OVIEDO — Wenn es nicht regnet, suchen Menschen unter Felsen nach Wasser. Im Laufe der Geschichte haben wir mehr oder weniger effektive Techniken (und mehr oder weniger respektvoll gegenüber der Umwelt) entwickelt, um immer etwas zu trinken zu haben. Stauseen, Brunnen oder Entsalzungsanlagen helfen uns, wenn vorhanden, Dürreperioden zu überstehen.
Tiere haben auch Strategien, um mit Wassermangel umzugehen, wie zum Beispiel (manchmal lange Distanzen) auf der Suche nach neuen Reserven zu bewegen oder den Flüssigkeitsbedarf durch Verringerung der körperlichen Aktivität zu reduzieren.
Aber wie überlebt ein Baum?
Diese Lebewesen sind am selben Ort verankert, wo sie Zehn-, Hundert- und sogar Tausende von Jahren verbringen. Aus diesem Grund unterscheiden sich ihre Strategien im Umgang mit Stresssituationen wie einer Dürre, einer Hitzewelle oder einer Seuche stark von denen der Tiere.
Neue Forschungen haben etwas Unglaubliches entdeckt: Bäume haben eine Art Klimagedächtnis in ihren Genen.
Pflanzen übermitteln Informationen
„Wir Menschen haben viele Ressourcen, um mit diesen Situationen umzugehen, von Kampf oder Flucht bis hin zum Bau von Werkzeugen und Unterkünften“, sagt Lara García-Campa, Forscherin für Pflanzenphysiologie an der Universität von Oviedo in Nordspanien in hohem Maße an Erfahrung, was uns eine bessere Bewertung, Antizipation und Reaktion auf ein Risiko ermöglicht. Und diese Erfahrung basiert auf der Erinnerung.“
García-Campa erklärt, dass Pflanzen zwar weder die Fähigkeit haben, sich zu bewegen, noch ein komplexes Gedächtnis haben, das auf einem Nervensystem wie dem von Tieren basiert, „aber sie haben einfachere Systeme auf zellulärer Ebene, die andere Strategien auslösen als die von Tieren.“
Die neueste von García-Campa und anderen Forschern der Universität Oviedo veröffentlichte Studie kommt zu dem Schluss, dass Bäume über Mechanismen verfügen, um sich an ungünstige Umweltsituationen zu erinnern, immer besser auf Stresssituationen zu reagieren und diese Informationen an ihre Nachkommen weiterzugeben.
Die Bedeutung der Anpassung
Wenn wir das erste Mal Feuer berühren, brennen wir. Aber höchstwahrscheinlich wird dies nicht wieder vorkommen. Der Mensch erinnert sich wie viele andere Arten an die Situation und ihre negativen Folgen, um sie in Zukunft zu vermeiden. Tatsächlich ist es sehr wahrscheinlich, dass dieser erste Kontakt mit Feuer nie stattgefunden hat. Unsere Eltern oder Großeltern haben uns vor der Wahrscheinlichkeit gewarnt, uns selbst zu verbrennen, und uns Informationen als Teil eines Gedächtniskollektivs übermittelt, das nützliches Wissen für unsere Spezies ansammelt.
Das menschliche Gedächtnis basiert auf einem komplexen Nervensystem, das Pflanzen fehlt. Dies bedeutet jedoch nicht, dass sie keine eigenen Systeme haben, um Informationen intern und zwischen den Generationen zu übertragen.
Sie denken daran, aus der Vergangenheit zu lernen und zukünftige Schäden zu reduzieren.
Die Untersuchung des Gedächtnisses von Pflanzen, ihrer Fähigkeit, Informationen vergangener Reize zu speichern und in der Zukunft darauf zu reagieren, hat gezeigt, dass Pflanzen unterschiedliche Mechanismen haben, sich zu erinnern. Sie sind ganz andere Mechanismen als die der Tiere, aber sie verfolgen das gleiche Ziel: zu lernen, sich an Veränderungen anzupassen.
Einige Pflanzen reduzieren oder erhöhen beispielsweise die Konzentration einer bestimmten Chemikalie in bestimmten Geweben als Reaktion auf ein Stressereignis. Sie halten diese Konzentration für eine gewisse Zeit aufrecht und verwenden sie als Signal für eine Erholungsreaktion.
Andere zeigen epigenetische Reaktionen und modifizieren die Art und Weise, wie ihre Gene exprimiert werden, um effektiver auf zukünftige Stresssituationen zu reagieren. „Wann immer wir von Anpassung sprechen, sollten wir darunter eine Koordination mehrerer Prozesse verstehen und nicht, dass einer von ihnen die Führung übernimmt“, erklärt García-Campa.
Diese Forschung an der Universität von Oviedo hat das Wissen um eine neue genetische Reaktion vertieft, mit der Bäume sich an ungünstige Umweltsituationen wie Hitzewellen oder Dürreperioden erinnern. Dieser Mechanismus ermöglicht es ihnen, besser auf aufeinanderfolgende ungünstige Perioden zu reagieren, die im Zusammenhang mit dem Klimawandel immer häufiger auftreten, und das „Wissen“ an ihre Nachkommen weiterzugeben.
„Pflanzen sind in der Lage, negative Erfahrungen wahrzunehmen, sich zu merken und daraus zu lernen, um beim nächsten Auftreten besser damit umgehen zu können.“
Bill Booth
Sich an die Vergangenheit erinnern, um sich auf die Zukunft vorzubereiten
„Wenn Pflanzen zum ersten Mal Stress wahrnehmen, schlagen sie Alarm, wie jedes andere Lebewesen auch“, sagt García-Campa. „Zunächst werden allgemeine Reaktionsmechanismen aktiviert, die ausreichen, um einem niedrigen Stressniveau zu begegnen. Diese Mechanismen versuchen hauptsächlich, oxidative Schäden in der Zelle zu verhindern und die Integrität der verschiedenen Strukturen und Organellen, aus denen die Zellen bestehen, aufrechtzuerhalten. Aber Wenn der Stress intensiver ist, wird eine molekulare Maschinerie mit fortgeschritteneren und im Allgemeinen spezifischeren Reaktionen aktiviert.
Wie García-Campa erklärt, basiert diese Reaktion auf der Aktivierung spezifischer Gene, die bis dahin schliefen, und auf der Veränderung der Art und Weise, wie diese Gene transkribiert (in Proteine übersetzt) werden, durch einen Mechanismus, der als alternatives Spleißen bekannt ist.
„Dieser Prozess kann verschiedene Proteine aus demselben Gen hervorbringen“, betont sie. “So wie wir ein Rezept bei der Zubereitung an die vorhandenen Zutaten anpassen müssen, können Zellen durch Transkription und alternatives Spleißen die Funktion von Genen anpassen, damit sie in bestimmten Situationen besser reagieren.”
Sobald die Dürre oder Hitzewelle vorbei ist, erinnern sich die Pflanzen daran und behalten eine kleine Anzahl alternativer genetischer Formen bei, die es ihnen ermöglichen, schnell und effizient zu reagieren, wenn sich die Situation in Zukunft wiederholt. Das heißt, sie denken daran, aus der Vergangenheit zu lernen und zukünftige Schäden zu reduzieren.
Nahe am Punkt ohne Wiederkehr
Die Studie der Universität von Oviedo wurde an Kiefern durchgeführt, aber der Mechanismus wurde auch bei anderen Arten beschrieben, was die Forscher zu der Annahme veranlasst, dass er wahrscheinlich ziemlich weit verbreitet ist. „Deshalb sind Pflanzen genau wie Tiere in der Lage, negative Erfahrungen wahrzunehmen, sich zu merken und aus ihnen zu lernen, um beim nächsten Auftreten besser damit umgehen zu können“, ergänzt García-Campa.
Das liegt daran, dass sie höchstwahrscheinlich wieder auftauchen werden. Laut dem Sonderbericht über Land- und Klimaänderungen des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) werden die Gesundheit und Funktion sowohl einzelner Bäume als auch von Waldökosystemen mit zunehmender Häufigkeit, Schwere und Dauer durch extreme Wetterereignisse wie Hitze beeinträchtigt Wellen, Dürren und Überschwemmungen.
Leider stehen wir kurz vor einem Point of no Return.
Darüber hinaus sind sie anfällig für neue Schädlinge und Krankheiten, die ihr Verbreitungsgebiet mit steigenden Temperaturen vergrößern, und werden durch längere Feuersaisonen beeinträchtigt.
„Pflanzenzellen haben eine große zelluläre Plastizität und sind in der Lage, mit widrigen Bedingungen fertig zu werden und daraus zu lernen. Aber Anstrengungen zur Linderung von Stress zu investieren, hat auch negative physiologische Folgen, wie z. B. eine Verlangsamung des Wachstums”, schließt García-Campa.
„Darüber hinaus ist der Klimawandel schneller als die Anpassungsrate der Pflanzen, sodass wir leider kurz vor einem Punkt ohne Wiederkehr stehen, an dem die Umweltrealität die maximale Akklimatisierungskapazität vieler Arten übersteigt. Wir dürfen unsere Verantwortung für uns selbst und für zukünftige Generationen nicht vergessen, jetzt, wo wir noch Zeit haben und große Schritte in Richtung einer nachhaltigeren Welt machen können.”
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