Evolution & Geschichte

Evolution & Geschichte fleischfressender Pflanzen

Wie aus normalen Blättern Fallen wurden, warum die Evolution Karnivorie mehrfach erfunden hat – und weshalb selbst Wissenschaftler lange nicht glauben wollten, dass Pflanzen Tiere verdauen können.

Fleischfressende Pflanzen wirken auf den ersten Blick wie eine ziemlich verrückte Idee der Evolution.

Eine Pflanze betreibt Photosynthese, steckt ihre Wurzeln in den Boden – und wartet normalerweise eher darauf, von Tieren gefressen zu werden. Karnivoren drehen einen Teil dieses Prinzips einfach um: Sie fangen Tiere und nutzen deren Nährstoffe selbst.

Das Erstaunliche daran ist nicht nur, dass dieser Trick funktioniert. Noch erstaunlicher ist, dass die Evolution ihn nicht nur einmal erfunden hat.

Venusfliegenfallen, Sonnentau, Kannenpflanzen, Schlauchpflanzen, Fettkräuter oder Wasserschläuche stammen nicht von einer einzigen großen „Ur-Karnivore“ ab, die irgendwann beschlossen hätte, von nun an Insekten zu fressen. Karnivorie ist in verschiedenen Pflanzenlinien mehrfach unabhängig entstanden.

Evolution hatte also dasselbe Problem – und fand mehrmals ähnliche, teilweise aber auch völlig unterschiedliche Lösungen. Genau das macht fleischfressende Pflanzen biologisch so interessant.

Warum wird eine Pflanze überhaupt zum Fleischfresser?

Zunächst muss mit einem häufigen Missverständnis aufgeräumt werden: Fleischfressende Pflanzen fangen keine Tiere, um daraus ihre Energie zu gewinnen.

Ihre Energie stammt weiterhin aus der Photosynthese. Ohne Licht funktioniert auch die spektakulärste Venusfliegenfalle nicht.

Die Beute liefert etwas anderes: vor allem Mineralstoffe wie Stickstoff und Phosphor.

Viele Karnivoren wachsen an Standorten, an denen genau diese Nährstoffe knapp sind. Moore sind ein klassisches Beispiel. Dort kann reichlich Wasser vorhanden sein und die Sonne ungehindert auf die Pflanzen scheinen – im Boden herrscht trotzdem Mangelwirtschaft.

Für normale Pflanzen ist das ein Problem. Für Karnivoren wurde es im Laufe der Evolution zu einer Chance.

Wenn Stickstoff und Phosphor nicht ausreichend über die Wurzeln zu bekommen sind, kann man sie schließlich auch anderswo suchen. Zum Beispiel in einer Mücke. Oder einer Fliege. Oder einem kleinen Käfer.

Die Pflanze ersetzt mit der Beute also nicht ihre Photosynthese, sondern ergänzt ihre Mineralstoffversorgung. Sehr vereinfacht könnte man sagen: Insekten sind für eine Karnivore weniger Mittagessen als fliegende Düngepakete.

Fleischfressen hat seinen Preis

Damit stellt sich allerdings die nächste Frage: Wenn Insekten so eine praktische Nährstoffquelle sind – warum sind dann nicht längst alle Pflanzen fleischfressend?

Weil Karnivorie teuer ist.

Ein Fangblatt kann für die Photosynthese schlechter geeignet sein als ein normales Blatt. Wie stark dieser Nachteil ausfällt, hängt von der jeweiligen Fangstrategie und den Umweltbedingungen ab.

Eine Kanne muss aufgebaut werden. Klebedrüsen müssen Sekret produzieren. Eine Venusfliegenfalle braucht empfindliche Fühlhaare, elektrische Signalübertragung und einen Mechanismus, der ihre Blatthälften innerhalb kürzester Zeit schließen kann. Wasserschläuche erzeugen in ihren Fangblasen sogar aktiv Unterdruck.

Und wenn tatsächlich Beute gefangen wird, geht die Arbeit erst los. Verdauungsenzyme müssen hergestellt, Nährstoffe aufgenommen und die Falle anschließend wieder einsatzbereit gemacht werden. Bei beweglichen Fallen kommt zusätzlicher Energieaufwand für die Bewegung hinzu.

Eine Falle ist also kein kostenloses Upgrade. Sie muss sich rechnen.

Wann sich Karnivorie lohnt

Aus diesem Zusammenhang entstand das sogenannte Kosten-Nutzen-Modell der Karnivorie.

Besonders günstig ist die Strategie dort, wo drei Bedingungen zusammenkommen:

  • viele Nährstoffe fehlen,
  • ausreichend Wasser vorhanden ist,
  • und genügend Licht für die Photosynthese zur Verfügung steht.

Unter diesen Bedingungen können andere Pflanzen nur langsam wachsen. Eine Karnivore kann sich dagegen zusätzliche Nährstoffe aus Beute beschaffen. Dadurch entsteht ein Vorteil, der die Kosten der Fallen übersteigen kann.

Im tiefen Schatten sieht die Rechnung anders aus. Dort ist nicht unbedingt Stickstoff der entscheidende Engpass, sondern Licht. Zusätzlicher Stickstoff bringt wenig, wenn die Pflanze ihn wegen fehlender Photosyntheseleistung kaum in zusätzliches Wachstum umsetzen kann.

Deshalb ist das typische Bild eines Karnivorenstandorts kein dunkler, geheimnisvoller Urwald. Viele Arten stehen ausgesprochen hell. Moore, offene Feuchtgebiete, nasse Sandflächen, Felsen oder sonnige Bergregionen gehören zu ihren klassischen Lebensräumen.

Kurz gesagt: Karnivorie funktioniert besonders gut dort, wo der Boden miserabel, die Beleuchtung aber hervorragend ist.

Es gab nicht die eine fleischfressende Urpflanze

Genau hier wird die Evolution der Karnivoren richtig spannend.

Fleischfressende Pflanzen bilden keine einzelne natürliche Verwandtschaftsgruppe. Nach heutigem Forschungsstand ist Pflanzenkarnivorie mindestens elfmal unabhängig voneinander entstanden; eine phylogenomische Übersicht von 2023 kommt je nach Abgrenzung sogar auf mindestens zwölf unabhängige Ursprünge.

Das bedeutet beispielsweise: Eine Kannenpflanze der Gattung Nepenthes sieht einer Schlauchpflanze der Gattung Sarracenia funktionell erstaunlich ähnlich. Beide bilden Grubenfallen. Insekten werden angelockt, verlieren den Halt und landen in einem Bereich, aus dem die Flucht schwierig oder unmöglich wird.

Trotzdem sind ihre Fallen unabhängig voneinander entstanden.

Auch der australische Zwergkrug Cephalotus follicularis hat noch einmal eine eigene Variante derselben Grundidee entwickelt.

Die Funktion ist ähnlich, entstanden sind diese Fallen aber in unterschiedlichen evolutionären Linien.

Biologen nennen dieses Prinzip konvergente Evolution.

Konvergente Evolution: Wenn dieselbe Idee mehrfach funktioniert

Konvergenz findet man im Tierreich ständig. Delfine ähneln Fischen, obwohl sie Säugetiere sind. Vögel und Fledermäuse besitzen Flügel, obwohl ihr gemeinsamer Vorfahr keine Flügel hatte.

Bei Karnivoren passiert etwas Vergleichbares.

Verschiedene Pflanzen gerieten unabhängig voneinander unter ähnlichen Selektionsdruck: viel Licht, wenig verfügbare Nährstoffe. Und mehrfach führte dieser Druck zu der gleichen grundsätzlichen Idee: Nutze Tiere als zusätzliche Nährstoffquelle.

Das Faszinierende daran ist, dass Evolution dabei weder einen Plan noch ein festes Endziel verfolgt.

Eine Pflanze denkt nicht: „Stickstoff ist knapp. Ich baue jetzt eine Kanne.“ Kleine Veränderungen entstehen über Generationen. Wenn eine davon einen Vorteil bringt, können Pflanzen mit dieser Eigenschaft mehr Nachkommen hinterlassen. Über sehr lange Zeiträume sammeln sich solche Veränderungen an.

Am Ende steht dann etwas, das so durchkonstruiert wirkt wie die Falle einer Venusfliegenfalle. Aber niemand hat sie konstruiert.

Aus einem normalen Blatt wird eine Falle

Die Fallen fleischfressender Pflanzen sind keine zusätzlichen Organe, die irgendwann einfach an die Pflanze angebaut wurden. Im Kern handelt es sich meistens um umgebildete Blätter oder Blattteile.

Das ist wichtig, weil Evolution nur mit Material arbeiten kann, das bereits vorhanden ist.

Ein Blatt besitzt ohnehin Drüsen, Haare, Leitgewebe, Zellen zur Wahrnehmung von Umweltreizen und Mechanismen zur chemischen Abwehr gegen Fressfeinde oder Krankheitserreger. Viele dieser vorhandenen Funktionen konnten für Karnivorie umgenutzt werden.

Aus Drüsen, die ursprünglich andere Stoffe abgaben, konnten Kleb- oder Verdauungsdrüsen entstehen. Proteine aus der Abwehr gegen Pilze und Pflanzenfresser wurden im Laufe der Evolution teilweise zu Bestandteilen der Verdauung. Signalwege, mit denen Pflanzen normalerweise Verletzungen oder Fraß erkennen, konnten bei manchen Karnivoren eine neue Aufgabe beim Erkennen von Beute übernehmen.

Evolution musste also nicht bei null anfangen. Vorhandene Strukturen und Signalwege konnten neue Funktionen übernehmen. In der Evolutionsbiologie spricht man dabei unter anderem von Kooption.

Von der Klebefalle zur Klappfalle

Besonders schön lässt sich evolutionäre Veränderung bei der Familie der Sonnentaugewächse beobachten.

Zu ihr gehören unter anderem:

  • Sonnentau (Drosera)
  • Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula)
  • Wasserfalle (Aldrovanda vesiculosa)

Sonnentaue verwenden überwiegend Klebefallen. Tiere bleiben im klebrigen Sekret der Tentakel hängen. Viele Arten können ihre Tentakel anschließend zur Beute bewegen, manche zusätzlich Teile ihres gesamten Blattes.

Venusfliegenfalle und Wasserfalle besitzen dagegen Klappfallen. Genetische und morphologische Untersuchungen zeigen, dass Dionaea und Aldrovanda eng miteinander verwandt sind und gemeinsam eine Schwestergruppe der Sonnentaue bilden.

Die Klappfalle ist damit nicht unabhängig zweimal bei Venusfliegenfalle und Wasserfalle entstanden, sondern geht wahrscheinlich auf einen gemeinsamen Vorfahren dieser Linie zurück.

Wie genau aus einer klebenden Falle eine Klappfalle wurde, lässt sich nicht anhand einer vollständigen Fossilreihe verfolgen. Eine plausible Entwicklung ergibt sich aber aus Eigenschaften, die heute schon bei verschiedenen Sonnentauen vorhanden sind.

Sonnentau kann Berührungen wahrnehmen. Er kann elektrische und chemische Signale weiterleiten. Seine Tentakel können sich bewegen. Das Blatt kann sich teilweise um Beute herumkrümmen.

Die einzelnen Grundfähigkeiten waren also bereits vorhanden. Im Laufe der Evolution konnten Geschwindigkeit, Empfindlichkeit und Blattbewegung immer stärker spezialisiert werden.

Mehr über die heutigen Fangprinzipien steht im Überblick Fallenarten bei fleischfressenden Pflanzen. Die beiden bekanntesten Vertreter dieser Linie findest du außerdem im Pflanzenlexikon bei Venusfliegenfallen und Sonnentau.

Grubenfallen: Eine gute Idee wird immer wieder erfunden

Noch deutlicher zeigt sich Konvergenz bei den Grubenfallen.

Eine Kanne ist im Grunde eine bestechend einfache Idee: Baue einen Hohlraum, locke ein Tier an den Rand, erschwere ihm dort den Halt und verhindere anschließend die Flucht.

Diese Strategie funktioniert so gut, dass sie in der Evolution mehrmals unabhängig entstanden ist.

Zu den Pflanzen mit Grubenfallen gehören unter anderem:

Sie sehen teilweise ähnlich aus und funktionieren nach verwandten Grundprinzipien – ihre Fallen haben aber nicht alle denselben evolutionären Ursprung.

Dass ähnliche Kannenformen mehrfach unabhängig entstanden sind, ist ein klassisches Beispiel für konvergente Evolution: Ähnliche Selektionsbedingungen können zu funktionell vergleichbaren Lösungen führen.

Und dann gibt es noch die wirklich schrägen Lösungen

Klebefallen und Grubenfallen kann man sich noch relativ leicht als Abwandlung eines Blattes vorstellen. Bei Wasserschläuchen wird die Sache deutlich spezieller.

Utricularia bildet winzige Fangblasen. Aus diesen wird Wasser herausgepumpt, sodass im Inneren Unterdruck entsteht. Berührt ein kleines Beutetier den Fallenmechanismus, öffnet sich eine Klappe und Wasser samt Beute wird innerhalb kürzester Zeit eingesaugt.

Die verwandte Gattung Genlisea geht wieder einen anderen Weg und bildet Reusenfallen, durch die kleine Organismen immer weiter in Richtung Verdauungsbereich geführt werden.

Die Evolution hatte also keine Lieblingsfalle. Sie hat ausprobiert, was unter den jeweiligen Bedingungen funktioniert: kleben, abrutschen lassen, zuschnappen, einsaugen oder den Rückweg verbauen.

Fossilien? Leider schwierig

Wer jetzt gerne eine perfekte Reihe hätte – normales Blatt, etwas klebrig, stärker klebrig, halb geschlossene Falle, Venusfliegenfalle – wird enttäuscht.

Der Fossilbericht der Karnivoren ist ausgesprochen lückenhaft. Weiche Blätter, feuchte Lebensräume und filigrane Fangstrukturen sind keine besonders gute Kombination, wenn etwas über Millionen Jahre erhalten bleiben soll.

Ein bemerkenswerter Fund stammt aus baltischem Bernstein. Dort wurden Teile eines mit tentakelartigen Drüsen besetzten Blattes gefunden, das etwa 35 bis 47 Millionen Jahre alt ist und Ähnlichkeiten mit heutigen Roridula-Pflanzen zeigt. Von ausgestorbenen Wasserfallen sind ebenfalls Fossilien bekannt.

Eine lückenlose Geschichte der Fallenentwicklung lässt sich daraus aber nicht zusammensetzen. Vieles, was wir heute über ihre Evolution wissen, stammt deshalb nicht aus Fossilien, sondern aus dem Vergleich lebender Pflanzen, ihrer Anatomie und vor allem ihrer DNA.

Fleischfressende Pflanzen wurden nicht erst mit Darwin entdeckt

Auch die menschliche Geschichte der Karnivoren ist interessant.

Fleischfressende Pflanzen waren den Menschen natürlich schon lange vor Charles Darwin bekannt. Auch ihr Insektenfang wurde schon vor ihm beobachtet.

Die erste bekannte schriftliche Beschreibung der Venusfliegenfalle durch einen Europäer stammt von Arthur Dobbs, dem damaligen Gouverneur von North Carolina. Er berichtete 1759 von einer empfindlichen Pflanze, deren Blätter sich bei Berührung schließen. Eine ausführlichere botanische Einordnung folgte wenige Jahre später.

Besonders wichtig war dabei der englische Naturforscher John Ellis.

1768 machte Ellis den berühmten schwedischen Naturforscher Carl von Linné auf die Venusfliegenfalle aufmerksam und schickte ihm eine detaillierte Beschreibung samt Abbildung. Er erkannte bereits erstaunlich richtig, dass die Pflanze Insekten nicht einfach nur zufällig zwischen ihren Blättern einklemmte, sondern dass der Fang für die Pflanze eine biologische Funktion haben musste.

Das war für die damalige Botanik eine ziemlich ungewöhnliche Vorstellung.

Wenn Pflanzen plötzlich nicht mehr ins Weltbild passen

Heute erscheint uns eine Venusfliegenfalle fast selbstverständlich. Jeder kennt zumindest Bilder davon.

Im 18. Jahrhundert war die Vorstellung einer Pflanze, die auf ein Tier reagiert, es einschließt und möglicherweise sogar Nährstoffe daraus gewinnt, erheblich schwieriger einzuordnen.

Pflanzen galten traditionell als weitgehend passive Lebewesen. Tiere bewegten sich, reagierten schnell und fraßen. Pflanzen wuchsen und wurden gefressen.

Eine Venusfliegenfalle hielt sich offensichtlich nicht an diese saubere Aufgabenteilung.

Selbst Beobachtungen ihrer Fangbewegung wurden deshalb zunächst unterschiedlich interpretiert. Linné kannte die Falle, nahm aber offenbar nicht an, dass ihre Beute anschließend tatsächlich verdaut und als Nährstoffquelle genutzt wurde.

Aus heutiger Sicht klingt manches davon kurios. Aber genau deshalb ist Wissenschaft interessant: Offensichtliche Dinge sind häufig nur deshalb offensichtlich, weil jemand sie irgendwann ziemlich mühsam nachgewiesen hat.

Dann kam Charles Darwin

Der große Wendepunkt war Charles Darwin.

Darwin beschäftigte sich über viele Jahre intensiv mit fleischfressenden Pflanzen, besonders mit Sonnentau.

Und Darwin experimentierte.

Er legte unterschiedliche Stoffe auf die Blätter. Er beobachtete die Reaktion der Tentakel. Er untersuchte, welche Substanzen eine Reaktion auslösten und welche nicht. Er beschäftigte sich mit der Empfindlichkeit der Fallen, ihren Bewegungen, Verdauungssekreten und der Aufnahme gelöster Stoffe.

1875 veröffentlichte er schließlich sein Buch Insectivorous Plants.

Das Werk war für die Erforschung der Karnivoren ein Meilenstein. Darwin konnte mit systematischen Versuchen zeigen, dass zumindest verschiedene dieser Pflanzen tierisches Material tatsächlich chemisch aufschließen und die daraus freigesetzten Stoffe aufnehmen.

Beim Sonnentau erkannte er eine deutliche Parallele zur tierischen Verdauung.

Natürlich kannte Darwin weder Gene noch moderne Pflanzenhormone, Membrantransporter oder Calcium-Signalwege. Aber das Grundprinzip hatte er erstaunlich gut verstanden.

Wie die Verdauung heute im Detail verstanden wird, erklärt der Artikel Wie Karnivoren ihre Beute verdauen.

Darwins „wunderbarste Pflanze“

Besonders beeindruckt war Darwin von der Venusfliegenfalle. Er bezeichnete Dionaea muscipula sinngemäß als eine der wunderbarsten Pflanzen der Welt.

Und das kann man ihm kaum verübeln.

Eine Pflanze, die Berührungen registriert, Reize verarbeitet, elektrische Signale durch ihr Gewebe schickt, ihre Falle in kürzester Zeit schließt und anschließend anhand weiterer Signale die Verdauung hochfährt?

Selbst mit heutiger Technik wirkt das ziemlich abgefahren. Im 19. Jahrhundert muss es geradezu absurd gewirkt haben.

Darwins Arbeit trug wesentlich dazu bei, dass aus einer botanischen Kuriosität ein ernsthaft untersuchtes biologisches Phänomen wurde.

Und trotzdem glaubten es noch immer nicht alle

Wissenschaft läuft selten nach dem Muster: Experiment gemacht, Beweis erbracht, alle überzeugt.

Auch nach Darwin gab es weiterhin Zweifel und Gegenpositionen.

Ein interessantes Beispiel für die anhaltende Skepsis ist der französische Wissenschaftler Raphaël Dubois, Professor in Lyon. Seine Schrift La légende des plantes carnivores – sinngemäß also „Die Legende der fleischfressenden Pflanzen“ – erschien im Bandjahr 1917 und wurde 1918 veröffentlicht.

Dubois hielt wesentliche Vorstellungen zur Karnivorie für überzogen oder falsch und wandte sich gegen die Vorstellung pflanzlicher „Mägen“. Heute wissen wir, dass seine grundsätzliche Ablehnung der Pflanzenkarnivorie nicht haltbar war.

Aber die Episode ist interessant: Mehr als vierzig Jahre nach Darwins Buch war die Sache offenbar noch immer kontrovers genug, um ausführlich dagegen zu argumentieren.

Vom Mikroskop zum Genom

Darwin konnte beobachten, was eine Pflanze tat. Heute können Wissenschaftler zusätzlich untersuchen, welche Gene dabei aktiviert werden.

Und dadurch wird die Evolutionsgeschichte noch spannender.

Viele Verdauungsenzyme fleischfressender Pflanzen sind mit Proteinen verwandt, die gewöhnliche Pflanzen zur Abwehr gegen Krankheitserreger oder Fraßfeinde verwenden.

Chitinasen sind ein gutes Beispiel. Chitin kommt unter anderem in Pilzen vor – aber eben auch im Außenskelett von Insekten.

Ein Protein, das ursprünglich bei der Abwehr eines Pilzes hilfreich war, besitzt damit schon Eigenschaften, die auch beim Zerlegen von Beute nützlich sein können.

Evolution musste kein völlig neues Verdauungssystem erfinden. Vorhandene Gene konnten kopiert, verändert, anders reguliert und für eine neue Aufgabe eingesetzt werden.

Das Gleiche gilt für Signalwege. Bei verschiedenen Karnivoren wurden Teile jener Systeme umfunktioniert, mit denen Pflanzen normalerweise Verletzungen oder Fraß erkennen.

Aus „Da frisst etwas an meinem Blatt“ konnte evolutionär irgendwann „Da sitzt etwas auf meinem Blatt – vielleicht kann ich es fressen“ werden.

Gerade solche Beispiele zeigen, wie stark vorhandene biologische Funktionen im Lauf der Evolution für neue Aufgaben umgebaut werden können.

Evolution bedeutet nicht immer komplizierter

Bei der Evolution fleischfressender Pflanzen sollte man außerdem eine Vorstellung vermeiden: Dass aus einer „einfachen“ Klebefalle zwangsläufig irgendwann eine „höher entwickelte“ Venusfliegenfalle werden müsste.

Evolution kennt keine Rangliste.

Eine passive Kannenfalle ist nicht primitiver als eine schnelle Klappfalle. Sie funktioniert einfach anders.

Nepenthes muss seine Kanne nicht zuschnappen lassen, wenn ein nasser oder extrem rutschiger Kannenrand das Insekt ebenso zuverlässig in die Falle befördert. Ein Sonnentau braucht keine Venusfliegenfalle zu werden, solange seine Klebefalle hervorragend funktioniert.

Eine aufwendigere Lösung ist nicht automatisch eine bessere Lösung. Die beste Anpassung ist diejenige, die unter den jeweiligen Umweltbedingungen genügend Nachkommen ermöglicht.

Wo beginnt eigentlich Karnivorie?

Je genauer man hinsieht, desto schwieriger wird außerdem eine scheinbar einfache Frage: Wann ist eine Pflanze wirklich fleischfressend?

Fangen allein reicht nicht. Viele normale Pflanzen besitzen klebrige Oberflächen, an denen kleine Insekten sterben können. Das macht eine Tomatenpflanze noch lange nicht zur Karnivore.

Zur klassischen Karnivorie gehören mehrere Schritte:

  • Beute wird gefangen oder festgehalten.
  • Aus ihr werden verwertbare Stoffe freigesetzt.
  • Diese Nährstoffe gelangen in die Pflanze.
  • Die Pflanze profitiert davon in Wachstum, Überleben oder Fortpflanzung.

Bei einigen Pflanzen laufen alle Schritte sehr offensichtlich ab. Bei anderen wird es kompliziert.

Roridula: Fleischfressen über einen Zwischenhändler

Ein besonders spannender Grenzfall ist die Wanzenpflanze Roridula aus Südafrika.

Ihre Blätter besitzen zahlreiche klebrige Drüsen und fangen erstaunlich viele Insekten. Anders als Sonnentau produziert Roridula jedoch ein harzartiges Fangsekret, und die Verdauung funktioniert nicht einfach nach dem klassischen Schema „Pflanze fängt – Pflanze verdaut“.

Auf den Pflanzen leben spezialisierte Wanzen. Diese können sich auf den klebrigen Blättern bewegen, ohne selbst hängen zu bleiben. Sie fressen die gefangenen Insekten und hinterlassen Ausscheidungen auf der Pflanze.

Roridula kann daraus Nährstoffe aufnehmen.

Die Pflanze bekommt am Ende also tatsächlich Stickstoff und andere Stoffe aus der von ihr gefangenen Beute – nur die Verdauung wurde ausgelagert.

Eine Art biologisches Outsourcing.

Wer in diesem System nun „wirklich“ der Fleischfresser ist, wurde lange diskutiert. Heute gilt Roridula als ausgesprochen interessantes Beispiel dafür, dass Karnivorie kein einziges starres Rezept besitzen muss.

Und wir entdecken noch immer neue Karnivoren

Man könnte glauben, dass nach mehr als 150 Jahren intensiver Forschung inzwischen jede fleischfressende Pflanze bekannt sein müsste.

Nicht ganz.

2021 wurde für die nordamerikanische Art Triantha occidentalis überzeugend nachgewiesen, dass sie tatsächlich karnivor ist.

Das Kuriose: Die Pflanze fängt kleine Insekten mit klebrigen Drüsen an ihren Blütenstängeln. Also genau dort, wo man bei einer insektenbestäubten Pflanze eigentlich möglichst keine Insekten umbringen möchte.

Untersuchungen mit markiertem Stickstoff konnten zeigen, dass Nährstoffe aus den gefangenen Tieren tatsächlich in die Pflanze gelangen.

Triantha wuchs keineswegs unentdeckt irgendwo in einem unerforschten Tal im Amazonasgebiet. Die Pflanze war bekannt. Man hatte nur lange nicht erkannt, was sie tat.

Das ist vielleicht eine der schönsten Lektionen aus der Geschichte der Karnivoren: Nur weil wir eine Pflanze kennen, heißt das noch lange nicht, dass wir sie verstanden haben.

Was Karnivoren über Evolution erzählen

Fleischfressende Pflanzen sind deshalb weit mehr als botanische Kuriositäten.

Sie zeigen mehrere grundlegende Prinzipien der Evolution geradezu in Lehrbuchqualität:

  • Ähnliche Umweltbedingungen können bei nicht eng verwandten Lebewesen ähnliche Anpassungen hervorbringen.
  • Komplexe Organe müssen nicht plötzlich entstehen, sondern können aus vorhandenen Strukturen und Funktionen schrittweise aufgebaut werden.
  • Gene können neue Aufgaben erhalten.
  • Eine Anpassung hat immer Kosten und Nutzen.
  • Komplizierter bedeutet nicht automatisch besser.

Vielleicht ist gerade deshalb die Venusfliegenfalle so faszinierend. Nicht weil Evolution irgendwann beschlossen hätte, eine möglichst spektakuläre Pflanze zu bauen, sondern weil jeder einzelne Bestandteil ihrer Falle eine Geschichte hat.

Die Fähigkeit, Berührung wahrzunehmen. Elektrische Signale weiterzuleiten. Bewegung auszulösen. Verdauungsstoffe abzugeben. Nährstoffe über ein Blatt aufzunehmen.

Nichts davon musste plötzlich aus dem Nichts erscheinen. Aber zusammengenommen entsteht daraus eine Pflanze, die eine Fliege fangen, einschließen und verdauen kann.

Und ja: Das ist auch nach über 150 Jahren Forschung immer noch ziemlich beeindruckend.

Von Darwin bis heute

Als John Ellis im 18. Jahrhundert die Venusfliegenfalle beschrieb, war noch unklar, was genau mit dem gefangenen Insekt geschah.

Darwin konnte ein Jahrhundert später experimentell zeigen, dass Pflanzen tierisches Material tatsächlich verdauen und daraus Nährstoffe aufnehmen können.

Heute untersuchen Wissenschaftler elektrische Aktionspotentiale, Pflanzenhormone, Verdauungsenzyme, Membrantransporter und komplette Genome.

Die grundlegende Frage ist aber dieselbe geblieben: Wie schafft es eine Pflanze, ein Tier als Nährstoffquelle zu benutzen?

Je mehr wir darüber lernen, desto weniger geheimnisvoll werden die einzelnen Mechanismen. Die Pflanzen selbst werden dadurch allerdings kein bisschen weniger faszinierend. Eher im Gegenteil.

Fazit

Karnivorie ist keine einmalige Laune der Natur.

Sie ist eine evolutionäre Antwort auf schwierige Lebensbedingungen – und eine Antwort, die unabhängig voneinander mehrfach gefunden wurde.

Aus normalen Blättern entstanden Klebefallen, Kannen, Klappfallen, Reusen und winzige Unterdruckfallen. Vorhandene Abwehrmechanismen wurden zu Verdauungssystemen. Pflanzliche Signalwege wurden für den Beutefang umfunktioniert.

Manche Pflanzen erledigen fast alles selbst. Andere lassen Mikroorganismen oder sogar Wanzen einen Teil der Arbeit übernehmen. Und gelegentlich entdecken wir noch heute, dass eine längst bekannte Pflanze heimlich Tiere frisst.

Die Geschichte der Karnivoren ist deshalb noch nicht zu Ende.

Und das ist wahrscheinlich ganz gut so. Denn eine Pflanzengruppe, die gleich mehrfach unabhängig angefangen hat, Tiere zu fangen, sollte sich nicht vollständig in ein paar einfachen Regeln erklären lassen.

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