Von leuchtenden Tiefsee-Quallen und haushohen Bäumen

Hast du dich je gewundert, wie Bäume so groß werden können?

Um große Bäume zu verstehen, müssen wir ganz klein anfangen: nämlich mit der Zelle. Zellen sind die kleinste lebende Einheit: in dir und mir, und auch in Bäumen und Quallen.

Pflanzenzellen unterscheiden sich in nur wenigen Aspekten von Tierzellen: Zum einen haben sie Chloroplasten. Chlorplasten machen Pflanzen grün und ermöglichen mit Hilfe der Energie des Lichtes, sowie CO₂ und Wasser, Zucker zu generieren.

Ein weiterer Unterschied ist die pflanzliche Zellwand, die den Pflanzenzellen Stabilität und Schutz gibt und es Bäumen ermöglicht, so groß zu werden.

Tierzellen hingegen sind „schwabbelig“ und oft in verrückten Formen anzutreffen; ähnlich wie eine Qualle.

Aber wie können Pflanzenzellen miteinander kommunizieren, wenn sie durch solche harten Wände voneinander getrennt sind? Dafür sind Plasmodesmata zuständig: winzig kleine Tunnel, die benachbarte Pflanzenzellen miteinander verbinden. Durch diese Tunnel können Pflanzenzellen, trotz der harten Zellwand, Nährstoffe und Informationen austauschen, ähnlich wie bei den Synapsen in unserem Gehirn, die eine Informationsübertragung von Neuron zu Neuron ermöglichen.

Leider sind Plasmodesmata so winzig klein, dass wir nicht wirklich verstehen, wie genau sie strukturiert sind, wie sie funktionieren und vor allem was genau durch sie transportiert wird.

Um Plasmodesmata genauer zu verstehen, hilft uns die leuchtende Tiefsee-Qualle. Nicht die Tiefsee-Qualle per se, sondern eher die Substanz, die das farbenfrohe Leuchten der Tiefsee-Quallen verursacht: Fluoreszierende Proteine! Fluoreszierende Proteine sind ähnlich, wie die Chloroplasten der Pflanze, lichtabsorbierend. Das absorbierte Licht geben sie aber wieder in einer anderen Farbe zurück.

Solche fluoreszierenden Proteine ermöglichen uns, winzig kleine Zellbestandteile zu markieren und unter dem Mikroskop zu untersuchen.

Das erste fluoreszierende Protein wurde vor etwa 60 Jahren in der Tiefsee-Qualle Aequorea victoria entdeckt. Seitdem haben Wissenschaftler*innen eine riesige Vielfalt an fluoreszierenden Proteinen generiert. Diese haben verschiedene Farben, können teilweise sogar abhängig von der Umgebung ihre Helligkeit oder Farbe ändern.

Indem wir Zellbestandteile in der Pflanze mit fluoreszierenden Proteinen markieren, können wir herausfinden, ob diese in Plasmodesmata aufzufinden sind und welche Bestandteile durch Plasmodesmata transportiert werden.

Dadurch, können wir genauer verstehen, wie Pflanzen zum Beispiel Nährstoffe zwischen verschiedenen Zellen aufteilen oder sich gegen Pflanzenkrankheiten wehren. Dieses Wissen könnte uns in Zukunft helfen, Nutzpflanzen zu optimieren, und damit unsere Ernährung zu sichern.

Verrückt diese Welt, die wir uns mit den Tiefsee-Quallen und Bäumen teilen, in der wir so vieles nicht wissen und jeden Tag ein bisschen mehr dazu lernen!