Chinesische Wissenschaftler entdecken neuen Zelltyp, Pflanzen können sich jetzt bewegen!

Die Welt, in der wir leben, wird durch die Existenz verschiedener Pflanzen wie Blumen, Pflanzen und Bäume bunt. Wie Menschen sind auch Blumen, Pflanzen und Bäume Lebewesen. Und das Leben liegt in der Bewegung.

Können Sie sich vorstellen, dass die Pflanzen, die Sie normalerweise ruhig wachsen sehen, auch ihre eigene Art der Fortbewegung haben? Kürzlich wurde in der Fachzeitschrift National Science Review eine Studie veröffentlicht, in der gezeigt wurde, dass sich Pflanzen auch selbstständig fortbewegen können und dass diese Fortbewegung mit der Zusammensetzung ihrer eigenen Zellen im Inneren zusammenhängt .

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Kontraktile Zellen: Neue Erkenntnisse zum Bewegungsverhalten von Pflanzen

Zellen sind die grundlegenden Struktur- und Funktionseinheiten von Organismen und der grundlegendste Bestandteil zur Aufrechterhaltung der Lebensaktivitäten. Pflanzenzellen bestehen im Allgemeinen aus Zellwand, Zellmembran, Organellen, Zellkern usw. Kürzlich entdeckte die Forschungsgruppe von Wang Yinzheng am Institut für Botanik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften einen neuen Zelltyp, nämlich die kontraktile Zelle, die mit einem wasserempfindlichen, rauen endoplasmatischen Retikulum gefüllt ist. Es unterscheidet sich von herkömmlichen Zellen und bestimmt direkt die Fähigkeit der Pflanzen, sich selbstständig fortzubewegen .

Chirita pumila , auch als „Buntes Gras“ bekannt, ist eine Pflanze aus der Familie der Gesneriaceae. Seine Blätter haben eine gestreifte Form und ein eigenartiges Aussehen. Sie haben einen kurzen Wachstumszyklus, sind kleine Pflanzen und können sich selbst bestäuben. Das bunte Blattmoos wird von Botanikern häufig ausführlich untersucht.

Buntes Lippensäulenmoos, Bildquelle: Flickr, Foto: Nicholas Turland

Pflanzen können sich im Allgemeinen nicht selbstständig fortbewegen, doch bei der Untersuchung des bunten Lippensäulenmoos entdeckten Botaniker, dass die Narbe des bunten Lippensäulenmoos die Eigenschaft besitzt, sich nach Kontakt mit Wasser spontan zu bewegen.

Um die Gründe dafür zu erforschen, führten Wissenschaftler eine anatomische Analyse der Narbe des bunten Lippennarbenmoos durch. Unter dem Mikroskop wurde festgestellt, dass die Narbe der bunten Lippennarbe aus Papillarzellen, Gefäßbündeln, dünnwandigen Zellen und dorsaler Epidermis besteht. Ihre Leitbündel bestehen aus bis zu zehn Zellschichten, die die Hälfte der Schichtdicke ausmachen.

Es gibt deutliche Unterschiede in der Morphologie dieser Zellen, wenn sich die Narbe im offenen oder geschlossenen Zustand befindet und mit Wasser in Kontakt kommt. Man erkennt, dass sich die Natur dieser Zellen von der der Parenchymzellen unterscheidet, die Botaniker als kontraktile Zellen definieren.

Die offenen und geschlossenen Zustände des Stigmas der bunten Lippensäule

Die Charakterisierung der kontrahierenden Zellen mittels Kryo-Elektronenmikroskopie zeigte, dass diese Zellen im Inneren eine netzartige Struktur aufweisen und dass sich der Zellkern im Gegensatz zu normalen Zellen am Rand und nicht in der Mitte befindet.

(A) Anatomische Ansicht der Narbe, (B) Vorderansicht der Narbe, der obere Teil der Narbe ist geschlossen, der untere Teil ist ausgebreitet und öffnet sich in einem 60°-Winkel nach außen, (C) Vorderansicht der geschlossenen Narbe, (D) Rückansicht der Narbe, (E) Seitenansicht der Narbe, (F) anatomische Längsschnitte der offenen und (G) geschlossenen Narbe, (H) vergrößerte Ansichten der Teilschnitte der offenen und (I) geschlossenen Narbe. Bildquelle: Referenz [1]

Wenn die Narbe Wasser aufnimmt, vergrößert sich das Volumen der kontrahierten Zellen und ihre Morphologie verlängert sich im Vergleich zum Ausgangszustand um mehr als das Achtfache , was darauf hinweist, dass sich in den kontrahierten Zellen wasserempfindliche Substanzen befinden. Dieses Quellverhalten nach Kontakt mit Wasser führt zu einer Ausdehnung des Zellvolumens, die eng mit der Dehnungs- und Kontraktionsbewegung der Narbe zusammenhängt.

Gleichzeitig zeigte eine weitere Analyse der Zellen mittels Elektronenmikroskopie und Fluoreszenzexperimenten, dass das Wesentliche der retikulären Struktur der Zelle das raue endoplasmatische Retikulum ist, in das Ribosomen eingebettet sind. Darüber hinaus wurde in Experimenten beobachtet, dass sich beim Öffnen und Schließen der Narbe der bunten Lippennarbe auch die kontraktilen Zellen mitbewegen, was zeigt, dass zwischen beiden eine enge Verbindung besteht.

Struktur kontraktiler Zellen, (A~H) Kryo- und Transmissionselektronenmikroskopiebilder von (A~D) kontraktilen Zellen und (E~H) dünnwandigen Zellen, fluoreszenzbasierte experimentelle Charakterisierung von (I, J) dünnwandigen Zellen und (K, L) kontraktilen Zellen, (M) Fluoreszenzsignal der Zellen, (N~Q) Öffnungs- und Schließbewegung der Narbe. Bildquelle: Referenz [1]

Es gibt tatsächlich viele Pflanzen, die sich bewegen können!

Es gibt weitaus mehr Pflanzen, die sich bewegen können, als das oben erwähnte bunte Säulenmoos. Tatsächlich sind viele der uns vertrauten Pflanzen auch „Sportler“.

1

Sonnenblume

„Der Sonne entgegenwachsen“ ist unser allgemeines Verständnis von Sonnenblumen. Denn die Sonneneinstrahlung beeinflusst direkt die Auxinverteilung im Inneren der Sonnenblume, was wiederum das Zellwachstum beeinflusst. Um die Sonnenstrahlung besser zu empfangen, bewegen sich Sonnenblumen daher mit der Sonne.

Sonnenblume. Copyright-Bilder in der Galerie. Der Nachdruck und die Verwendung können zu Urheberrechtsstreitigkeiten führen.

2

Mimose

Wenn wir die Blätter der Mimose berühren, hängen ihre Blattstiele aufgrund äußerer Reize herab und verschmelzen dann mit den Blättern. Nach einer gewissen Zeit öffnen sich ihre Blätter von selbst und kehren in ihren ursprünglichen Zustand zurück.

Der Grund für diese Bewegung hängt mit der Zellstruktur der oberen und unteren Teile ihrer Blätter zusammen. Die Zellwände des oberen Teils sind dicker und die Zellen dichter, während die des unteren Teils dünner sind und die Zellen spärlicher verteilt sind. Daher erhöht sich unter äußerer Stimulation die Durchlässigkeit der unteren Zellen schnell und die Blätter hängen herab und schließen sich.

Mimose. Copyright-Bilder in der Galerie. Der Nachdruck und die Verwendung können zu Urheberrechtsstreitigkeiten führen.

3

Albizia Julibrissin

Neben Sonnenblumen und Mimosen sorgen auch die Albizzienbäume, die im Juni und Juli überall im Park blühen, für Bewegung. Tagsüber blühen die Blüten der Albizia Julibrissin wild im Gras, schließen sich nachts jedoch leise, was mit ihrer Nachtempfindlichkeit zusammenhängt. Wenn sie Veränderungen im äußeren Licht wahrnehmen, bewegen sie sich entsprechend.

Albizia Julibrissin. Bildquelle: Wikipedia

Abschluss

Die Welt ist so groß und verschiedene Lebensformen haben ihre eigenen einzigartigen Merkmale. Bringen die bewegten Pflanzen Ihre Augen zum Leuchten?

Suchen Sie sich einen ruhigen Nachmittag mit warmem Sonnenschein und sanfter Brise und beobachten Sie die leisen Veränderungen dieser Grüntöne. Vielleicht können Sie durch Beobachtung allmählich die wunderbare Tür der biologischen Veränderungen öffnen.

Verweise

[1] Yin-Zheng Wang und andere, Ein neuer Zelltyp im Zusammenhang mit der Organbewegung zur Selbstbefruchtung bei Pflanzen, National Science Review, Band 10, Ausgabe 9, September 2023, nwad208.

[2] Liu Bailing. Etablierung des genetischen Transformationssystems von Chirita pumila[D]. Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, 2013.

[3] Sun Zhimin. Erforschung der Ursachen der Pflanzenbewegung[J]. Fossilien, 1997(1):2. DOI:CNKI:SUN:HSZZ.0.1997-01-016.

Planung und Produktion

Produziert von Science Popularization China

Autor: Shi Wuyao, PhD in Biologie

Produzent: China Science Expo

Herausgeber: Lin Lin, Jin Yufen (Praktikant)

Das Titelbild und einige Bilder in diesem Artikel stammen aus der Copyright-Galerie

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