Wir alle mögen Blumen, und eines der attraktivsten Dinge an Blumen ist vermutlich die große Auswahl an Formen, Größen und natürlich Farben, in denen sie vorkommen. Aber wussten Sie, dass manche Blumen ihre Farbe ändern können? Obwohl es nicht nur Blumen sind, wird dieses Merkmal seit mindestens mehreren Jahrzehnten bei Hunderten verschiedener Arten beobachtet.
Es wird angenommen, dass farbwechselnde Blumen dies tun, weil sie den bestäubenden Insekten signalisieren, dass die Blume bereit ist, Nektar oder Pollen zu liefern, was sie belohnt. Dies gilt als „ehrliches“ Signal.
Aber auch das Gegenteil ist zu sehen; Einige Pflanzen zeigen ein „unehrliches“ Signal, wobei einige ihrer Blüten ihre Standardfarbe zeigen, während andere ihre Signalfarbe zeigen. Es wird angenommen, dass dieses Verhalten die Gesamtsichtbarkeit der Pflanze aus der Ferne für potenzielle Bestäuber erhöht.
Unabhängig von der Strategie der betreffenden Pflanze waren alle gefundenen Beispiele für farbverändernde Blüten unidirektional: Sobald sich die Farbe geändert hat, ändert sie sich nicht zurück. Stellen Sie sich also die Überraschung vor, die Professor Hirokazu Tsukaya von der Universität Tokio empfunden haben muss, als er sah, wie eine Blume der Pflanze Causonis japonica ihre Farbe änderte und sich dann immer wieder änderte.
„Obwohl ich diese Pflanze im Detail studiert habe, nachdem ich entdeckt hatte, dass es im Jahr 2000 mindestens zwei Sorten gab, waren die bidirektionalen, farbwechselnden Blüten ein völlig unerwarteter Befund“, sagte Tsukaya.
„Mein Kollege Professor Nobumitsu Kawakubo von der Universität Gifu ist ein Experte für Langzeit-Videoaufnahmen von bestäubenden Blüten im Zeitraffer. Er und seine Studentin versuchten ursprünglich, das Bestäubungsverhalten zwischen den verschiedenen Arten von Causonis japonica zu erforschen, und erwarteten, das Vertraute zu sehen von seiner standardmäßigen orangen Farbe zu leuchtendem Pink wechseln. Aber sie konnten es nicht glauben, als sie sich das Zeitraffervideo ansahen und sahen, dass es nicht nur wieder zu orange wurde, sondern dass diese Veränderung zwischen den beiden Zuständen oszillierte. Sie informierten mich auf diesen Befund; dies zwang uns, herauszufinden, warum. Also begannen wir eine Zusammenarbeit.“
Die einzigartigen bidirektional farbwechselnden Blütenblätter wurden erst jetzt beobachtet, weil die Pflanze in der Natur ein chaotisches Bündel aus Knospen, Blättern und Blüten ist, das ziemlich schnell wächst. Es war also nicht wirklich möglich, einzelne Blumen über die Zeit zu verfolgen. Doch dank sorgfältig kontrollierter Zeitraffer-Videoaufnahmen lassen sich nun einzelne Blüten verfolgen und so zu Beobachtungen wie dieser führen. Bildnachweis: ©2022 H. Tsukaya CC-BY
Dank der sorgfältig aufgenommenen Zeitraffervideos aus dem Feld und der detaillierten Beobachtungen im Labor gelang es Tsukaya, eine Verbindung herzustellen, welche physiologischen Veränderungen in den Blumen gleichzeitig mit ihren Farbänderungen stattfanden.
„Der anfängliche orangefarbene Zustand fällt mit dem männlichen Stadium der Reifung der Blume zusammen, wenn sie Nektar absondert“, sagte Tsukaya.
„Wenn das Staubblatt – der männliche Teil – alt wird und sich ablöst, werden die Blüten rosa. Nur wenige Stunden später beginnt der Stempel – der weibliche Teil – zu reifen, sondert Nektar ab und die Blüte wird wieder orange. Sobald diese Phase vorbei ist, ist die Blüte verblasst zu rosa. Die für die Farbänderung verantwortliche Hauptchemikalie ist das orange-gelbe Carotinoid; sein Akkumulations- und Abbauzyklus ist auch der schnellste, der bisher bekannt ist. Diese Tatsache war für uns eine weitere Überraschung.“
Der chemische Name Carotinoid klingt ein wenig wie das Wort „Karotte“. Das ist kein Zufall, denn die gleiche Chemikalie verleiht den typischen Karotten ihre orange Farbe. Es ist eine gute Quelle für Vitamin A, und angesichts der Tatsache, dass die farbverändernden Blüten die schnellste Ansammlung von Carotinoiden zeigen, die jemals gesehen wurde, ist es keine Überraschung, dass die Forscher glauben, dass ihre Entdeckung eine zukünftige Anwendung bei der Entwicklung von carotinoidhaltigem Gemüse haben könnte, das schneller reift oder mehr enthält Ausbeute an nützlichen Vitaminen.
„Unsere nächsten Schritte werden darin bestehen, herauszufinden, was die von uns beobachteten Verhaltensweisen bestimmt“, sagte Tsukaya.
„Eine große Frage, die wir haben, ist: Auf welcher Ebene werden die Phasen der Zyklen reguliert? Wird es durch Proteine verursacht, die in einem Rückkopplungszyklus gefangen sind, oder passiert etwas auf genetischer Ebene? Wir werden dies weiter untersuchen und hoffen, eine zu finden Erklärung bald. Es ist seltsam zu glauben, dass die Landwirte in Japan vor mehreren hundert Jahren Causonis japonica wegen seiner kräftigen Natur hassten. Aber ein Romanautor, Kyoka Izumi, schrieb so positiv über sie, dass ich mich frage, ob es dazu beigetragen hat, ein gewisses Interesse an ihrer Erhaltung aufrechtzuerhalten. Was auch immer der Grund ist, ich bin froh, dass sie jetzt hier sind, um ihre Geheimnisse mit uns zu teilen. Ich bin gespannt, was wir als nächstes entdecken werden.“
Die Studie erscheint in der Zeitschrift Wissenschaftliche Berichte.
Mehr Informationen:
Oszillierende Blütenfarbveränderungen von Causonis japonica (Thunb.) Raf. (Vitaceae) im Zusammenhang mit sexuellen Phasenänderungen, Wissenschaftliche Berichte (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-24252-z