Eerder dachten wetenschappers nog dat planten elkaar waarschuwden voor dreigend gevaar, maar de waarheid zou weleens veel slinkser kunnen zijn.
Landplanten kunnen via een ingewikkeld, ondergronds netwerk van schimmels met elkaar in contact staan, ook wel bekend als het ‘wood wide web’. Dit netwerk ontstaat doordat mycorrhizale schimmels een symbiotische band aangaan met de wortels van planten, waarbij de planten voedingsstoffen ontvangen en de schimmels koolstof. Het is bewezen dat zowel middelen als informatie via dit netwerk tussen planten worden doorgegeven, zodat andere planten hiervan kunnen profiteren.
Aanval
Eerdere studies hebben laten zien dat wanneer een plant wordt aangevallen door een herbivoor of ziekteverwekker, dit vaak zorgt voor een versterking van de verdedigingsmechanismen bij andere planten in hetzelfde netwerk. Maar het was nog niet duidelijk of de aangevallen plant zelf actief signalen uitzendt om zijn buren te waarschuwen, zodat zij hun verdediging kunnen versterken.
Actieve signalen
Actieve signalen tussen planten lijken niet te passen bij de evolutietheorie, die stelt dat dit soort gedrag alleen zin heeft als het voordelig is voor zowel de afzender als de ontvanger. Dit bracht de onderzoekers in verwarring – waarom zou een aangevallen plant eigenlijk signalen sturen om zijn buren te waarschuwen?
Wiskundige modellen
Om dit te onderzoeken, gebruikte een team van onderzoekers, onder leiding van de Universiteit van Oxford en in samenwerking met de Vrije Universiteit Amsterdam, wiskundige modellen om verschillende scenario’s te verkennen. Ze ontdekten al snel dat het bijna onmogelijk is om situaties te vinden waarin planten zich evolutionair zouden ontwikkelen om hun buren te waarschuwen voor dreigend gevaar. De waarschijnlijkste verklaring is dat planten concurreren met hun buren om zonlicht en voedingsstoffen, waardoor het in hun belang is om géén hulp te bieden aan naburige concurrenten. Sterker nog, de resultaten suggereren dat planten in sommige gevallen juist signalen kunnen afgeven die hun buren schade toebrengen, zodat ze zelf voordeel halen.
Onwaarschijnlijk
Kortom, het is hoogst onwaarschijnlijk dat planten zich zouden ontwikkelen om andere planten te waarschuwen voor dreigend gevaar. “Onze resultaten wijzen erop dat planten waarschijnlijker bedrieglijk gedrag vertonen tegenover hun buren dan dat ze altruïstisch handelen”, zegt hoofdauteur Thomas Scott van de afdeling Biologie aan de Universiteit van Oxford, die de wiskundige analyses uitvoerde. “Ze kunnen bijvoorbeeld doen alsof er een aanval door herbivoren gaande is, terwijl er in werkelijkheid helemaal geen herbivoor in de buurt is. Dit bedrieglijke gedrag kan planten in hun voordeel werken, omdat het hun lokale concurrenten schaadt door hen te misleiden en te dwingen dure verdedigingsmechanismen tegen herbivoren te ontwikkelen.”
Twee plausibele alternatieven
De nieuwe wiskundige modellen brachten twee interessante alternatieven aan het licht die kunnen verklaren waarom naburige planten hun verdedigingsmechanismen versterken wanneer een van hen wordt aangevallen. Het zou kunnen dat planten simpelweg niet in staat zijn om te voorkomen dat ze een signaal uitzenden wanneer ze worden aangevallen – ook al zouden ze liever niet willen dat deze informatie hun buren bereikt, ze kunnen het niet tegenhouden. Net zoals mensen niet kunnen vermijden dat ze blozen als ze zich schamen.
Afluisteren
Een andere intrigerende mogelijkheid is planten hun buren stiekem afluisteren. “Er is geen twijfel dat informatie wordt doorgegeven”, zegt mede-auteur Toby Kiers van de Vrije Universiteit Amsterdam. “Organismen staan voortdurend in contact met hun omgeving, detecteren en verwerken allerlei signalen. De vraag is echter of planten actief waarschuwingen sturen naar elkaar. Misschien, net zoals roddelende buren, luistert de ene plant gewoon af bij de andere.”
Schimmels
Of misschien… doen de schimmels dat wel. Het zou bijvoorbeeld ook kunnen dat schimmels hun gastplanten in de gaten houden, herkennen wanneer ze worden aangevallen en vervolgens andere planten in hun netwerk alarmeren. Deze interessante hypothese heeft evolutionair gezien veel logica, omdat schimmels er voordeel uit kunnen halen om alle planten die ze van middelen voorzien, te beschermen. “Misschien zijn het wel de schimmelnetwerken zelf die de waarschuwingssignalen sturen”, oppert Scott. “Mycorrhizale schimmels zijn afhankelijk van de planten in hun netwerk voor koolhydraten, dus het is cruciaal om deze planten gezond te houden. Het zou kunnen dat de schimmels naar hun plantpartners luisteren, merken wanneer een plant wordt aangevallen en de andere planten waarschuwen om zich voor te bereiden.”
In plaats van dus communicatiekanalen te gebruiken om waarschuwingen door te geven, lijkt het volgens het onderzoek veel waarschijnlijker dat planten – misschien wel via schimmels – hun buren stiekem afluisteren. De bevindingen, gepubliceerd in PNAS, werpen hoe dan ook nieuw licht op de manier waarop planten communiceren via ondergrondse netwerken.