Planten kunnen zien wanneer aanraking begint en stopt

Zelfs zonder zenuwen kunnen planten voelen wanneer iets hen aanraakt en wanneer ze het loslaten, zo blijkt uit een studie van de Universiteit van Washington.

In één reeks experimenten reageerden individuele plantencellen op de aanraking van een zeer dunne glazen staaf door langzame golven van calciumsignalen naar andere plantencellen te sturen, en toen die druk werd opgeheven, stuurden ze veel snellere golven. Hoewel wetenschappers wisten dat planten kunnen reageren op aanraking, toont deze studie aan dat plantencellen verschillende signalen afgeven wanneer aanraking begint en eindigt.

“Het is verbazingwekkend hoe gevoelig plantencellen zijn – dat ze kunnen onderscheiden wanneer iets hen aanraakt. Ze voelen de druk en wanneer het wordt losgelaten, voelen ze de drukval”, zegt Michael Knoblauch, WSU-professor biologische wetenschappen en senior auteur van de studie in het tijdschrift Natuur Planten. “Het is verbazingwekkend dat planten dit op een heel andere manier kunnen dan dieren, zonder zenuwcellen en op een heel goed niveau.”

Knoblauch en zijn collega’s voerden in totaal 84 experimenten uit op 12 planten met zandrakkers en tabaksplanten die speciaal waren veredeld met calciumsensoren, een relatief nieuwe technologie. Nadat ze stukjes van deze planten onder een microscoop hadden geplaatst, brachten ze een lichte aanraking aan op individuele plantencellen met een microsonde, in wezen een klein glazen staafje ter grootte van een mensenhaar. Ze zagen veel complexe reacties, afhankelijk van de kracht en duur van de aanraking, maar het verschil tussen aangeraakt worden en verwijderd worden was duidelijk.

Binnen 30 seconden na het aanraken van een cel zagen de onderzoekers langzame golven van calciumionen, cytosolisch calcium genaamd, van die cel door naburige plantencellen reizen, die ongeveer drie tot vijf minuten duurden. Verwijdering van de aanraking toonde een bijna onmiddellijke reeks snellere golven die binnen een minuut verdwenen.

De auteurs geloven dat deze golven waarschijnlijk te wijten zijn aan de drukverandering in de cel. In tegenstelling tot dierlijke cellen met doorlaatbare membranen, hebben plantencellen ook sterke celwanden die niet gemakkelijk kunnen worden doorbroken, dus slechts een lichte aanraking verhoogt tijdelijk de druk in een plantencel.

De onderzoekers testten de druktheorie mechanisch door een kleine glazen capillaire druksonde in een plantencel te steken. Het verhogen en verlagen van de druk in de cel resulteerde in calciumgolven die vergelijkbaar zijn met die veroorzaakt door het starten en stoppen van een aanraking.

“Mensen en dieren voelen aanraking door sensorische cellen. Het mechanisme in planten lijkt te zijn door deze toename of afname van interne cellulaire druk, ” zei Knoblauch. “En het maakt niet uit welke cel het is. Wij mensen hebben misschien zenuwcellen nodig, maar in planten kan elke cel op het oppervlak dat doen.”

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat wanneer een plaag zoals een rups een plantenblad bijt, dit de afweerreacties van de plant kan activeren, zoals het vrijkomen van chemicaliën die de bladeren minder smakelijk of zelfs giftig maken voor de plaag. Een eerdere studie onthulde ook dat het borstelen van een plant calciumgolven veroorzaakt die verschillende genen activeren.

De huidige studie was in staat om de calciumgolven te onderscheiden tussen aanraking en verwijdering, maar hoe de genen van de plant precies op deze signalen reageren, valt nog te bezien. Met nieuwe technologieën zoals de calciumsensoren die in deze studie worden gebruikt, kunnen wetenschappers dat mysterie beginnen te ontrafelen, zei Knoblauch.

“In toekomstige studies moeten we het signaal op een andere manier activeren dan eerder is gedaan om te weten welk signaal, als je het aanraakt of loslaat, de stroomafwaartse gebeurtenissen activeert,” zei hij.