Luftballon stoßen“, sagte Forterre.

Dies zeigte, dass sich die äußere Blattoberfläche unmittelbar nach der Aktivierung der Falle weicher machte. Messungen der Blatttopologie zeigten, dass dies auf eine erhöhte Flexibilität der Zellen zurückging, nicht auf eine Entlüftung durch Wasserbewegung innerhalb der Blätter, was bislang die führende Hypothese war. Der Mechanismus ist vergleichbar mit dem, wie ein kugelförmiges Gummispielzeug spontan umklappt, wenn es auf eine Oberfläche gestellt wird.

„Ich kenne keine anderen Pflanzen mit dieser Art von sehr schnellen Veränderungen der mechanischen Eigenschaften der Zellen“, sagte Forterre.

Forterre wurde erstmals von der Mechanik der Venusfliegenfalle fasziniert, als ein ehemaliger Kollege eine in das Labor brachte. „Als Physiker dachte ich, wir sollten den Antrieb, die Kräfte verstehen“, sagte er. „Ich war seit 20 Jahren von diesem Thema besessen.“

Er fügte hinzu: „Pflanzen sind einfach unglaublich. Es macht dir bewusst, wie alle Pflanzen ihre Umgebung wahrnehmen, Informationen übertragen, reagieren, sich verteidigen und sich ernähren.“

Die Erkenntnisse wurden in der Zeitschrift Science veröffentlicht.