Was Pflanzen wissen

Titel: Was Pflanzen wissen Kostenlos Bücher Online Lesen
Autoren: Daniel Chamovitz

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    IONEN UND AKTIONSPOTENZIALE – WIE NERVEN SIGNALE ÜBERTRAGEN
    Die neurale Kommunikation beruht bei allen Nervenzellen auf demselben Prinzip, nämlich auf der Elektrizität. Der auslösende Reiz startet eine rasche elektrochemische Reaktion der Zelle, die sich am Nerv entlang fortpflanzt. Dieser elektrische Puls trifft auf das Nebenneuron und wandert entlang dieses neuen Neurons weiter und so immer weiter, bis er im Gehirn ankommt. Eine Blockierung des Signals an irgendeiner Stelle kann katastrophal sein wie im Fall einer traumatischen Wirbelsäulenverletzung. Sie unterbricht das Signal und führt dadurch zum Empfindungsverlust für die betroffenen Gliedmaßen.
    Nun sind zwar die Mechanismen, die bei den elektrochemischen Signalen eine Rolle spielen, komplex, aber das zugrundeliegende Prinzip ist einfach. So wie eine Batterie ihre elektrische Ladung unterschiedlichen Elektrolyten in verschiedenen Kammern verdankt, hat eine biologische Zelle eine Ladung, die durch unterschiedliche Konzentrationen verschiedener Salze außerhalb der Zelle zustande kommt. Denn die Atome der Salze sind gelöst und liegen als Ionen, also in geladener Form vor. So befinden sich etwa außerhalb der Zellen mehr Natrium- und innerhalb mehr Kaliumionen. Wird ein Mechanorezeptor aktiviert, weil beispielsweise Ihr Daumen die Leertaste einer Tastatur berührt, öffnen sich in der Nähe des Kontaktpunktes spezielle Kanäle in der Zellmembran, die Natriumionen in die Zelle einlassen. Das verändert die elektrische Ladung der Zelle, was wiederum zur Öffnung weiterer Kanäle führt und den Natriumfluss erhöht. Ergebnis ist eine schnelle deutliche Ladungsänderung der Zelle: Die Zelle feuert einen kurzen Spannungsstoß ab. Dieses »Aktionspotenzial« pflanzt sich am Nerv entlang fort – wie eine Welle, die sich im Meer ausbreitet.
    Am Ende des Neurons, an der Verbindungsstelle zum nächsten Neuron, bewirkt das Aktionspotenzial eine schnelle Erhöhung der Konzentration eines weiteren Ions, nämlich Calcium. Der Calciumanstieg ist notwendig, damit das aktive Neuron Neurotransmitter ausschüttet, die dann vom nächsten Neuron in Empfang genommen werden. Neurotransmitter, die sich an das nächste Neuron binden, initiieren dort neue Wellen von Aktionspotenzialen. Diese kurzzeitigen Spannungsspitzen der elektrischen Aktivität sind beispielhaft für die Art und Weise, wie Nerven kommunizieren, sei es von einem Rezeptor zum Gehirn oder vom Gehirn zu einem Muskel, um eine Bewegung auszulösen. Die allgegenwärtigen Monitore für die Herzleistung von Patienten in Krankenhäusern bilden diese Art von elektrischer Aktivität ab, da sie in Beziehung zur Herzfunktion steht – eine Spannungsspitze, gefolgt von einer Erholungsphase, ein Ablauf, der sich unablässig wiederholt. Mechanosensorische Neuronen schicken ähnliche Spannungsspitzen an das Gehirn, und die Frequenz der Spitzen teilt die Stärke des Reizes mit.
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    Ein biologisch anderes Phänomen als Berührung ist Schmerz. Schmerz entsteht nicht einfach nur durch eine Steigerung der Signale, die von unseren Berührungsrezeptoren ausgehen. Unsere Haut enthält unterschiedliche Rezeptoren für verschiedene Arten von Berührung, besitzt aber auch einzigartige neuronale Rezeptoren für verschiedene Arten von Schmerz. Schmerzrezeptoren (auch Nozirezeptoren oder Nozizeptoren) erfordern weitaus stärkere Reize, ehe sie Aktionspotenziale ans Gehirn schicken. Ibuprofen, Paracetamol oder andere Schmerzmittel wirken, weil sie speziell die Signale dämpfen oder unterbinden, die von den Schmerzrezeptoren kommen, nicht aber die von den Berührungsrezeptoren.
    Der menschliche Tastsinn ist also eine Kombination von Aktionen in zwei verschiedenen Körperregionen – in den Zellen, die den Druck spüren und in ein elektrochemisches Signal verwandeln, sowie im Gehirn, das dieses elektrochemische Signal zu bestimmten Gefühlen verarbeitet und eine Reaktion einleitet. Und was geschieht in Pflanzen? Haben auch sie Mechanorezeptoren?
Die Venusfliegenfalle
    Die Venusfliegenfalle *8 (lateinischer Name: Dionaea muscipula ), ist ein Beispiel für eine Pflanze, die auf Berührung reagiert. Sie wächst in den Sümpfen von North und South Carolina, wo der Erde Stickstoff und Phosphor fehlen. Um in einer Umwelt mit einem so mageren Nahrungsangebot zu überleben, hat Dionaea die erstaunliche Fähigkeit entwickelt, ihre Nahrung nicht nur aus dem Licht, sondern auch aus Insekten zu gewinnen – und aus kleinen