N.B. Het kan zijn dat elementen ontbreken aan deze printversie.
Biologie Wekelijks stuit Karel Knip in de alledaagse werkelijkheid op raadsels en onbegrijpelijke verschijnselen.
Deze week: planten produceren geluid, maar luisteren ze er ook naar?
:format(webp)/s3/static.nrc.nl/images/gn4/stripped/data101733318-7a5c93.jpg)
Hebben planten gevoel? Kunnen ze communiceren? Herkennen ze elkaar? Herkennen ze ons? Van tijd tot tijd ontstaat daarover discussie en niet alleen onder persoonlijkheden van het soort Hermann Hesse of Irene van Lippe Biesterfeld. Ook onder filosofen en filosofisch geschoolden.
Laatst maakten twee filosofen ons in deze krant zomaar het verwijt dat we planten moreel niet serieus namen, dat ons denken te sterk mensgericht was, dat we dieren veel te lang als niet sentient hadden beschouwd, terwijl hun sentience inmiddels door niemand meer wordt betwist. Zelfs ongewervelde dieren hebben sentience. Bijen en hommels kunnen dromen en puzzelen en nog veel meer.
Planten zijn geen dieren, zeiden de filosofen, maar er zijn wel parallellen. Zo verzamelen plantenwortels informatie en laten planten bij stress alarmroepen klinken. Het wordt dus tijd voor een gedragsverandering. Het betekent niet dat we planten niet kunnen opeten, als we maar beseffen dát we het doen en als we maar bedanken voor de overlast. Dat hoort bij een respectvolle houding.
Ultrasone pulsen
Aanleiding voor de hartenkreet was de uitkomst van onderzoek dat eind maart in het tijdschrift Cell verscheen. Biologen van Tel-Aviv University aangevoerd door Itzhak Khait hadden ontdekt dat tomaten- en tabaksplanten ultrasone pulsen met een frequentie van meer dan 20 kHz afgeven als ze watertekort krijgen of als ze worden afgesneden. De gebruikte apparatuur was zo gevoelig dat de pulsen op meters afstand werden waargenomen en daarom noemden de biologen het geluid ‘airborne’. Frappant was dat er bij watertekort andere pulsen klonken dan bij afgesneden-zijn en dat een computer de twee signalen op den duur uit elkaar kon houden. Het woord ‘alarmroep’ werd trouwens niet gebruikt.
Het was mooi onderzoek maar heel veel nieuws kwam er eigenlijk niet uit. Dat uit de houtvaten (het xyleem) van bomen ultrasoon gesuis of getik klinkt, vooral als er watergebrek is, is al heel lang bekend. Het wordt meestal toegeschreven aan het fenomeen cavitatie. Door lokale drukdaling in de sapstroom van planten ontstaan belletjes, eigenlijk ‘caviteiten’, die weer subiet worden opgevuld met waterdamp en vocht. Daarbij ontstaat dat geruis of getik. Ook Khait zelf denkt dat het cavitatie is in zijn tomaten en tabak want er bleek een logische samenhang tussen de diameter van de plantenvaten en de frequentie van de pulsen.
Zoals gangbaar is schilderde Khait aan het eind van zijn publicatie nog wat vergezichten. ’t Zou best kunnen, schreef hij, dat de ultrasone tikken worden gehoord en begrepen door andere planten of insecten en dat die daar wat aan hebben. En anders hebben tomatenkwekers er wel wat aan. Niks over alarmroepen.
Een soort afrikaantje
Dat planten ook gevoelig zouden zijn voor geluid, in het bijzonder muziek, werd al in de negentiende eeuw verondersteld. In 1965 is de invloed onderzocht van Mozart, Brubeck en The Beatles op de groei van Tagetes erecta, een soort afrikaantje, maar er kwam niets uit. Wel ontstond er in 2012 enige opwinding toen de Australische Monica Gagliano vaststelde dat de worteltjes van maiskiemen die in water dreven niet alleen trillingspulsjes afgaven maar dat ze ook reageerden op geluid, in ieder geval op een laagfrequente brom van zo’n 100 tot 500 Hz. De ondergedompelde worteltjes bogen naar de brombron toe. Wat er de biologische betekenis van is weet niemand. Maar Gagliano meende aannemelijk te hebben gemaakt dat planten met behulp van geluid communiceren en ze riep prompt op tot meer multidisciplinair onderzoek aan deze akoestische communicatie.
Daarop is gereserveerd gereageerd, in ieder geval door de Leidse hoogleraar diergedrag Carel ten Cate die er in 2013 op wees dat ook binnen de lichamen van dieren en mensen geluiden geproduceerd worden maar dat die echt geen functie hebben in de communicatie. Het hart bonkt, er suist lucht door de bronchiën en in de darmen borrelt het dat het een aard heeft. Bij acute honger of dreigende buikloop kan dit geluid zelfs ‘airborne’ raken.
Zes jaar eerder was grotere ergernis onder biologen ontstaan toen duidelijk werd dat bepaalde plantenliefhebbers onder hen aannamen dat hogere planten waren uitgerust met zenuwcellen, synapsen en een soort hersenen die in de wortels schuilden, kortom dat planten intelligentie bezaten, wat de oprichting rechtvaardigde van een Society for Plant Neurobiology. Het bracht de gal omhoog bij 33 nuchterder denkende wetenschappers die hun gemoed luchtten in Trends in Plant Science (2007).
Niet te stuiten
Gebaat heeft het niet, de colonne, eenmaal in beweging, viel niet meer te stuiten. Wel hebben de verenigde neurobiologen hun naam veranderd in de Society of Plant Signaling and Behavior en hebben zij laten weten dat die zogenaamde neuronen maar een metafoor waren. Ondertussen maken ze lange lijsten van bijzondere planteigenschappen die hun oorspronkelijke aanname moeten bevestigen: planten kennen bewustzijn, cognitie en, hoe heet het, sentience.
Het AW-labo kan hierin geen rol spelen en dekt zich in met de notitie dat er wel degelijk wonderlijke effecten zijn van geluid op planten. In 2008 ontdekten Koreaanse biologen, overigens op zoek naar de invloed van klassieke muziek op rijstgroei, dat sommige rijstgenen door gebrom van 50 tot 250 Hz tot expressie kwamen. Dus toch. Het mooiste onderzoek dat deze week voorbijkwam was dat van Heidi Appel en Reginald Cocroft (Oecologia, 2014) die er in slaagden de trillingen na te bootsen die de rupsen van het koolwitje opwekken als ze knagen aan de rozetbladeren van de zandraket. Net als bij het echte knagen gaan de bladeren verderop in de rozet dan afweerstoffen vormen. Het is een gevoelig systeem want de trillingen die de wind opwekt in de rozetbladeren heeft dit effect niet. Wees nooit bang voor de wind in de zandraket.
