Wie bleibt das Leben im Samenkorn?

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Hi,

in Anlehnung an meinen Vorredner möchte ich einige Punkte ergänzend vertiefen. Das, worauf deine Frage abzielt, ist die Dormanz. Die Dormanz ist ein Ruhezustand des Samens. Damit da keine Begriffsunklarheit entsteht, du sagst es schon zum Teil selbst, der Same besteht aus dem Embryo, dem Nährgewebe und der Samenschale. Das ist sozusagen die Ausbreitungseinheit der Pflanzen. Um die Ausbreitung zu fördern, wurden später "Früchte" erfunden, in die Samen untergebracht sind und die auf Tiere (und uns) sehr attraktiv wirken. Diese leisten dann durch Umhertragen und verlieren bzw. wieder ausscheiden der Samen eine Verteilung über weite Landstriche, was die ortsfeste Pflanze selbst ja nicht leisten könnte.

Was du schon sehr gut ansprichst, ist der "Trocknungsgrad" der Samen. Dieser muss außerordentlich hoch sein, damit der Same lange in einem Ruhezustand überdauern kann. Der Austrocknungsgrad ist so hoch, dass Zellen dies normalerweise nicht überleben würden. Dazu werden in Samen spezielle, lebenserhaltende Schutzproteine eingesetzt, die den Embryo vor den schädlichen Auswirkungen der völligen Austrocknung des Samens schützen und stabilisieren. Diese sog. "LEA-Proteine" ("late embryogenesis abundant" Proteine) sichern das Überleben des Embryos im Zustand völliger Trockenheit. Werden diese Schutzproteine z.B. wegen eines Gendefekts nicht produziert und nicht in den Samen eingelagert, stirbt der Embryo. Du siehst schon daran, dass wir uns im Zustand maximaler Austrocknung an der äußersten Grenze des Lebens bewegen. Mehr geht nicht. Die Genaktivität wird eingestellt, die Stoffwechselaktivität ist komplett reduziert nahe 0 und die Samenschale ist vollständig ausgebildet. In diesem Zustand befindet sich der Same in der Dormanz (Keimruhe).

Es gibt nun mehrere Möglichkeiten die Keimruhe zu steuern und aufrecht zu erhalten, eine wurde schon genannt, die hormonelle Steuerung (Einleitung) über Abscisinsäure. Im Zustand maximaler Austrocknung, greifen aber noch weitere Mechanismen der Keimungsblockade. Davon möchte ich zwei exemplarisch betrachten. 

Die Keimung braucht Wasser und Sauerstoff, ohne diese beiden Zutaten ist Keimung nicht möglich. Besonders effektiv ist es also, den Embryo im Trocknungszustand, wie mit einem Folienschweißgerät, mit einer wasser- und sauerstoffundurchlässigen Sperrschicht zu umgeben. Da es Folienschweißgeräte in der Natur nicht gibt, übernimmt das die Samenschale und verhindert auf dem Wege die Keimung, solange sie wasser- und luftundurchlässig bleibt. Zeitlich unbegrenzt. 

Im Unterschied zu einer Kunststofffolie ermöglicht sie aber auch die Keimung und zwar unter ganz bestimmten Bedingungen. Fällt der Same auf feuchtes Erdreich und bleibt dort liegen, verrotten die Sperrschichten der Samenschale durch Mikroorganismentätigkeit, nun gelangt Sauerstoff und Wasser in den Samen und dieser kann keimen. Dadurch ist sichergestellt, dass der Same nicht einfach so irgendwo "drauflos keimt", wo er danach vielleicht nicht überleben könnte, sondern dort, wo es der jungen Pflanze gut geht, im feuchten Boden. Eine Sperrschicht als mechanische Barriere kann die Keimung wirksam verhindern.

Es kommen alternativ noch weitere Keimungsblockademechanismen in Betracht, die über chemische Substanzen (sog. Keimungsinhibitoren) wirken. Ein Beispiel ist das Amygdalin. https://de.wikipedia.org/wiki/Amygdalin Amygdalin besteht aus einer Verbindung aus einem Zucker und Mandelsäurenitril. Falls es in Kontakt mit Wasser kommt, wird es enzymatisch gespalten, also der Zucker "abgezwackt". Die Zuckerkomponente wird abgespalten und aus dem nun freien Rest (Mandelsäurenitril) entsteht Blausäure. Blausäure blockiert die Atmungskette der Mitochondrien am Komplex IV ("Cytochrom-Oxidase") der Zellen und ist für uns oder Lebewesen generell ein absolut tödliches Gift. Traurige Berühmtheit erlangte es während des 2. WK als "Zyklon B", mit Hilfe dessen der Holocaust begangen wurde. 

Im Embryo angehäufte Blausäure, blockiert somit den Stoffwechsel. Drastischer als mit Blausäure kann man einen Embryo praktisch nicht an Wachstum hindern. Dieser Embryo ist sozusagen absichtlich in einen "quasitoten Zustand" versetzt worden, der durch ihn selbst nicht gebrochen werden könnte. Die Blausäure entweicht gasförmig aus dem Embryo, wenn die Samenschale sich später öffnet, nun bekommt der Embryo "sein Leben zurück" und kann beginnen zu wachsen. Gruß, Cliff    

wie das Leben über viele Jahre im Samenkorn bleibt? (...) ein Embryo, der durch teilweise Eintrocknung am Leben gehalten wird

Der Embryo, gerade der in Blausäure schwimmende Embryo, ist mehr tot als lebendig ;) Die Betrachtung sollte man aufgrund des Gesagten ggf. etwas erweitern: Das Leben in den Samen zu bekommen ist kein Problem. Es geht eher darum, wie kann man die Keimung (im weiteren Sinne "das Leben" des Embryos) effektiv und wieder rückgängig machbar hemmen. Deswegen soll man übrigens die Kerne von Früchten (Äpfel, Aprikosen u.s.w.) nicht essen, öffnen, in Nahrungsmitteln verarbeiten. Gruß, Cliff

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@CliffBaxter

Danke für die umfangreiche, klasse Antwort, die keine Frage offen lässt <3 Ich dachte schon nach ein paar Tagen der Suche, dass es keine Antwort gäbe. Ich habe deine Antwort in einer naturnahen Gartengruppe (mit Referenz an dich) weiter geteilt, wo die Antwort auch keiner wusste. Vielen lieben Dank =) 

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@CliffBaxter

glaube ein Auskeimen nach 30.000 Jahren toppt alles, selbst wenn Väterchen Frost da seine Finger im Spiel hatte... ist das mind blowing...

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Der Samen enthält neben dem Pflanzenembryo auch Nährgewebe, das dem Embryo Wachstum vor der Keimung ermöglicht, also wenn die Pflanze sich noch nicht selbst über Photosynthese und Nährstoffe aus dem Boden versorgen kann.

Während der Keimruhe oder Dormanz sind Faktoren aktiv, die das Wachstum des Embryos verhindern. Dadurch wird der Nährstoffvorrat im Samen nicht aufgebraucht und der Embryo kann Monate oder Jahre überleben, um dann unter den richtigen Bedingungen reaktiviert zu werden. Eine Entsprechung im Tierreich wäre z.B. der Winterschlaf kleiner Säugetiere.

Die Mechanismen der Dormanz sind vielfältig und vor allem davon abhängig, an welche Umweltbedingungen eine Pflanzenart angepasst ist. Viele Pflanzenembryos produzieren beispielsweise Wachstumshemmer wie Abscisinsäure, deren Konzentration erst mit der Zeit abnimmt. Bei anderen Pflanzen können die Enzyme für Energiegewinnung aus dem Nährgewebe nur in Anwesenheit von Wasser arbeiten. Damit der Embryo wachsen kann, muss die Samenschale dann erst wasserdurchlässig werden, z.B. im Verdauungstrakt eines Tieres.

Vielen dank für die tolle Antwort! :) Nachdem ich seit einigen Tagen auf der Suche war dachte ich schon, es gäbe keine Antwort auf die Frage. 

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Eine kompakte, aussagekräftige und verständliche Antwort ↑↑↑

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Tolle Frage! Das ist echt ein Mysterium - und kein Mensch bisher kann einen Samen nachbauen!

Besonders wunderbar finde ich es, wenn unterschiedliche Bedingungen erforderlich sind, um einen Samen zum Leben zu erwecken: 

im australischen Busch brauchen harte Samenkapseln erst ein Buschfeuer, um keimen zu können - kurz nach Erlöschen haben sich durch das Feuer Wolken gebildet, es regnet und alles keimt und wächst los: dann sieht es im roten Australien aus wie in Irland.

Dann die Verbena Bonariensis - die Verbene aus Buenos Aires: sie keimt erst, wenn sie im Wechsel mal Frost, dann wieder Hitze bekommen hat.

Der Samen ist das große Mysterium, vor dem ich den größten Respekt habe. 

Die Keimfähigkeit kann aber sehr leicht zerstört werden, und zwar durch Frequenzen aus nieder- und hochfrequenter Strahlung, wie sie z.B. in Bereichen auftritt, wo Mikrowelle, WLAN, Mobilfunk, Funkgesteuerte Anlagen, Antennen, kabellose Übertragung, etc. aktiv sind. 
Für einzelne Frequenzen sind zwar Grenzwerte vorgeschrieben (aber wer prüft die?), nur tritt die elektromagnetische Strahlung nie isoliert, sondern gebündelt auf - und dafür gibt es keine geregelten Grenzwerte. 

Inzwischen hat man diese Strahlung in Verdacht, auch für den Rückgang der Reproduktionsfähigkeit bei Menschen verantwortlich zu sein, wenn man z.B. Mobiltelefone dauernd zu nah am Körper trägt und keine Sicherheitszonen einhält. Gleiches gilt für Pflanzensamen.

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