NZZ Folio 02/03 - Thema: Haushalt   Inhaltsverzeichnis

Von Tieren -- Wenn der Maniok die Wespe um Hilfe ruft

© Wildlife
Der Monarchfalter nutzt pflanzliche Giftwaffen für seine eigene Verteidigung. Linktext
Von Herbert Cerutti
UNSER BILD der Lebewesen ist geprägt von Bewegung, vom Schwirren der Bienen, vom Galopp der Pferde, vom Wasserballett der Delphine. Neben solcher Dynamik stehen die Gräser, Sträucher und Bäume eher hilflos im Land. Wer immer Lust auf ein Blümchen hat, kann sich sorglos daran vergreifen. Meint man.

Aber weit gefehlt. Im Laufe der Jahrmillionen haben die Pflanzen sehr wohl gelernt, sich gegen Feinde zu wehren. Und da die grünen Kreaturen bei Gefahr nicht davonlaufen können, haben sie sich allerhand Abschreckendes einfallen lassen.
Da gibt es einmal die mechanische Waffe: Durch abweisende Oberflächen strukturen von Stengeln und Blättern werden Pflanzenfresser, von der Zikade bis zum Elefanten, ferngehalten. Mit Dornen wehren sich die Rosen, mit Stacheln die Kakteen. Und ein dichtes Haarkleid schützt manches Kraut vor Insektenfrass. Bei der Brennnessel kombinieren Drüsenhaare den mechanischen Schutz mit einer chemischen Waffe.

Die Pflanze kann die Abwehr aber auch in den Magen des Konsumenten verlegen, indem sie ihre Zellwände mit verdauungshemmenden Substanzen ausrüstet. So bestehen die meisten Pflanzen zum grossen Teil aus Zellulose oder anderen Polysacchariden, die für Allesfresser und Fleischfresser schwer- bis unverdaulich sind. Die für die Verholzung von pflanzlichem Gewebe verantwortlichen Lignine und die als Verstärkung in die Wand von Gräsern eingebaute Kieselsäure sind weitere Verdauungshürden.

Wo sich die Pflanze, wie bei austreibenden Knospen, jungen Blättern oder unreifen Früchten, nicht durch schwer verdauliche Barrieren schützen kann, werden oftmals Gifte synthetisiert. Alkaloide wie Nikotin, Koffein oder Kokain stören das Wachstum von Insekten. Akazien, Rosengewächse und Korbblütler wehren sich mit Blausäure, die im Tier die Zellatmung blockiert. Die Pflanzen koppeln die Blausäure an andere Moleküle, wobei das Gift, nach dem Tretminenprinzip, erst freigesetzt wird, wenn das Pflanzengewebe beim Fressen zerkleinert wird.

Pflanzen manipulieren die Fauna auch für das Fortpflanzungsgeschäft. So ist Honiglecken nur Mittel zum Zweck der Bestäubung, indem die Insekten bei der Fresstour von Blüte zu Blüte immer auch Pollen angehängt bekommen. Später, beim Geniessen der süssen Früchte, sind die Vögel und Säuger wiederum Lakaien, die helfen, dass die Samenkinder von der festsitzenden Pflanze weg in die weite Welt kommen. Damit die Tiere beizeiten merken, wo es etwas zu futtern gibt, verströmen Blumen und Früchte verlockende Düfte, die je nach Zielpub likum wie Rosen oder wie Kadaver riechen.
Solche Verführung wird zuweilen weiter perfektioniert, indem gewisse Früchte verdauungsfördernde Stoffe enthalten, damit die Samen nicht allzu lange im Tierdarm bleiben. Auch enthalten manche Tropenfrüchte neben dem Fruchtzucker noch spezielle Süssverstärker, damit besonders viele Früchte konsumiert werden.

Eine Frucht soll aber erst gefressen werden, wenn sie und ihre Samen reif sind. Deshalb muss die unreife Frucht unangenehm schmecken, was etwa durch viel Säure, Tannine oder Alkaloide erreicht wird. Diese Geschmacksverderber werden während des Heranreifens der Frucht sukzessive abgebaut. Indem Tannine wie natürliche Konservierungsmittel wirken, verhindern sie ausserdem, dass Pilze und Bakterien die Frucht vorzeitig verfaulen lassen.

Natürlich (im Sinne des Wortes) haben Tiere gelernt, wie sie das pflanzliche Abwehrdispositiv austricksen können. Um Zellulose, Pektin und Lignin nutzen zu können, beherbergen die Wiederkäuer in ihrem Pansen spezielle Bakterien und Pilze als Verdauungshelfer. Auch etliche Insekten wissen mit Zellulose umzugehen, indem sie als Vorverdauer ebenfalls Mikroorganismen rekrutieren. So verteilen Borkenkäfer in den Frassgängen erst holzaufschliessende Pilze, bevor sie sich ans zerstörerische Werk machen. Termiten kultivieren im unterirdischen Bau für solche biochemische Basisarbeit ausgedehnte Pilzgärten.

Auch gegen die pflanzlichen Giftwaffen haben zahlreiche Insekten und Wirbeltiere im Laufe der Evolution Entgiftungsmechanismen entwickelt. Im Darm oder in den Leberzellen bilden die Pflanzenfresser mischfunktionelle Oxidasen (MFO), Enzyme, die Toxine entgiften können. Diese Schutz enzyme sind sehr unspezifisch, so dass das Tier mit einer breiten Auswahl von Pflanzengiften fertig werden kann, was das Nahrungsspektrum enorm vergrössert.
Die MFO können sich sogar an neuartige Gifte anpassen, was Insekten ermöglicht, auch synthetische Insektizide zu verkraften. So gibt es Stämme der Stubenfliege, die DDT zu weit weniger giftigen Kelthanen umwandeln können. Die MFO müssen allerdings ein neues Gift erst kennenlernen. Die Raupe des Eulenfalters etwa kaut an einem unvertrauten Blatt und hält dann einige Minuten lang inne. Erst nach dieser molekularbiologischen Akklimatisation wird tüchtig gefressen.

Manche Tiere können ein für sie be stimmtes Gift sogar konsumieren, ohne Schaden zu nehmen, und in den Dienst der eigenen Kampftechnik stellen. Die Raupen des Monarchfalters fressen die Blätter von Schwalbenwurz gewächsen und nehmen dabei toxische Herzglykoside auf. Das Gift wird von der Raupe gespeichert und ist später auch noch im Körper des Falters präsent. Verspeist nun ein naiver Vogel den aufmunitionierten Monarchen, lässt ihn der widerliche Geschmack erbrechen. Dies nützt zwar dem gefressenen Insekt selber nicht mehr viel. Aber von nun an wird der Vogel alles meiden, was wie ein Monarchfalter aussieht.

Und die Rüstungsspirale in der Natur dreht sich weiter und weiter. Das Bereitstellen der Abwehrgifte ist für die Pflanze nicht gratis und geht auf Kosten des Wachstums und der Fortpflanzungskraft. Deshalb kann es bei eher seltenen Angriffen sinnvoll sein, die Abwehrstoffe erst dann zu bilden, wenn sie auch tatsächlich benötigt werden.

So reagieren Tabakpflanzen, sobald Raupen des Tabakschwärmers an einem Blatt zu nagen beginnen, mit der verstärkten Synthese von Nikotin. Das Nervengift wird in den Wurzeln produziert und innert Stunden zu allen Blättern der Pflanze transportiert. Zwar hat die Raupe in der Zwischenzeit lokal einigen Schaden angerichtet. Die restliche Pflanze ist nun aber durch eine besonders hohe Nikotinkonzentration geschützt.

Anfang der achtziger Jahre fanden Biologen Hinweise dafür, dass von Schädlingen befallene Weiden und Pappeln andere Bäume in der Nachbarschaft warnten. Die sensationelle Hypothese der «sprechenden Bäume» geriet jedoch bald in Misskredit, denn es liess sich kein Mechanismus der Informationsübertragung finden.

1990 kamen dann Biologen an der Washington State University einem pflanzlichen Hilferuf auf die Spur. Wenn man Tomatenpflanzen verletzt, beginnen sie Proteinase-Inhibitoren zu bilden, Stoffe, die im Insektenmagen die Verdauung der Pflanzeneiweisse behindern. Die Forscher entdeckten zu ihrer Überraschung, dass nicht nur die verletzten, sondern auch alle gesunden Pflanzen, die man zur Kontrolle im selben Gewächshaus hielt, umgehend Abwehrstoffe bildeten. Als Hilfesignal liess sich schliesslich Methyljasmonat eruieren, ein sehr flüchtiges Duftstoffmolekül, das unmittelbar nach einer Verletzung vom Opfer in die Luft geschickt wurde.

Methyljasmonat hat sich mittlerweile als «Sprache» herausgestellt, die von unterschiedlichsten Pflanzenarten verstanden wird und die jeweils spezifische Abwehr in Gang setzt.

Wie eng Leiden bei Flora und bei Fauna verwandt ist, zeigt die Entdeckung, dass Jasmonate biochemisch den Prostaglandinen gleichen, jenen Molekülen, die im Tierkörper Schmerz signalisieren. Und auch Methyljasmonat lässt sich mit Aspirin blockieren.

Der Clou pflanzlicher Wehrhaftigkeit ist jedoch das Zweckbündnis mit Nützlingen. Werden Maniokpflanzen von schmarotzenden Schmierläusen befallen, senden sie einen chemischen Hilferuf aus, der nicht nur von den Nachbarpflanzen, sondern auch von Insekten verstanden wird. In einem Forschungsinstitut in Kolumbien reagierte eine südamerikanische Wespe, die zum befallenen Maniok flog und dort ihre Eier in die Läuse injizierte, damit die Brut sich von den Schädlingen ernähre. Bei einem Versuch am Institut für Pflanzenwissenschaften der ETH Zürich flogen Marienkäfer schnurstracks zu einer attackierten Pflanze und holten sich die Läuse vom Blattwerk.

Wie hoch spezialisiert solche Kooperation sein kann, zeigt das Beispiel der Baumwollpflanze. Wird sie von Raupen des Eulenfalters befallen, sendet sie als Notruf flüchtige Terpene aus. Als Retter sausen Schlupfwespen heran, die ihre Eier in die Raupen legen. Der chemische Notruf ist ein Cocktail von bis zu acht verschiedenen Molekülen, der entsprechend dem Speichel der jeweiligen Eulenfalterart gemixt wird. Dies ist nötig, weil eine bestimmte Schlupfwespenart für das parasitische Eierverstecken die zu ihr passende Eulenfalterraupe braucht. Deshalb rührt sich die Schlupfwespe Cardiochiles nigriceps nur, wenn ihr die Baumwolle per Duftschrei den Eulenfalter Heliothis virescens ankündigt.
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