Sie ist wohl das skurrilste Gewächs der Welt: Unter den etwa 600 Arten der fleischfressenden Pflanzen hat die Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula) die spektakulärsten Fangorgane hervorgebracht. Um sich in ihrem nährstoffarmen Lebensraum in Nordamerika „lebendige Düngertabletten“ einzuverleiben, besitzt sie zu fangeisenartigen Fallen umgewandelte Blattspitzen. Krabbeln Beutetiere in diese bizarren Strukturen, klappen sie blitzartig zu und zersetzen die Beute anschließend durch Verdauungssäfte.
Die Abläufe, die dem erstaunlichen Fangmechanismus zugrunde liegen, werden bereits seit mehr als 200 Jahren erforscht. Mit dem bloßen Auge ist erkennbar, dass für das Auslösen der Falle kleine Sinneshaare verantwortlich sind. Jeweils drei von ihnen sitzen auf der rötlichen Innenseite jeder der beiden Klappen einer Falle. Bisher ging man davon aus: Ein Beutetier muss diese Auslöser zwei Mal innerhalb von 30 Sekunden berühren, um den Mechanismus in Gang zu setzen. Dies vermeidet, dass die Fallen durch „Fehlalarme“ ausgelöst werden und ermüden.
Pflanzenmäuler im Forscherblick
Frühere Studien haben auch bereits aufgeklärt, was bei dem Prozess auf der physiologischen Ebene passiert. Demnach löst jede Auslenkung eines Sinneshaares einen elektrischen Impuls aus. Der erste stellt die Falle dabei gleichsam scharf, folgt dann innerhalb von 30 Sekunden ein zweites Signal, entlädt sich die Spannung in den Fangblättern und sie bilden das kleine Gefängnis für Fliege, Käfer und Co. Die Studie der Forscher um Ueli Grossniklaus von der Universität Zürich zeigt nun allerdings, dass nicht unbedingt zwei Berührungen nötig sind, um das Zuschnappen auszulösen.
Im Rahmen ihrer Studie haben die Forscher den Schnappmechanismus erneut detailliert untersucht. Dabei kamen feinste Sensoren und präzise Mikrorobotik-Systeme zum Einsatz. Sie erlauben es, die Sinneshaare mit genau definierter Geschwindigkeit auf bestimmte Winkel auszulenken, Kräfte zu messen und die elektrischen Impulse zu erfassen. Die Experimente bestätigten dabei zunächst, dass bei einem vergleichsweise schnellen Beutetier – wie einem Insekt – zwei Berührungen notwendig sind, um die Falle auszulösen. Aus den gewonnenen Daten entwickelten die Forscher anschließend ein Modell, das die Grenzbereiche für Auslenkwinkel und -geschwindigkeit beschreibt, bei denen der Schnappmechanismus in Gang gesetzt wird.
Eine langsame Bewegung sorgt auch für zwei Impulse
„Interessanterweise legte das Modell nahe, dass bei langsamer Auslenkgeschwindigkeit bei nur einer Berührung ebenfalls zwei elektrische Impulse ausgesendet werden und die Falle folglich zuschnappen müsste“, sagt Grossniklaus. Dieser Spur sind die Forscher anschließend experimentell nachgegangen. Sie lenkten dazu ein Sinneshaar langsam aus und erfassten die elektrischen Impulse und das Auslöseverhalten der Falle. So zeigte sich: „Es reicht tatsächlich auch eine einzelne, aber langsame Bewegung eines Sinneshaares aus, um zwei Impulse und damit das Zuschnappen zu verursachen“, sagt Grossniklaus.
