Pflanzenelektrophysiologie für Fortgeschrittene: Kommunikation zwischen Pflanzen! Oder: da spricht die Venus zur Mimose

Hintergrund

Der Interspezies-Pflanzenkommunikator

In anderen Worten: In diesem einzigartigen Experiment werden wir zwei Pflanzen dazu bringen direkt miteinander zu Kommunizieren. Bevors losgeht, empfehlen wir, dass du dich mit der Venusfliegenfalle und derMimose vertraut machst. Die beiden Pflanzen erschweren es uns zwischen "denkendem" und "nicht-denkendem" Leben locker zu unterscheiden. Die beiden Pflanzen bewegen sich sehr schnell und eindrucksvoll auf äußere Einwirkungen und bringen uns ins Staunen. Vor allem wenn wir dieses "Verhalten" zum ersten Mal beobachten.

Lasst uns erstmal eins klarstellen: Pflanzen haben natürlich keine Gehirne oder Nervenzellen. Bis jetzt gibt es keinen Beweis, dass sie denken oder fühlen können. Ihnen ist es wohl ziemlich egal, wer die nächste Wahl gewinnt, wann die nächste WM ist oder wieso wir so grausam zu ihnen sind. Das Pflanzen sich bewegen können resultiert aus dem evolutiven Vorteil, den sie daraus ziehen. Nichtsdestotrotz haben sie erstaunliche Gemeinsamkeiten mit uns anderen "denkenden" Kreaturen: Sie benutzen ein mächtiges Informationsübertragungsmedium, Aktionspotentiale!

Wir können Aktionspotentiale als universelle Währung für Bewegung sehen. Es ist das Signal für Stimulation und ihre Entstehung war die Geburtsstunde der Bewegung. Um dieses Phänomen auf einen sehr simplen biologischen Kreislauf herunterzubrechen, präsentieren wir ihnen den Pflanzenkommunikator. Ein einzelnes Aktionspotential wird ein weiteres Aktionspotential auslösen und dabei eine Bewegung auslösen!

Unser Human-Human-Interface (Mensch-Mensch Schnittstelle) funktioniert ähnlich, denn ein Mensch kontrolliert die Bewegung eines Zweiten. Mit diesem Experiment werfen wir neue Fragen für die Neurowissenschaften und die Elektrophysiologie auf. Vor allem junge Wissbegierige werden sich fragen, was denn genau die Definition des "Gehirns" ist. Und selbst für erfahrene Neurointeressierte ist es nicht so einfach den genauen Unterschied zwischen sich bewegenden Pflanzen und simplen Lebewesen mit Nervenzellen zu benennen...

Anfang 2017 haben wir uns dieses Experiment für TED ausgedacht. Schau dir das Video dazu an und versuch' es nachzumachen!

Video des Experiments

Ablauf

In diesem Experiment legen wir eine Kommunikationsleitung zwischen zwei unterschiedliche Pflanzenarten! Wir werden ein Aktionspotential in einer Venusfliegenfalle auslösen und das Signal zur Mimose weiterleiten. Diese reagiert darauf indem sie ihren Ast fallen lässt.

1. Wichtig ist es, dass wir zwei gesunde, große Pflanzen für dieses Experiment auswählen. Vor allem die Mimose, auch schamhafte Sinnpflanze gennant, sollte mindestens einen stabilen Ast mit grünen Blättern haben.
   

   Venusfliegenfalle

2. Sortier' erstmal deine Fliegenfallenkabel, die wir benötigen: 1 Gelber RCA (Cinchstecker) mit Elektrodenclips; 1 kurzer, schwarzer Draht mit dem Erdungspin (schwarze Stecknadel); 1 orangener Pfahl (Aufnahmeelektrode).
3. Nimm' den orangenen Elektrodenpfahl und steck' ihn fest in den Pflanzenboden, so dass der Silberdraht die Außenseite der Venusfliegenfalle berührt (oder zumindest fast berührt).
4. Nun nimmst du etwas Elektrodengel und bringst es an der Stelle wo der Draht und Pflanze beieinander sind an. Wenn ein wenig Freiraum zwischen Elektrode und Pflanzenwand ist, schau' dass das Elektrodengel diesen überbrückt, da es sich beim Elektrodengel um eine leitfähige Flüßigkeit handelt.
5. Die schwarze Erdungsstecknadel mit dem kurzen Draht steckst du in die Pflanzenerde. Dadurch stellst du einen geschlossenen Stromkreis her!
   
6. Jetzt verbindest du den gelben Cinchstecker (RCA) mit deiner Plant SpikerBox und stellst sie neben deine Venusfliegenfalle.
7. Die Clips, die an dem Cinchstecker hängen verbindest du mit deinen Elektroden. Der rote Clip mit dem roten Kabel (kommend von deiner "Recording"-Elektrode) und der schwarze Clip mit dem schwarzen Erdungskabel!
   

   Mimose (schamhafte Sinnpflanze)

8. Sortier' erstmal deine Mimosenkabel, die wir benötigen: 1 Stimulationskabel (das lange, rote Kabel mit den Clips), 1 langer, schwarzer Draht mit Erdungspin, 1 großer, roter Draht mit mit silbernen Draht an der Spitze.
9. Nimm' den schwarzen Erdungspin und steck' ihn in die Erde in der Nähe vom Stamm der Mimose.
10. Den roten Draht mit dem silbernen Ende wickelst du vorsichtig und fest einmal um den größten Ast der Mimose. Versuch ihn so nah wie möglich am Stamm zu befestigen. Dabei wird wahrscheinlich der Ast nach unten "fallen", aber das macht gar nichts, den nach 10-20 Minuten wird er schon wieder aufgestanden sein und du wirst mit dem Experiment beginnen können.
    
11. Am Besten ist es, wenn du noch einen großen Tropfen Elektrodengel an dieser Stelle anbringst.
12. Verbinde nun das rote Stimulationskabel mit der Plant SpikerBox. Jetzt musst du ganz genau aufpassen!!! SCHWARZER Clip ums ROTE Kabel und ROTER Clip ums SCHWARZE Kabel.
    
    

    Sorry, wir wissen, dass das ein bisschen verwirrend sein kann. Deswegen wiederholen wir: verbinde den schwarzen Clip vom roten Kabel mit dem roten Draht (um den Ast gewickelt) und der rote Clip vom roten Kabel mit dem schwarzen Draht (in die Erde gesteckt). Damit das Experiment funktioniert müssen wir die Polarität der Verbindung austauschen. Das heißt, dass wir die Pflanze erden und das Stimulationssignal aus der Pflanzenerde im Topf geschickt wird...

13. Sobald du diesen Anweisung gefolgt bist und dir sicher bist, dass die Schritte 12 und 13 richtig ausgeführt wurden, kannst du deine Plant SpikerBox anschalten!
14. Wenn du das Auslösesignal aufnehmen möchtest musst du die SpikerBox mit einem Smartphone oder PC verbinden. Das Programm Backyard Brains SpikeRecorder musst du davor noch installieren.
    
15. Jetzt schau' mal ob du den roten Knopf "Enable!" auf deiner Plant SpikerBox findest. Drücke diesen Knopf und beobachte die rote LED daneben. Die LED sollte aufblinken und dir damit sagen, dass das Experiment losgehen kann!
    
16. Jetzt ist es soweit: Stimuliere ein einzelnes der Härchen der Innenseite der Venusfliegenfalle und pass' auf! Das Stimulationskabel sollte das Aktionspotential der Venusfliegenfalle zur Mimose weiterleiten. Die schamhafte Sinnpflanze lässt plötzlich ihre Blätter schlaff und verkümmernd nach unten fallen! Und schon hast du eine Verbindung zwischen zwei Pflanzenarten hergestellt.
    
    
    
17. Wenn ein Aktionspotential nicht den gewünschten Effekt liefert gibt's ein paar Sachen, die du ausprobieren kannst: Batterie austauschen, Erdungspin näher an den Stamm der Mimose bringen, Silberdraht an der Mimose neu ausrichten und sichergehen, dass genug Elektrodengel benutzt wird damit auf jeden Fall eine gute Verbindung hergestellt wird.

Du hast noch nicht genug?