Weizenkörner können sich mithilfe einer ausgeklügelten Taktik selbstständig in die Erde bohren, hat eine deutsch-israelische Forschergruppe entdeckt: Jedes Korn ist mit zwei langen haarähnlichen Borsten, so genannten Grannen, ausgestattet, die sich abhängig von der Luftfeuchtigkeit beugen und strecken ? ähnlich wie die Beine eines Frosches beim Schwimmen. Diese Bewegung treibt das Korn nach und nach in den Boden. Unterstützt wird der Vortrieb zusätzlich durch feine Härchen an den Grannen, die den Samen wie Widerhaken im Boden festhalten. Vollständig funktionsfähig ist das System allerdings nur bei der wilden Form des Getreides, die kultivierten Varianten haben diese Bohrfähigkeit verloren, so die Wissenschaftler.
Schon in dem Moment, in dem sich ein reifes Korn von der Ähre löst, übernehmen die Grannen die Steuerung: Sie balancieren den Samen während des Fallens so aus, dass er mit der Spitze zuerst auf dem Boden landet und sich möglichst schon dabei ein kleines Stück in die Erde hineinbohrt. Dort beginnen die Borsten dann mit den Schwimmstößen, erklären die Forscher. Tagsüber, wenn die Luft eher trocken ist, biegen sich die beiden Grannen nach außen voneinander weg, und nachts, wenn es kühler und damit auch feuchter wird, krümmen sie sich in die entgegengesetzte Richtung wieder aufeinander zu und strecken sich dabei. Die mit einem quarzähnlichen Material beschichteten widerhakenartigen Härchen an den Grannen verhindern während dieser Streckbewegung, dass das Korn wieder aus der Erde gleitet.
Möglich wird diese schwimmende Bohrbewegung durch eine Art passiven Muskel auf der Rückseite der Grannen, entdeckten die Wissenschaftler auf elektronenmikroskopischen Aufnahmen der Körner. Dort befinden sich Zellulosefasern, die nicht parallel ausgerichtet sind wie auf der Innenseite, sondern zufällig in alle möglichen Richtungen zeigen. Kommen diese Fasern mit Feuchtigkeit in Kontakt, quellen sie auf und nehmen dadurch ein größeres Volumen ein ? und da es auf der Innenseite keine derartige Volumenveränderung gibt, richtet sich die gesamte Granne auf.
Diese Kombination aus Beugen, Strecken und Festhaken ist sehr effektiv, zeigten die Wissenschaftler mithilfe eines Filztuches: Als sie ein Weizenkorn darin einschlugen und anschließend abwechselnd die Luftfeuchtigkeit erhöhten und verringerten, bewegte sich das Korn immer weiter in das Tuch hinein. Die Forscher wollen nun testen, ob sich ein derartiger Mechanismus auch für den Bau künstlicher Muskeln oder Maschinenantriebe eignet. Es sei eine faszinierende Möglichkeit, die Energie der Sonne auf eine einfache Weise in Bewegung umzusetzen, kommentiert Studienleiter Peter Fratzl, Direktor des Potsdamer Max-Planck-Instituts.
Rivka Elbaum (Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, Potsdam) et al.: Science, Bd. 316, S. 884 ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
