Planter advarer mod insekter med elektriske signaler

Når en larve tager sin første bid af et grønt blad, forbliver hændelsen ikke lokal. Planten registrerer skaden øjeblikkeligt og udløser en elektrisk advarselsbølge, som hurtigt forplanter sig til resten af organismen. Denne mekaniske reaktion minder om dyrs nervesystemer, selvom planter mangler egentlige nerver.

Forskningen i planters elektriske signaler har taget store skridt fremad de seneste år. I et studie offentliggjort i september 2018 dokumenterede forskere fra University of Wisconsin-Madison, hvordan aminosyren glutamat fungerer som en central udløser af disse interne advarsler.

Når et bladvæv beskadiges af et insekt, siver glutamat ud i sårstedet. Dette aktiverer specifikke proteiner, som lader calciumioner strømme igennem plantens karsystem. Denne proces skaber en målbar elektrisk spændingsforskel, der bevæger sig fra det beskadigede område ud til de raske blade.

Dette signalbevægelsesmønster kan sammenlignes med et moderne hus, hvor en røgalarm i køkkenet øjeblikkeligt aktiverer sirener i alle øvrige rum. Elektriske aktionspotentialer bevæger sig med hastigheder på op til en centimeter i sekundet, hvilket sikrer en hurtig intern kommunikation.

For at visualisere denne usynlige proces benyttede forskerne genetisk modificerede gåseurt-planter, der udsender lys ved forhøjede calciumkoncentrationer. Videooptagelser fra forsøget viste en tydelig lysbølge, som spredte sig gennem årenettet i bladet kort tid efter et snit.

Det fremgår af undersøgelsen publiceret hos Science Magazine, at det elektriske signal fungerer som startskud for kemisk forsvar. Når spændingsbølgen når frem til uskadte blade, aktiveres forsvarsgener, der øger produktionen af skadelige stoffer.

Planten begynder straks at producere hormonet jasmonat, som stimulerer dannelsen af garvesyrer eller andre giftige forbindelser. Disse stoffer gør bladene usmagelige eller svære at fordøje for insekter, hvormed planten effektivt begrænser yderligere ødelæggelse.

Tidligere undersøgelser fra juli 2013 foretaget ved Lausanne Universitet har ligeledes påvist, at gener fra GLR-familien er afgørende for signalets spredning. Uden disse gener stopper den elektriske bølge, hvilket efterlader de fjerne plantedele helt forsvarsløse over for angreb.

En korrelation i de indsamlede data viser en direkte sammenhæng mellem skadens fysiske omfang og intensiteten af de elektriske impulser. Logisk set indebærer dette, at en plante udsat for konstant gnavning vil opbruge sine energireserver hurtigere på det elektriske beredskab.

Dette kan sammenlignes med et bilbatteri, der aflades hurtigt, hvis bilens alarmsystem aktiveres uafbrudt. Hvis signaleringen fortsætter uden pause, prioriterer planten forsvar frem for vækst, hvilket i sidste ende kan hæmme både blomstring og celledeling betydeligt over tid.

Den nye viden om planters fysiologi åbner op for opfindsomme metoder inden for bæredygtigt landbrug. Ved at montere følsomme elektroder på afgrøder kan landmænd overvåge planternes tilstand i realtid og registrere angreb fra skadedyr, længe før de første synlige symptomer opstår.

Denne teknologiske tilgang kan reducere behovet for sprøjtemidler, da målrettede indsatser kan sættes i verk nøjagtigt der, hvor alarmerne udløses. Forskningen viser dermed, at planter er langtfra passive organismer, men aktive kommunikatorer i deres eget biologiske miljø.