Die Venusfliegenfalle kann in den nährstoffarmen Sümpfen von Nord- und Süd-Carolina überleben, weil sie den Mangel an Stickstoff, Phosphat und Mineralien durch das Fangen und Verzehren kleiner Tiere ausgleicht.
An ihrem Standort im Sumpf ist die fleischfressende Pflanze oft nicht zu erkennen, weil sie von Gras überwachsen wird. Im Sommer vertrocknet das Gras. Dann kann es durch die für Nord-Carolina typischen häufigen Blitzgewitter in Brand geraten – für die Venusfliegenfalle ist das eine gefährliche Situation.
Wie schützt die Pflanze ihre überlebenswichtigen Klappfallen und Sinneshaare vor Feuer? Das haben die Biophysiker Professor Rainer Hedrich und Dr. Shouguang Huang von der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg herausgefunden.
Hitzesensor springt bei 37 und 55 Grad Celsius an
Das Fangorgan der Venusfliegenfalle besteht aus zwei Blatthälften. Dr. Shouguang Huang brachte die Außenseite der einen Fallenhälfte mit einen Peltier-Element in Kontakt – mit diesem elektrothermischen Wandler konnte er durch geregelte Stromzufuhr gezielt verschiedene Temperaturen an der Falle einstellen.
Dabei stellte er fest, dass beim Überschreiten einer lokalen Blatttemperatur von 37 Grad Celsius der aufgeheizte Bereich der Falle einen elektrischen Impuls hervorbringt, ein Aktionspotential, das sich über beide Fallenhälften ausbreitet. „Bei einer weiteren Temperaturerhöhung auf 55 Grad Celsius wurde eine zweites Aktionspotential ausgelöst und die Falle schnappte zu“, so Shouguang.
Die Reaktion der Falle bei 37 und 55 Grad Celsius setzte aber nur ein, wenn die Temperaturen sprunghaft erhöht wurden, wie bei einer schnellen Hitzewelle. Stieg die Temperatur wie an heißen Sommertagen nur langsam an, reagierten die Fallen nicht.
„Im Gegensatz zum Menschen springt der Hitzesensor der fleischfressenden Pflanze nicht beim Überschreiten der Körpertemperatur an, sondern er reagiert auf die Geschwindigkeit der Temperaturänderung“, so Hedrich.
Indem die Fliegenfalle den Temperaturanstieg auf ihrer Oberfläche misst und ihre Fallen in einem Bruchteil einer Sekunde zuklappt, bleiben ihre Sinneshaare vor Verbrennungen geschützt. Der feuchte Sumpfboden schützt sie zusätzlich vor zu großer Hitze und Verbrennungen. So kann sie nach einem Feuer die Jagd auf tierische Nahrung fortsetzen.
Der Hitzesensor sitzt in den Sinneshaaren
Jede Fallenhälfte besitzt drei Sinneshaare, die hochempfindlich auf Berührungen ansprechen und Aktionspotentiale erzeugen. Die Aktionspotentiale entstehen an der Basis der Haare. Dort lassen Ionenkanäle, die durch Berührung aktivierbar sind, Kalziumionen in die Zellen einströmen. Dieses Kalziumsignal ist der Auslöser und zugleich fester Bestandteil eines Aktionspotentials. Hitzesprünge bewirken in den Sinneshaaren die gleichen kalziumabhängigen elektrischen Ereignisse wie Berührungen.
„Um das Kalziumsignal zu verfolgen, haben wir Fliegenfallen genutzt, die einen genetisch kodierten Kalziumsensor in sich tragen“, so Hedrich. Bei einer Erhöhung des zellulären Kalziumspiegels beginnt dieser Sensor zu fluoreszieren. […] „Das zeigt, dass die Haare als Berührungs- und Hitzesensoren zugleich operieren“, folgert Hedrich.
Quelle (nach Angaben von): Julius-Maximilians-Universität Würzburg (22.08.2023). „Hitzesensor schützt die Venus-Fliegenfalle vor Feuer“. Im Internet: Hitzesensor schützt die Venus-Fliegenfalle vor Feuer - Universität Würzburg (uni-wuerzburg.de). (18.09.2023)
(baa)
