Das Zahlengedächtnis der Venusfliegenfalle

Die Venusfliegenfalle ist wohl eine der skurrilsten Pflanzen der Welt, denn um sich in ihrem kargen Lebensraum mit Zusatznährstoffen zu versorgen, besitzt sie zu fangeisenartigen Fallen umgewandelte Blattspitzen. Krabbeln Beutetiere in diese bizarren Strukturen, klappen sie blitzartig zu und zersetzen die Beute anschließend durch Verdauungssäfte. Für das Auslösen sind kleine Sinneshaare in den Fallen verantwortlich, wobei jeweils drei von ihnen auf der rötlichen Innenseite jeder der beiden Klappen sitzen. Um den Mechanismus in Gang zu setzen, muss ein Beutetier diese Auslöser zweimal innerhalb von 30 Sekunden berühren, denn das vermeidet, dass die Organe durch häufige Fehlalarme ermüden. Lässt der zweite Reiz länger auf sich warten, wird das erste Aktionspotential aus dem Kurzzeitgedächtnis der Falle gelöscht, wobei dieses pflanzliche Gedächtnis auf der Ausschüttung von Kalziumionen beruht, die eine Art Uhrenfunktion vermitteln. Wird ein Sinneshaar berührt, breitet sich eine Welle über die gesamte Falle aus, wobei der Reiz zu einer schlagartigen Erhöhung des Kalziumspiegels in den Zellen führt. Nach einer Minute nähert sich der Kalziumgehalt wieder dem Ausgangsniveau an, doch wenn nun im Zeitfenster von 30 Sekunden nach dem ersten Reiz ein zweiter folgt, werden erneut Kalziumionen ausgeschüttet, die zu den bereits vorhandenen hinzukommen. Dadurch wird eine Schwelle überschritten, was kalziumabhängige Prozesse in Gang setzt, die wiederum die Falle zuklappen lassen. Die elektrische Erregung der Fallenzellen wird also in eine Konzentrationserhöhung von Kalzium übersetzt. Damit wird das vorbeiziehende Aktionspotential quasi in den elektrisch erregten Fallenzellen gespeichert. Vereinfacht gesagt, das Kurzzeitgedächtnis und die Fähigkeit, bis zwei zu zählen, beruht auf dieser Kalziumuhr. Aus früheren Untersuchungsergebnissen ist allerdings bekannt, dass die Venusfliegenfalle nicht nur bis zwei, sondern bis fünf zählen kann, denn sie tut dies, wenn das Insekt bereits gefangen ist, sich in der Falle aber noch bewegen kann. Erst wenn das Opfer dadurch erneut die Sinneshaare berührt, werden die weiteren Fressprozesse in Gang gesetzt, wobei ab der fünften elektrischen Erregung Verdauungsenzyme abgegeben werden, um die Beute zu zersetzen, und es werden auch Transportproteine erzeugt, durch die sich die Pflanze die Nährstoffe einverleiben kann.

Literatur

Suda, Hiraku, Mano, Hiroaki, Toyota, Masatsugu, Fukushima, Kenji, Mimura, Tetsuro, Tsutsui, Izuo, Hedrich, Rainer, Tamada, Yosuke & Hasebe, Mitsuyasu (2020). Calcium dynamics during trap closure visualized in transgenic Venus flytrap. Nature Plants, doi:10.1038/s41477-020-00773-1.