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Umwelt+Natur

Wie Pflanzen den goldenen Winkel berechnen

Bei vielen Pflanzen sind die Blätter entlang des Stängels spiralförmig angeordnet. Der Winkel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Blättern ist dabei ziemlich exakt 137,5 Grad ? der goldene Winkel. Jiri Friml von der Universität Tübingen und seine Kollegen haben jetzt herausgefunden, dass ein bestimmtes Protein dafür sorgt, dass neue Blätter so weit wie möglich entfernt von bereits existierenden Blättern entstehen, und so den goldenen Winkel erzeugt. Das internationale Forscherteam präsentiert seine Ergebnisse im Fachmagazin Nature (Bd. 426, S. 255).

Den goldenen Winkel erhält man, wenn man den vollen Kreis, also 360 Grad, durch das Quadrat der Zahl des goldenen Schnitts teilt. Diese Phi genannte Zahl ist etwa 1,618. Man findet den goldenen Schnitt in der Natur auf Schritt und Tritt, beispielsweise in der Spiralform von Hurrikans oder Galaxien. Von Menschen werden Formen, in denen man das Zahlenverhältnis des goldenen Schnitts wiederfindet, offenbar als besonders ästhetisch empfunden. Leonardo da Vinci soll die Zahl Phi in den Zügen seiner Mona Lisa verewigt haben. Wie Pflanzen den goldenen Winkel „berechnen“, war aber bislang ein Rätsel.

Neue Blätter werden bei wachsenden Pflanzen unmittelbar hinter der Sprossspitze, also der Spitze des Stängels angelegt. Bei Untersuchungen des mit der Kresse verwandten Ackerschmalbandes (Arabidopsis thaliana) fanden Friml und seine Kollegen zunächst, dass neue Blätter immer dort entstehen, wo die Konzentration des Wachstumshormons Auxin am höchsten ist.

Außerdem wiesen sie nach, dass die Verteilung des Auxins von einem bestimmten Protein mit dem Namen PIN1 gesteuert wird. Das Zusammenspiel zwischen Protein und Wachstumshormon sorgt dafür, dass bereits angelegte Blattknospen weiteres Auxin aufnehmen und dadurch verhindern, dass sich in ihrer direkten Umgebung neue Blätter bilden können. Dort ist dann die Konzentration des Wachstumshormons zu gering. Auf diese Weise entsteht eine geometrische Anordnung, bei der aufeinanderfolgende Blätter exakt durch den goldenen Winkel getrennt sind.

Axel Tillemans
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