Können Pflanzen denken?

Menü

Von: Anil Ananthaswamy

Wachsen und vermehren – jahrhundertelang ging die Wissenschaft davon aus, dass Pflanzen zu mehr nicht fähig sind. Jetzt zeigt sich immer deutlicher: Unsere Flora wurde gehörig unterschätzt. Einige Botaniker sprechen den grünen Geschöpfen sogar Intelligenz zu.

Steve Sillett hat sein ganzes Arbeitsleben in der Gesellschaft von Riesen verbracht. Er durchklettert und erforscht die Laubdächer der gigantischen Redwood-Wälder entlang der nordkalifornischen Küste. Wenn er sich von einer Baumkrone zur nächsten hangelt, ist er immer wieder beeindruckt von den Lebensformen, die ihn umgeben. „Du hängst da 90 Meter über dem Erdboden und wirst dir bewusst, dass du dich hier inmitten uralter, atmender Geschöpfe befindest“, sagt Sillett, der an der Humboldt State University in Kalifornien forscht. „Du trittst in eine Sphäre ein, in der du es mit Organismen zu tun bekommst, die völlig anders funktionieren.“

pflanzenintelligenz_foto01

Als Aristoteles seine Gedanken über die Seele niederschrieb, gestand er den Pflanzen nur die niedrigsten Stufen des Seelenvermögens zu: Fortpflanzung und Stoffwechsel. Erst die Tiere seien zu selbstständiger Bewegung und zu Sinneswahrnehmungen in der Lage, postulierte der griechische Philosoph. Eine Begegnung mit den kalifornischen Küstenmammutbäumen hätte ihn möglicherweise umgestimmt, aber es kam nicht dazu, und seitdem schlagen sich die Botaniker mit seinem Erbe herum. Über Jahrhunderte wagte es kaum jemand, sein Urteil infrage zu stellen. Bis jetzt.

Seit etwa zehn Jahren tragen Forscher Belege dafür zusammen, dass wir die Pflanzenwelt unterschätzt haben. Pflanzen nehmen einander und ihre Umgebung auf sehr ausgefeilte Art und Weise wahr – und sie können diese Wahrnehmungen mitteilen. Es gibt Belege dafür, dass Pflanzen über ein Gedächtnis verfügen, ungeheure Mengen an Informationen verarbeiten können und vielleicht zu so etwas wie aktiver Aufmerksamkeit in der Lage sind. Einige Botaniker behaupten, Pflanzen seien intelligente Wesen mit einer ganz eigenen „Neurobiologie“. Es ist sogar die Rede davon, dass Pflanzen ein Bewusstsein haben.

Charles Darwin hätte das gefreut. Er war der erste bedeutende Kritiker von Aristoteles‘ Urteil, dass Pflanzen auf einer niedrigeren Lebensstufe stehen als Tiere und Menschen, nur weil sie sich nicht von der Stelle bewegen. 1880 publizierte er ein Buch unter dem provokanten Titel The Power of Movement in Plants, das in Deutschland als Die Bewegungen und Lebensweise der kletternden Pflanzen erschien. Trotz dieses bedeutenden Fürsprechers sollte es noch mehr als ein Jahrhundert dauern, bis Intelligenzforscher auch Pflanzen ins Visier nahmen.

pflanzenintelligenz_foto02

Im Jahr 1900 legte der indische Physiker Jagadish Chandra Bose mit einer Reihe von Experimenten den Grundstein für eine Forschungsrichtung, die manche inzwischen als „Pflanzenneurobiologie“ bezeichnen. Er behauptete, dass Pflanzen aktiv ihre Umgebung erkundeten, dass sie lernfähig seien und zielorientiert handeln könnten. Ermöglicht werde das durch ein eigenes Nervensystem, das er im Phloem verortete, den Gefäßstrukturen also, die Nährstoffe transportieren. Leitbündel nennen Botaniker diese Strukturen, die, so glaubte Bose, Informationen als elektrische Signale übertragen.

Bose war seiner Zeit weit voraus. Erst seit 1992 gibt es nennenswerten Rückhalt für seine These, dass Pflanzen Informationen elektrisch übertragen. In jenem Jahr stellten Forscher fest: Ritzt man Tomatenpflanzen an einer Stelle an, setzt sofort überall im Pflanzenkörper die Produktion bestimmter Proteine ein – in einem Tempo, das nur durch elektrische Signale zustande kommen kann, der Transport von Botenstoffen durch das Phloem wäre dafür viel zu langsam. Auf einmal standen Pflanzen nicht mehr ganz so dumm da.

Trotzdem vergingen noch einmal zehn Jahre, bis sich mit Anthony Trewavas der erste Biologe ernsthaft die Frage stellte, ob es so etwas wie Pflanzenintelligenz geben kann. Trewavas definiert Intelligenz als die Fähigkeit, die eigene Umgebung wahrzunehmen, diese Sinneswahrnehmungen zu verarbeiten und einzuordnen und sich für ein bestimmtes Verhalten zu entscheiden. „Das Problem bei Pflanzen war immer: Du willst Verhaltensforschung betreiben, aber wie soll das gehen, wenn es kein Verhalten zu beobachten gibt?“, sagt der emeritierte Professor von der University of Edinburgh. Das Zuschnappen der Venusfliegenfallen gehöre zu den wenigen Ausnahmen: „Bei Pflanzen ist der sichtbarste Teil des Verhaltens ihr Wachstum. Und Wachstum ist eine sehr langsame Angelegenheit“. Erst durch Zeitrafferaufnahmen konnten Botaniker sich dieses Forschungsfeld erschließen.

pflanzenintelligenz_foto03

Zum Beispiel bei den Teufelszwirnen. Zeitrafferaufnahmen zeigen, wie sich der Sprössling dieser parasitären Pflanzen bewegt, als nehme er die Witterung einer passenden Wirtspflanze auf. Sobald er eine ausmacht, schießt er auf sein Opfer zu und umwickelt es. Dabei zeigt er ganz bestimmte Vorlieben, so mag er Tomatenpflanzen lieber als Weizen. „Dieses Verhalten ähnelt auf eine verblüffende Art dem von Schlangen“, sagt Trewavas. „Wenn man sieht, dass Pflanzen sich so verhalten, wie man es von Tieren erwarten würde, kann man keinen Zweifel mehr daran haben, dass sie intelligente Organismen sind.“

Trewavas fand schnell Unterstützung für sein Konzept der Pflanzenintelligenz – so viel Unterstützung, dass 2005 eine eigene Fachgesellschaft entstand, die Society for Plant Neurobiology. „Es gibt so eine Art Gehirnchauvinismus“, sagt Mitbegründer Stefano Mancuso von der Universität Florenz. „Wir glauben, man müsste unbedingt ein Gehirn haben, um intelligent zu sein.“ Tatsächlich können Pflanzen Informationen verarbeiten und dadurch ein Verhalten an den Tag legen, das als intelligent bezeichnet werden kann – auch ohne Neuronen oder Nervensystem, wie es Tiere haben. Der Schlüssel zu diesem Verhalten liegt in den Wurzeln, glauben Mancuso und sein Fachkollege Frantisek Baluska von der Universität Bonn.

pflanzenintelligenz_foto04

Eine Pflanzenwurzel ist ein komplexes Gebilde. An ihrer Spitze liegt die Wurzelhaube. Sie schützt die Wurzel, während sie sich ihren Weg durch das Erdreich bahnt. Aber sie nimmt auch die Eigenschaften der Umgebung wahr, wie Schwerkraft, Feuchtigkeit, Licht, Sauerstoff und Nährstoffgehalt. Dahinter liegt das Meristem, ein Abschnitt mit undifferenzierten Zellen, die sich schnell teilen. Dann kommt die Streckungszone, wo Zellen in die Länge wachsen, so dass sich die Wurzel ausdehnen und biegen kann.

Zwischen dem Meristem und der Streckungszone liegt ein Bereich, von dem man lange annahm, dass er keinem besonderen Zweck dient. Baluska und Mancuso halten diese Übergangszone für das eigentliche Nervenzentrum der Pflanze.

Denn hier stießen sie auf elektrische Aktivität. Und nicht nur das: In der Übergangszone wird das Hormon Auxin, das das Pflanzenwachstum steuert, in Eiweißbläschen transportiert, den Vesikeln. Sobald sie ihre Fracht am Zielort abgeliefert haben, werden sie wiederverwendet. Ganz ähnlich werden in unseren Nervenzellen die Neurotransmitter transportiert – das Recycling der Vesikel gilt als entscheidend für den exakten und effizienten Informationsaustausch zwischen den Synapsen.

Die Übergangszone weist auch einen hohen Sauerstoffverbrauch auf – noch eine bemerkenswerte Übereinstimmung mit dem menschlichen Gehirn. Baluska und Mancuso kommen deshalb zu dem Schluss, dass genau hier die von der Wurzelhaube gesammelten Daten verarbeitet und in Anweisungen an die Verlängerungszone umgesetzt werden. Wenn das stimmt, steuert die Übergangszone das Verhalten der Pflanzenwurzel.

Das Problem bei Pflanzen war immer: Du willst Verhaltensforschung betreiben, aber wie soll das gehen, wenn es kein Verhalten zu beobachten gibt?

Anthony Trewavas

Das entspricht auch Darwins These vom „Wurzelgehirn“. Auf der Schlussseite seines Buches The Power of Movement in Plants regt er seine Leser dazu an, sich die Wurzel als das intelligente Ende der Pflanze vorzustellen. Über den primären Wurzelkeim, die Radicula, schreibt er: „Es ist keine Übertreibung, wenn man sagt, dass die Spitze des Wurzelkeims (…) so funktioniert wie das Hirn bei niederen Tieren.“

„Er lag mal wieder richtig“, sagt Mancuso. „Wenn wir das Verarbeitungs- und Kontrollzentrum der Pflanzen suchen, dann müssen wir uns die Wurzeln ansehen.“

Die Parallelen zur tierischen Intelligenz sind damit aber noch nicht erschöpft. Neben der Übergangszone mit ihrer frappierend gehirnähnlichen Funktionsweise zeigen auch andere Zellen der Pflanze neuronale Aktivität. „Beinahe jede pflanzliche Zelle kann elektrische Signale generieren und aussenden. In der Wurzel ist jede einzelne Zelle dazu in der Lage“, sagt Mancuso. Auch das Phloem ist in hohem Maße elektrisch aktiv und überträgt elektrische Signale mit hoher Geschwindigkeit. „Es ist wie ein großes Axon, das von der Spitze des Sprösslings bis an die Wurzelspitze reicht“, sagt Baluska.

Dazu kommt, dass Pflanzen chemische Stoffe produzieren, die in tierischen Organismen als Hormone und Neurotransmitter wirken, wie Serotonin, GABA und Melatonin. Niemand weiß genau, welche Funktion diese Stoffe bei Pflanzen erfüllen – vielleicht sind im Laufe der Evolution bei Tieren und Pflanzen auch einfach nur sehr ähnliche Moleküle entstanden, die aber jeweils völlig anderen Zwecken dienen.

Allerdings konnte die kanadische Chemikerin Susan Murch zeigen, dass Psychopharmaka wie Ritalin und auch Drogen wie Methamphetamin nicht nur bei Menschen auf den Neurotransmitterhaushalt wirken, sondern auch bei Pflanzen. „Wenn man es einer Pflanze so richtig schwer macht, Melatonin oder Serotonin zu produzieren und zu übertragen, dann passieren an der Wurzel ganz sonderbare Dinge – es kommt zu Missbildungen und Fehltrieben“, sagt Murch, die an der University of British Columbia in Kelowna arbeitet.

pflanzenintelligenz_foto06

Trotz all dieser Erkenntnisse ist der Begriff der Pflanzenneurobiologie sehr umstritten – selbst unter den Experten, die sich für eine Aufwertung von Pflanzen stark machen. Daniel Chamovitz von der Universität von Tel Aviv hält das Wort für ausgemachten Unsinn. „Pflanzen haben keine Neuronen. Das ist, als würde man von ‘menschlicher Floralbiologie’ sprechen“, sagt er. Die Society for Plant Neurobiology stieß denn auch auf so große Ablehnung, dass sie sich zu einer Umtaufe gezwungen sah – sie heißt nun weniger verfänglich Society of Plant Signaling and Behavior.

Trotzdem bestreiten auch Forscher wie Chamovitz keineswegs, dass Pflanzen ein Bewusstsein für ihre Umgebung haben und in der Lage sind, Informationen auf raffinierte Weise zu verarbeiten und einzuordnen. Pflanzen nehmen in der Regel ihre Umgebung sogar intensiver wahr als Tiere– gerade weil sie vor Gefahren nicht weglaufen können und sich deshalb anpassen müssen.

So haben Tiere nur eine Handvoll Fotorezeptoren, die der Lichtwahrnehmung dienen – bei Pflanzen sind es ungefähr 15. „Pflanzen haben eine ausgeprägte Wahrnehmung ihrer Umgebung“, sagt Chamovitz. „Sie wissen, aus welcher Richtung das Licht kommt und wie es beschaffen ist. Sie kommunizieren miteinander mithilfe von chemischen Botenstoffen. Pflanzen ‘wissen’ es, wenn sie berührt oder vom Wind geschüttelt werden. Solche Informationen können sie präzise einordnen. Und sie können das alles ohne ein neuronales System.“

Pflanzen haben sogar ein Gedächtnis, obwohl sie keine Neuronen besitzen. Gedächtnis definiert Chamovitz als „ein Ereignis aufzeichnen, diese Aufzeichnung abspeichern und zu einem späteren Zeitpunkt wieder abrufen, um eine Handlung ausführen zu können“. Und genau das tun Pflanzen. So reicht eine einzelne Berührung nicht aus, um die Venusfliegenfalle zuschnappen zu lassen. Sie merkt sich die erste Berührung, schließt ihre Fänge aber erst, wenn innerhalb von 30 Sekunden eine zweite folgt. Bei der ersten Berührung bauen sich Moleküle in den Fühlborsten der Falle auf, deren Konzentration bei der zweiten Berührung so stark zunimmt, dass eine Schwelle überschritten wird. Das löst einen elektrischen Impuls aus, der die Falle aktiviert.

Es gibt auch Hinweise darauf, dass Pflanzen ein Langzeitgedächtnis haben. Mimosen können ihre Blätter einklappen, wenn sie berührt werden. Dieses Defensivverhalten verbraucht aber Energie, deshalb setzt die Pflanze es nicht unnötigerweise ein. Mancuso und seine Kollegen ließen eingetopfte Mimosen aus 15 Zentimetern Höhe auf eine Schaumstoffunterlage fallen. Die Pflanzen reagierten darauf mit der Einfaltung ihrer Blätter. Aber nach dem vierten, fünften oder spätestens dem sechsten Fall taten sie das nicht mehr – als ob sie wüssten, dass ihnen durch den Sturz keine Gefahr droht.

Allerdings schlossen sie ihre Blätter weiterhin, wenn man sie berührte. Denn eine Berührung würde normalerweise bedeuten, dass sie beschädigt oder gefressen werden könnten. „Sogar noch einen Monat danach konnten sie unterscheiden und verstehen, ob der Reiz eine echte Gefahr für sie darstellte oder nicht“, sagt Mancuso.

„Das wirkt alles sehr schlau, aber Intelligenz ist das nicht“, sagt Chamovitz. „Ich mag den Begriff Pflanzenintelligenz nicht. Wir können ja nicht einmal sagen, was genau Intelligenz bei Menschen ausmacht. Fragt man fünf Psychologen, bekommt man 20 verschiedene Definitionen.“

Murch stimmt ihm zu. Zwar glaubt sie, dass Pflanzen eine Reihe von Fähigkeiten haben, die Intelligenz ermöglichen: Sinneswahrnehmung, Bewusstheit, Einordnungsvermögen, Langzeitgedächtnis und adaptives Lernen. Sie glaubt aber nicht, dass all diese Eigenschaften zusammengenommen schon Intelligenz darstellen. Und auch der Mammutbaumbewunderer Steve Sillett hat seine Zweifel. „Ich würde nicht von Intelligenz reden, sondern von Bewusstsein. Diese Bäume sind sich ihrer Umgebung äußerst bewusst. Und sie reagieren in einer Art und Weise, die eine messbare Leistung darstellt.“

Pflanzen ‘wissen’ es, wenn sie berührt oder vom Wind geschüttelt werden. Solche Informationen können sie präzise einordnen. Und sie können das alles ohne ein neuronales System.

Daniel Chamovitz

Während sich viele Forscher eher zurückhaltend äußern, bringen andere noch gewagtere Positionen in die Debatte ein. Baluska hält es für möglich, dass Pflanzen Schmerzen empfinden können, was in seinen Augen für eine Art von Bewusstsein sprechen würde. Pflanzen produzieren das Gas Ethylen, mit dem man Tiere in Narkose versetzen kann. Pflanzen produzieren Ethylen, um eine ganze Reihe von Prozessen zu steuern, von der Keimung bis zur Fruchtreife. Außerdem stoßen sie das Gas in Stresssituationen aus, wenn sie zum Beispiel von Räubern angegriffen oder von Menschen geerntet werden – und andere Pflanzen in ihrer Nähe registrieren das.

„Ethylen ist das pflanzliche Pendant zu einem Schrei“, sagt Murch. Aber Baluska geht noch weiter. Er weist darauf hin, dass essreife Früchte das Gas Ethylen in großen Mengen produzieren. „Wenn man Ethylen als ein Anästhetikum ansieht und wenn ein gestresster Organismus so ein Anästhetikum produziert, dann könnte man annehmen, dass Pflanzen vielleicht so etwas wie Schmerz empfinden“, sagt er.

Narkotisiert sich das Obst vor dem Biss? Solche Vorstellungen sind äußerst umstritten und, wie sogar Baluska zugibt, reine Spekulation. Der Philosoph Michael Marder glaubt, dass wir einen ganz neuen Bezugsrahmen brauchen, wenn wir über Intelligenz und Bewusstsein nachdenken. Er plädiert für eine phänomenologische Herangehensweise: Wenn wir Pflanzen verstehen wollen, müssen wir fragen: Wie sieht die Welt aus der Sicht des pflanzlichen Lebens aus?

pflanzenintelligenz_foto08

„Wir müssen uns ein Bild von Aufmerksamkeit, Bewusstsein und Intelligenz machen, in dem der Mensch nicht mehr unbedingt vorkommen muss“, sagt Marder, der an der Universität des Baskenlandes in Vitoria-Gasteiz lehrt und ein Blog namens The Philosopher’s Plant betreibt. „Ich möchte, dass wir unsere Vorstellung von Intelligenz so überdenken, dass wir zu einem erweiterten Intelligenzbegriff kommen, der Raum bietet für die Untergruppen menschlicher, pflanzlicher und tierischer Intelligenz. Ein Intelligenzbegriff also, der diese unterschiedlichen Lebensformen irgendwie mit einschließt.“

Solche Fragen stellt Murch mittlerweile auch in einem ihrer Seminare, in dem sie Studenten aus den Bereichen Biochemie und Kreatives Schreiben zusammenbringt, um gemeinsam über Pflanzenintelligenz nachzudenken. „Und jedes Mal habe ich dann einen Veganer im Kurs, der fragt: Wenn jetzt sogar Pflanzen denkende Wesen sind, was kann ich denn dann noch essen?“, sagt sie.

Das klingt erst einmal nach Einzelschicksal, tatsächlich aber könnte uns die Vorstellung, dass Pflanzen intelligent sind, zu einem grundsätzlich anderen Lebensstil animieren. Weil Pflanzen an einem Ort verwurzelt sind, sagt Marder, stehen sie nicht im Konflikt mit ihrer Umgebung. Ganz im Gegenteil stellen sie einen gemeinsamen Bezugspunkt für unzählige andere Organismen dar. „Vielleicht können wir dieses Modell auf uns selbst anwenden“, sagt er, „und uns nicht mehr ganz so exzessiv von unserer Umwelt abschotten, wie wir es bisher getan haben – was ja ein wesentlicher Grund für die ernste ökologische Krise war, in der wir uns heute befinden.“

pflanzenintelligenz_foto09

Weitere Artikel: