Haben wir das Wesen der Pflanzen verkannt?

Dr. Dieter Volkmann forscht seit dreißig Jahren an der Zellbiologie der Pflanzen. Er und seine Kollegen wollen wissen wie Pflanzen ihre Umwelt wahrnehmen, Umweltfaktoren verarbeiten und auf sie reagieren. Aber das ist noch nicht alles – Pflanzen kommunizieren untereinander und man kann sogar von einer Art Intelligenz unter Pflanzen sprechen. Sie nehmen ihre Umwelt wahr und reagieren auf verschiedenste Faktoren. Forscher entdeckten in Pflanzen sogar eine Molekülgruppe die auf Nerven und Muskeln hinweisen, welche die Pflanzen eigentlich garnicht haben dürften ...

Haben wir die Pflanzen verkannt und unterschätzt?

Interview mit Dr. Dieter Volkmann zum Wesen der Pflanzen

Tim von Lindenau: Dr. Volkmann, erzählen Sie uns doch kurz in welchem Gebiet sie genau tätig sind und wo die Schwerpunkte Ihrer derzeitigen Forschung liegen.
Dr. Dieter Volkmann: Biologie der Pflanzen (Plant Biology), speziell Zellbiologie der Pflanzen
Wir wollen wissen, wie Pflanzen ihre Umwelt wahrnehmen, Umweltfaktoren verarbeiten und darauf reagieren und damit ihre Stanortbedingungen verbessern. Speziell interessierende Faktoren sind die Schwerkraft zur Orientierung im Raum, mechanische Faktoren zur Erkundung der Bodenbeschaffenheit und Licht für eine optimale Photosyntheseleistung.
Tim von Lindenau: Das Pflanzen untereinander verschiedene Möglichkeiten der Kommunikation entwickelt haben ist mittlerweile bekannt. Welche sind die grundlegenden Kommunikationsformen?
Dr. Dieter Volkmann: Hier ist zunächst zwischen oberirdischem und unterirdischem Bereich zu unterscheiden. Kaum jemand macht sich klar, dass sich der erheblich größere Teil einer Pflanze unter der Erde befindet. Der oberirdische Bereich (Spross) kommuniziert über gasförmige Moleküle mit seiner Umwelt, der unterirdische über wasserlösliche, aber auch gasförmige. Ebenso wichtig ist aber auch die Kommunikation innerhalb der Pflanze, insbesondere zwischen oberem und unterem Bereich. Der riesige Wurzelbereich, oftmals erweitert durch Pilze, erhält Signale aus Spross und Blättern, der oberirdische Bereich wiederum Signale aus dem Wurzelsystem. Diese innerpflanzliche Kommunikation läuft über wasserlösliche und gasförmige Moleküle ab. Inzwischen sind wir der Meinung, dass auch elektrische Signale (Aktionspotentiale) dazu beitragen, die eine größere Geschwindigkeit der Ausbreitung besitzen.
Tim von Lindenau: In der Volkskunde gibt es verschiedene Berichte, wie Menschen mit Pflanzen in Kontakt traten. Für Geistige verschiedener Naturvölker ist dieser Kontakt alltäglich. Gibt es Erklärungen oder Beispielmöglichkeiten wie sich der Mensch mit einer Pflanze austauschen kann?
Dr. Dieter Volkmann: Hier fällt mir die Antwort schon recht schwer. Natürlich bedeutet die Liebe zu einer Pflanze immer auch besondere Hinwendung und Pflege, und die Pflanze wird diese Fürsorge mit besonders gutem Wachstum, schöner Blüte etc. beantworten. Inwieweit damit eine Kontaktaufnahme verbunden ist vermag ich nicht zu sagen. Beweise im Sinne unseres Wissenschaftsbegriffs, der da lautet „nur reproduzierbare, statistisch abgesicherte und durch Kontrollen belegte Ergebnisse“ sind wissenschaftlich wertvoll, kann ich nicht anführen.
Tim von Lindenau: Wenn sich der Mensch mit einer Pflanze austauschen kann, so muss die Pflanze über eine Art von Intelligenz verfügen. Auch beim Menschen gehen umstrittene Neurophysiker von einem Bewusstsein außerhalb des Körpers aus. Könnte dies auch auf Pflanzen zutreffen, bzw, kann man bei Pflanzen Energien außerhalb ihres Festkörpers messen?
Dr. Dieter Volkmann: Dem widerspricht nicht eine mögliche Intelligenz der Pflanze, was natürlich wiederum von der Definition von Intelligenz abhängt oder besser von einer Reihe von Kriterien, die erfüllt sein müssen, wenn wir von Intelligenz sprechen. Solche Kriterien wären: Anpassungsfähigkeit durch Lernen, Gedächtnis, Entscheidungsfähigkeit, Voraussicht. Hierfür gibt es diskussionsfähige Beispiele aus dem Bereich der Samenruhe, der Zuckerproduktion und des Blühbeginns. Alle Beispiele sind komplex und erfordern längere Erklärungen.
Tim von Lindenau: Gerüchte besagen das pflanzliche Kommunikation mit Geräten messbar ist, bzw, dass Pflanzen auf visuelle und klangliche Einflüsse ihrer Umwelt reagieren. Wie können wir uns das vorstellen?
Dr. Dieter Volkmann: Die Kommunikation von Pflanzen mit Pflanzen, aber auch mit ihren Bestäubern, im Wesentlichen Insekten, aber auch Vögel und andere Tiere, sind natürlich objektiv messbar. Man benötigt dafür z.B. Gas- oder UV-Detektoren. Schwieriger wird es wieder für den Nachweis zwischen Pflanze und Mensch. Aber konstruieren wir doch ein Beispiel: Ein Kirschbaum lockt mit seinen Früchten (Farbe, Süße, Saft). Sie werden von einem Menschen verzehrt, ein Kern (entspricht dem Samen) wird verschluckt und an einem völlig anderen Ort wieder ausgeschieden, wo ein Kirschbaum wachsen kann. Wer manipuliert wen unter dem Gesichtspunkt der Verbreitung, Arealerweiterung etc. Hierzu ist das Buch „The Botany of Desire: A Plant’s Eye View“ of the World“ von Michael Pollan mit vier Beispielen hochinteressant.
Tim von Lindenau: Gibt es Möglichkeiten durch die eine Pflanze auf Akkustik reagiert?
Dr. Dieter Volkmann: Dieser Umweltfaktor wurde bisher bei Pflanzen kaum untersucht. Erste Ergebnisse unseres Kollegen Professor Mancuso in Florenz zeigen Antworten von Pflanzen auf bestimmte Frequenzen, bevorzugt sind niedrige Frequenzen zwischen 100 und 200 Hertz (Anzahl der Schwingungen pro Sekunde).
Tim von Lindenau: Schon in der Volkskunde erzählt man von einer verlangsamten Zeit in der Welt der Pflanzen, wonach eine Stunde in ihrer Welt ein vielfaches in unserer Welt ausmacht. Gibt es dazu wissenschaftliche Belege oder Beispiele?
Dr. Dieter Volkmann: Der Zeitfaktor ist sicher ein entscheidender Punkt, der allerdings auch zusammenhängt mit der Ortsgebundenheit der Pflanzen. Pflanzen können nicht fliehen vor Fraßfeinden, schlechten Wetterbedingungen etc. Sie haben nachhaltigere und langsamere Mechanismen zum Überleben entwickelt. Elektrische Signale, die wir auf der Ebene von Zellen messen, sind schon langsamer als bei Tieren (Faktor hundert bis tausend) im Prinzip aber auch wieder nicht, wenn die schnellsten Signale bei Tieren im Bereich von Millisekunden liegen, bei Pflanzen im Bereich von Bruchteilen von Sekunden. Wenn Sie in Zeitraffung die Bewegungen einer Wurzel aufzeichnen, so sehen Sie einen „Wurm kriechen“. Ein Baum
wächst ein Leben lang, schlägt neu aus, bildet unterirdisch Wildlinge und erweitert damit sein Areal. Der Mensch schrumpft irgendwann, sein „Rückbau“ beginnt spätestens ab 30.
Tim von Lindenau:Was war die außergewöhnlichste Entdeckung Ihrer Forschung?
Dr. Dieter Volkmann: Entdeckung ist ein großes Wort. Selten ist ein Einzelner oder auch nur die zugehörige Arbeitsgruppe daran beteiligt. Wir haben einen nicht ganz unwichtigen Beitrag zu einer Molekülgruppe geleistet, die ein Cytoskelett (ein Skelett innerhalb der Zellen) aufbaut. Die Moleküle waren seit langem (mehr als 30 Jahre) schon aus den Muskeln von Mensch und Tier bekannt. Da Pflanzen aber keine Muskeln besitzen, durften sie auch diese Moleküle nicht haben, war die Argumentation vieler Botaniker. Wir begannen vor mehr als 20 Jahren mit der Aufklärung dieser Moleküle bei den Pflanzen, ebenso wie wir heute versuchen, neuronale Strukturen und Moleküle der Pflanzen (Plant Neurobiology) nachzuweisen, wiederum gegen das Argument, dass Pflanzen doch keine Nerven besitzen.
Tim von Lindenau: Ist das Cytoskelett denn von einem Nervensystem abhängig und haben Sie Anhaltspunkte für neuronale Strukturen finden können?
Dr. Dieter Volkmann: Cytoskelett (CS) und Nervensystem (NS) stehen in engem Zusammenhang. Das CS transportiert innerhalb der oft langen Nervenzellen schnell Substanzen, die in Vesikeln (kleine Bläschen) verpackt sind und am Zellende (Kontaktstellen = Synapsen) auf die nächste Nervenzelle übertragen werden (chemische Synapsen! es gibt auch elektrische Synapsen). In Pflanzen finden wir solche Kontaktstellen ebenfalls, wir finden dort Moleküle, die in den tierischen Synapsen an die Weiterleitung der Substanzen (Botenstoffe = Transmitter) beteiligt sind und das CS. Es sind also in Pflanzen entsprechenden Molekülen in den entsprechende Strukturen vorhanden.
Tim von Lindenau: Der Mensch glaubt das er die Höchste Stufe der Evolution erklommen hat, obwohl er noch lange nicht alle Geheimnisse der Erde aufdecken konnte. Was kann man der Menschheit entgegen bringen, um sie faktisch auf den Boden der Realität zu bringen?
Dr. Dieter Volkmann: Die „Krone der Schöpfung“ muss erkennen, dass Pflanzen extrem anpassungsfähig sind, komplexe Mechanismen zur Verbreitung und Arealerweiterung entwickelt haben, die ebenso effektiv sind, wie die von Menschen und Tieren, vielfach sogar komplexer und effektiver. „Der Mensch mache sich die Erde untertan“ ist schlichtweg ein Übersetzungsfehler aus der Bibel, hatte aber schreckliche Folgen, insbesondere innerhalb der Spezies Mensch.
Tim von Lindenau: Wie würden Sie die Aussage: „Der Mensch mache sich die Erde untertan“ deuten, bzw wo liegt Ihrer Meinung nach der Fehler in der Übersetzung?
Dr. Dieter Volkmann: Nach Diskussion mit bibelfesten Personen lautet die korrekte Übersetzung aus dem Hebräischen: Der Mensch übernehme Verantwortung für die anderen Lebewesen.
Tim von Lindenau: Glauben Sie persönlich an die Intelligenz der Pflanzen?
Dr. Dieter Volkmann: Unter Berücksichtigung gewisser Kriterien (siehe 4.) darf man sicher von Intelligenz bei Pflanzen sprechen, bisher sicher nicht von Schmerzempfindung, Bewusstsein etc. Hier ist wiederum ein Buch zu empfehlen: Intelligente Zellen von Bruce Lipton.
Tim von Lindenau: Sie sagen: „ bisher sicher nicht von Schmerzempfindung, Bewusstsein ...“ Gibt es unerwiesene Thesen, die auf ein Bewusstsein hinweisen?
Dr. Dieter Volkmann: Nein! Für Bewusstsein gibt es keinen Hinweis. Wir diskutieren das Problem z.Z. mit Philosophen, Anthropologen etc. Aber selbst derartige Diskussionen waren bisher undenkbar, sind neu und anregend. In die Verfassung der Schweiz soll die Würde der Pflanze ja aufgenommen werden (siehe letztes PM Heft).
Tim von Lindenau: Kann man elektrische Nervenaktivitaet in Pflanzen nachweisen? Gibt es so etwas wie ein Pflanzen-EEG?
Dr. Dieter Volkmann: Ja, solche Nachweise kann man führen und das Resultat entspricht etwa einem EEG. Meine Kollegen, Mancuso in Florenz und Baluska in Bonn, haben mit Hilfe von MEA (multi electrode array) sehr unterschiedliche elektrische Muster gefunden, je nachdem welche Region der Maiswurzel sie aussuchten (siehe dritte Referenz). Dabei waren die stärksten Aktivitäten genau in der Region zu messen, wo wir für das koordinierende System der Pflanze erwarten würden aufgrund der ausgeprägten Zellbiologie, d.h. Häufung von synaptischen Strukturen und Prozessen, wie hohe Zahl von Vesikeln, Moleküle wie Synaptotagmin und Aktomyosin, und Membranrezyklierung in Form von Exo- und Endocytose.
Tim von Lindenau: Wenn ja, ist diese Aktivitaet mit der in tierischen Nervensystemen, sagen wir bei Ringelwuermern oder Insekten vergleichbar? Gibt es grundlegende Unterschiede?
Dr. Dieter Volkmann: Im Prinzip finden Aktivitäten unter Beteiligung der genannten Strukturen, Moleküle und Prozesse in allen Organismen am synaptischen Spalt (chemische Synapsen) statt. Der Unterschied dürfte so riesig nicht sein, aber wir wissen natürlich noch viel zu wenig darüber.
Tim von Lindenau: Welche Funktion erfuellt Ihrer Meinung nach ein Nervensystem in Pflanzen?
Dr. Dieter Volkmann: Wir sollten nicht von einem Nervensystem der Pflanzen sprechen (mindestens noch nicht)! Wir gehen davon aus, dass Pflanzen ein dezentrales System besitzen, das die Aufnahme von und Antwort auf Umweltfaktoren koordiniert, insbesondere zwischen dem oberiridischen und unteriridischen Bereich der Pflanze.