Wer das Wunder des Wachsens und Werdens nicht sehen kann,
es nicht erkannt und verstanden hat, es nicht um sich und in sich spürt,
der weiß nicht, wer er ist,
der weiß nicht, in was für einer Welt er lebt,
der ist dem Leben noch nicht begegnet!!!
Knospen sind wie Embryos, nur dass man an ihnen das Wachsen und Werden mit eigenen Augen live mitverfolgen kann.
Bei einem Keimling oder einem Embryo werden durch die Befruchtung zwei Baupläne gemischt und ein neues individuelles Lebewesen gebaut.
Beim Knospenwachstum sieht man das Ergebnis dieser Bauplanvermischung.
Man sieht, wie nach unzähligen Bauplanvermischungen immer neu unzählige je Pflanze ganz individuelle Knospen, Blüten und Früchte entstehen.
Was spielt sich ab? Millionen von Pflanzenzellen im winzigen Knospenansatz, der oft zuerst noch überwintert
oder wie bei der Haselnuss trotz Kälte wächst, beginnen sich zu teilen und zu verformen.
Anders als bei der Entstehung eines Haares, eines Spinnfadens
oder einer Feder werden nicht von Produktionsorganen spezielle Makromoleküle erzeugt
und an Ort und Stelle zu komplexen, bei der Feder komprimierten und gleich verpackten Produkten verarbeitet.
Bei der Knospe wächst das Lebewesen selbst, bei den Blüten und den Trieben der Nadelbäume meist in einer mit wachsenden Verpackung.
Jede Zelle der Knospe ist schon eine eigene Fabrik zur Erzeugung von Baustoffen und selbst wiederum ein lebendiger Baustoff.
Diese Fabriken vervielfältigen sich in atemberaubender Geschwindigkeit innerhalb von Minuten.
Milliarden von Gegenständen werden dabei ohne Unterbrechung weiter produziert
und diese Mikrobaustoffe und auch ganze neue Produktionsmaschinen (Enzymketten) werden ständig weiter
an den richtigen Stellen in die Tochterzellen eingebaut, abtransportiert oder gelagert
(s. Cytoskelett aus Mikrotubuli mit einer Lebensdauer von wenigen Minuten, ständiger "lebhafter" Auf- und Abbau!).
Im Zellkern werden Milliarden Kettenglieder lange Informationsketten, in sich komplex verdrillt,
mit Höchstgeschwindigkeit aufgeschnitten, verdoppelt
und dieser unglaubliche Kabelsalat an wenigen Stellen auseinander gezogen und neu verdrillt.
Dabei werden nebenbei auch epigenetische Informationen unser Leben lang ja auch generationsübergreifend exakt weitergegeben.
Während also die Millionen Einzelzellen mit sich
und ihrer ständigen Verdopplung an sich schon genügend beschäftigt sein sollten,
leisten sie etwas noch erstaunlicheres.
Sie organisieren sich zu einer Knospe im Rahmen komplexer Gestaltprozesse,
bei denen immer die Versorgungsleitungen und die Stabilität des Gesamtgebildes gewährleistet ist.
(siehe: Kategorie:Biophysik und Konstruktions-Morphologie)
Bei der Knospe entsteht nicht sofort die fertige Blume und diese nicht aus fertigen Einzelteile,
so wie heute aus Plastikteilen Kunstblumen zusammengesteckt werden.
Die Knospe baut das Fertige im zusammengefalteten ja komprimierten Zustand
und im Rahmen eines Storyboards, wie in einem Film, wie ein Theater,
das sie vor unseren Augen vorspielt, werkelt sie im Verborgenen und entfaltet sich dann mit einem Paukenschlag.
Die Geschichten unterscheiden sich dabei von Pflanzenart zu Pflanzenart erheblich.
Beginnen wir bei einfachen Geschichten.
Da ist die Mohnblüte, kräftig rot, papierdünne grossflächige Blätter, dafür ein Fruchtknotenhaus der Extraklasse.
Platzt die grüne Verpackung der Knospe, quellen zerknautschte Blütenblätter heraus und füllen sich mit Saft,
um sich zu einer perfekten Blüte zu entfalten.
Erstaunlich!!! Der Rand stimmt. Die Blüte ist rund. Wie zeichnet man in einer zerknitterten Fläche einen Kreis
und lässt dann diesen Kreis immer größer wachsen ohne dass es ein Ei oder ein franziges Gebilde wird?
Wie kommt es, dass ein Blütenblatt genau dort den Kreis weiter zeichnet, wo das andere aufgehört hat.
Und warum wächst inmitten dieser zerknittert wachsenden Blütenblätter der Fruchtknoten in seiner Endform ohne Faltung,
mit den strahlenförmigen klebrigen Mustern und den vielen Öffnungen unter den kleinen Vordächern.
Einen Zellhaufen dazu zu bringen zu einem papierdünnen Blütenblatt mit exakter Form zu werden, ist eine extreme Leistung.
Irgendwie müssen sich die Zellen miteinander abstimmen und kooperieren.
Das ganze braucht ja eine leichte feine Wölbung, damit das Blatt nicht abknickt.
Das Mohnblütenblatt bewegt sich dabei an der Grenze des physikalisch machbaren!
Und die riesige Blüte tanzt am Ende auf einem sehr dünnen langen Stängel im oft sehr kräftigen Sommerwind.
Nehmen wir eine ähnliche, verwandte Pflanze, den kalifornischen Goldmohn (vgl. auch den ähnlichen mexikanischen Tulpenmohn),
orange, auch dünne Blätter, aber ganz anders ist hier die Knospe und ihr Entfalten. Zu Beginn ist auch kein Samenhäuschen da.
Lang und spitz, hellgelb, statt kugelig dunkelgrün thront eine Knospe da am auch sehr langen dünnen Stiel.
Und dann zerreißt die zarte Verpackung und wird wie ein Hut vom Kopf gezogen.
Die Frisur ist perfekt. 4 Blütenblätter eng gewickelt zu einer feinen Spitze (nicht geknäult). Das Innere der Blüte eng zusammen gepresst.
Und wieder entfaltet sich alles, entrollt sich mit einer verspielten Lockerheit,
trägt schwere Wassertropfen, als wögen sie nichts.
Und wieder eine andere Pflanzenknospe - diesmal gedreht wie eine Schraube bis zu einer überaus feinen Spitze (Prunkwinde oder Trichterwinde).
Ein Farbkontrast der hellen Außenseite gegenüber den tiefen Violetttönen der späteren Blüte betont diese Spirale
und macht sie deutlich sichtbar.
Viel Aufwand für die vielen embryonalen Knospenzellen, sich so zu organisieren.
Klar, die Spirale ist haltbarer, vor allem, wenn man so weit und dünn hinauswachsen will,
aber eben auch nicht einfach zu bauen.
Wege des Sich-Gestaltens
Wenn man sich länger mit den 3-dimensionalen Vorgängen beim Wachsen von Blumen und Blätter beschäftigt, lernt man verschiedene Wege zu unterscheiden. Da gibt es Blätter, die sich seitlich entrollen, oder solche, die aus der Mitte heraus treiben, Bananenblätter, die sich spiralförmig entrollen oder Kastanienblätter, die am Stiel anliegen und sich längs aufklappen. Blumen lassen nacheinander die äußeren Blütenblätter zur gewünschten Größe wachsen (Sonnenhut) oder schieben alles gleichzeitig aus einer geschlossenen Knospe, um es am Ende umzuklappen (Kakteen). In den vielen Zeitlupenaufnahmen zum Pflanzenwachstum bei YouTube finden sich zu den Wachstumsvorgängen großartige Beispiele (Stichwort flower time lapse oder plant growing time lapse). Bei den Zeitlupenfilmen wird sehr schön deutlich, wie sich auch Pflanzen gezielt und komplex bewegen. Hierbei sind Pflanzenbewegungen durch Gelenke und Motorzellen von Bewegungen im Rahmen von Wachstumsvorgängen zu unterscheiden. Beim obigen Video vom Löwenzahn sieht man, dass auch das Verwelken und Verdorren eine gezielte Bewegung ist, ein Zusammenklappen oder in sich Zusammenfalten. Oft haben die abgestorbenen Teile eine wichtige Stütz- und Schutzfunktion. Auch am folgenden Amaryllisvideo wird dies deutlich.
Knospen erreichen ihre Endform verkleinert, komprimiert und zusammengelegt. Dann wird dieses Formkonzentrat ausgetrieben und zum Entfalten gebracht, alle überraschend, die es sehen und erkennen können, was hier passiert, um am Ende wieder sauber zusammengelegt zu werden.
Menschengestalten und Schönheitsideale
Vom Wunder des Wachsen her betrachtet, sind alle Körperformen ein Wunder und besitzen eine innere Schönheit.
Die darf jeder mit Kleidung oder Training oder Ernährung ausgestalten, aber die Basis ist ein wundervolles Geschenk.
Es ist daher falsch zu sagen, alle müssen dünn und schlank sein. Wie bei den Hunderassen mit dünnbeinigen Windhunden, muskulösen Bernhardinern und rundlicheren Rassen, gibt es auch bei Menschen eine natürliche und gute Vielfalt. Auch für die Gesichter gilt dies. Die Natur malt jeden neu und anders und kümmert sich nicht um unseren Geschmack oder unsere Meinung. Sie ist die Meisterin in ihrer Art dreidimensional hochkomplexe Gesichter ohne exakten Plan und jedesmal anders entstehen zu lassen.
Selbst Menschen mit veränderter Chromosomenzahl sind eine erstaunliche Facette unserer Wirklichkeit. Zeigt die Natur hier doch, dass sie selbst unter schwierigen, unerwarteten Ausgangsbedingungen in der Lage ist, die Körperform und alle Lebensvorgänge auf die Beine zu stellen, trotz mancher Probleme. Bei den Pflanzen sind veränderten Chromosomensätze (doppelt, vierfach, ....) nebenbei häufig zu finden und stellen eigene Arten dar.
Auch das Altern darf nicht nur negativ als Abbau gesehen werden. Alle Lebewesen wachsen immer und erneuern sich ständig, egal wie alt! Die Gestaltänderungen im Alter sind eine normale Wachstumsphase und die Natur gestaltet sich bis zuletzt, ja bei vielen Pflanzen über den Tod hinaus.
So hat eine ungemähte Herbstwiese voller "abgestorbener" Pflanzen eine eigene Schönheit, die der erste Frost nur unterstreicht.
Planen und Wachsen, Messen und Steuern in DREI Dimensionen
Menschen planen und bauen in zwei Dimensionen. Erst mithilfe neuerer Computer kann heute am Ende ein dreidimensionales Modell erzeugt werden.
Spätestens aber beim Bauen werden Bodenplatte und Wände wieder nacheinander gebaut, jede Fläche für sich. Und auch beim synthetischen Nachbau von Zellen und Genen (Synthetische Biologie) gehen die Wissenschaftler gerne nach dem Legoprinzip und nach technischen Ingenieursprinzipien vor. Selbst 3D-Drucker arbeiten sich flächig, Schicht für Schicht vorwärts.
Die Natur aber kann innen und außen gleichzeitig die Gestalt verändern. Es muss nichts gestapelt und geschichtet werden, sondern Wachstumsbewegungen formen die Lebewesen wie Ton, aber von jedem räumlichen Punkt aus. Was ist das für eine hochkomplexe Teamarbeit “hirnloser” winziger Zellen??? Die Blumen und Federn bemalen sich von innen, zusammen geknäult, ohne je das Bild von außen sehen, ausmessen oder korrigieren zu können.
In mehreren Wellen differenzieren sich während des Wachsens die Zellen und Organe aus, werden zu Knochen, Haut, Nerven, Gefäßwänden, Haaren, Sehnen und Muskeln oder bei einer Kastanienknospe zu Blättern, Stängeln, Blüten. (Zelldifferenzierung, Zellkontakt) Am Ende sind all diese Zellverbände und Organe bis ins kleinste aufeinander abgestimmt und vernetzt.
(Jede ausdifferenzierte Zelle gibt dann bei der Zellteilung diesen Zustand weiter, neben der DNS wird also auch diese Metagenominformation exakt kopiert.)
Die Haare der Augenbrauen bilden einen Bogen über dem Auge, bei jedem Menschen etwas anders. Der Haaransatz bildet eine weitere höchst individuelle Linie. Die Wirbel der Wirbelsäule sind durch unzählige Muskeln verstrebt und während ihres Wachstums hat sich durch sie hindurch das Rückenmark ausgebildet und ein Netz von Messpunkten der Spannungen in allen Sehnen aufgebaut, damit der neugeborene Hirsch sofort los sprinten kann.
Wie kann der Verband embryonaler Zellen die dreidimensionale Struktur der Nase planen und vermessen, wie die Position der Augenbrauen festlegen?
(Erstaunlich auch die exakte Symmetrie der Blumen, die in der Knospe gebildet wird: Orchideen (Spiegelsymmetrie), Lilien (3-blättrige Blüte), ... bis hin zu den Korbblütlern und Wasserrosen)
Kleine Beispiele Nadeln stimmen sich in der Triebknospe über ihre Länge ab und bilden verschiedene Kuppelformen.
9/10er Symmetrie der Hauswurz:
Schäden, Missbildungen und Störungen des Wachsens
Man sollte erwarten, dass ein solch hoch komplexer Prozess leicht zu stören ist und viele Fehler produziert.
Erstaunlicherweise halten die Lebewesen viele widrige Umstände beim Wachsen und viele innere chemische Störungen aus.
Hunger, Temperaturschwankungen, mechanisch Bewegungen und vieles mehr werden toleriert.
Es kann aber doch zu Störungen und Missbildungen kommen.
Gerade dann ist es sehr erstaunlich, wie gut die Natur Abweichungen beim Bauen meistert
und es auch Sonderformen ermöglicht auf ihre Weise zu leben.
Hier einige Beispiele:
Wachstumsstörungen mit einer ungewöhnlichen Blattfaltung bei Walnussblättern (Viruskrankheit?)
Wachstumsstörungen bei Weidenruten (am Rande einer Mülldeponie und einer Kleingartensiedlung, doppelte Vergiftung?)
Kodieren, Dekodieren, Auslesen und Umsetzen der Baupläne
Die erste Frage ist: Wo genau befinden sich die Baupläne der Zellen? Sind es überhaupt Baupläne in unserem Sinn oder nur komplexe Prozessprogrammierungen ohne detaillierte Maßangaben? In der DNS sind ja zuerst einmal nur die Baumaterialien kodiert. Erst über die Steuerung des Auslesens dieser Informationen wird ein Teil der Gestaltentwicklung beeinflusst (Metagenom der Methylierungssteuerung).
Eine wichtige Rolle scheinen Modelleiweiße zu spielen, die zur erreichten und geplanten Form in Beziehung stehen (siehe Contergan-Skandal mit einer Hemmung von Cereblon durch Thalidomid, dass sich an solche Proteine an lagert)
Die Vorgänge in den einzelnen Zellen und besonders die räumliche Interaktionen, Abstimmungen und Beeinflussungen von Zellverbänden sind noch weitgehend ungeklärt.
Unterschiede beim Wachstum der Pflanzen und Tiere
Pflanzen müssen sich an ihren Standort anpassen und können ihn (von Kugelbüschen abgesehen) nicht verlassen. Ihre Zellen sind aufgrund der Zellulosehülle steifer. Daher wachsen Pflanzen anderes (andere Zellteilung) und sehr variabel in ihrer jeweiligen Form und Größe.
Tiere wie Kaulquappen, Embryonen im Mutterleib oder Heranwachsende bewegen sich ständig, während sie wachsen, ohne das das Wachsen dadurch gestört wird.
Durch viele Modifikationen der DNA wird die Aktivität von Genen lokal und temporär gesteuert, sowie zellfremde und zelleigene DNA unterschieden (horizontaler Gentransfer). Diese Mechanismen scheinen bei der Gestaltwerdung und bei der Alterung eine Rolle zu spielen. Offensichtlich werden diese Veränderungen über Generationen weitergegeben und bilden so einen zusätzlichen Informationsweg, der viel sensibler auf Umwelteinflüsse reagiert. Die DNA wird so zu einem dreidimensionalen Programmcode, der seine eigenen Ablesevorgang individuell selbst steuert. (Ein sich selbst immer neu und anders lesendes Buch analog der Selbstorganisation - sollte man mal nachprogrammieren ...)
Stammzellen erzeugen auch bei Erwachsenen immer neu spezialisierte Körperzellen und erneuern uns dadurch.
An sich besteht ein Mensch aus einem kleinen Haufen solcher Zellen, die uns ständig neu bauen.
Über die Muttermilch werden sogar deren Stammzellen aufgenommen und arbeiten im Körper des Kindes lange weiter.
Die Komplexität des Abbaus
Wenn alte Zellen oder in einer Zelle alte Proteine entsorgt werden müssen, ist dies ähnlich komplex, wie das Wachsen.
Der Körper muss ja zuerst einmal erkennen, was alt ist und es dann ausbauen, zerlegen und recycln.
Im Biogenetischen Grundgesetz wurden Evolution und Gestaltwerdung eng aufeinander bezogen. Die heftigen Diskussionen über diese Interpretation der Embryogenese haben den forschenden Blick auf das tatsächliche Geschehen und seine Erforschung eher behindert, als gefördert.
In der Kategorie:Bionik oder Kategorie:Biophysik finden sich weit mehr interessanten Leistungen der Natur, die auf Gestaltungsvorgängen beruhen - für uns komplex erscheinen, für Lebewesen aber ein Kinderspiel sind!
Biologische Wachstumsregel "Man fand heraus, dass biologische Strukturen in eine Form wachsen, bei der unter den auftretenden Belastungen die Oberflächenspannung homogen ist. Biologische Kraftträger vermeiden auf diese Weise Spannungsspitzen, welche die potentiellen Schwachpunkte eines mechanischen Bauteils darstellen, und verteilen dadurch die Beanspruchung gleichmäßig auf der Oberfläche. So findet man beispielsweise an einer Ast-Anbindung keinen kreisförmigen Übergang, der zu Kerbspannungen führen würde, sondern eine so genannte Baud-Kurve, die einen kerbspannungsfreien Übergang gewährleistet."
Uni-Veröffentlichungen und Versuche http://www.uni-tuebingen.de/plantphys/bioclox/books/deu/wachsen26102007.pdf (Hier auf S. 61 findet sich die Beschreibung der zeitlich gesteuerten Bewegungen der Indischen Telegraphenpflanze)
http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/d28/28c.htm Zitat daraus: "Wenn gesagt wird, ein oder mehrere Phytohormone steuern die Entwicklung bestimmter Prozesse, müsste man eigentlich ergänzend darauf hinweisen, daß zunächst die Enzyme produziert oder aktiviert werden müssen, die für eine Hormonsynthese benötigt werden; gleichzeitig müssen jene Gene exprimiert werden, deren Produkte für die Empfindlichkeit einer Zelle gegenüber einem Hormon zuständig sind. Nicht minder wichtig ist eine Regulation auf Translationsebene sowie auf der Ebene der fertigen oder nahezu fertigen Proteine. Die Aktivierung kann beispielsweise durch verändertes Ionenmilieu, durch Bindung von Kofaktoren, Phosphorylierung oder durch proteolytische Abspaltung eines terminalen Peptids erfolgen."
(Man kann beim Wachsen und Werden immer eine Ebene tiefer fragen und wird vor neuen komplexen Fragen stehen!)
Mikrostrukturen bei Pflanze und Tieren:
Tüpfelverschluß Die Augenlinse aus durchsichtigen Zellen ohne Organelle, die Bretterstapel mit beweglichen Verzahnungen bilden, hochelastisch und kristallklar.
(Auch die vielen Beispiele besonderer Tiere und Pflanzen mit ihren erstaunlichen Organen und angeborenen Verhaltensweisen gehören hierher!)
Bücher: Biologie der Pflanzen von Peter H. Raven,Ray F. Evert,Susan
Esaus Pflanzenanatomie: Meristeme, Zellen und Gewebe der Pflanzen von Ray F. Evert
Vergleiche Um sich die Leistungen der Lebewesen beim Wachsen besser klar zu machen, hier noch zwei Vergleiche:
Man kann sich als Gruppe von 1000 Menschen vorstellen, man hat die Aufgabe sich auf einem riesigen Gelände so aufzustellen, dass vom Flugzeug betrachtet ein Gesicht entsteht und man hat nur Handies zur Kommunikation. Diese Aufgabe ist dabei nur eine 2-D Aufgabe.
Man kann sich um die 3. Dimension hinzuzunehmen vorstellen, ein riesiges Blatt Papier wird zerknüllt und man muss als Maler im zerknüllten Zustand darauf ein blattfüllendes Auto malen. Beim Entfalten sollen alle Proportionen stimmen.
Besondere Phänomene: Verändern der Wachstumsvorgänge anderer Lebewesen (Pflanzengallen)
Reparaturwachstum auf anderen Wegen und aus anderen Basiszellen (Heilungen von schweren Wunden und Organverlusten (Auge))
Verschiedenes Wachstum in verschiedenen Lebensphasen
Chimären (Blutchimären bei Menschen: mehrere Blutgruppen gleichzeitig)
Raupen lösen sich selbst bis auf das Herz auf und werden neu gebildet
Wachstum und statische Belastungen
Extrem exaktes und gleichzeitig völlig individuelles Wachstum oder Gestaltwerden bei allen höheren Lebewesen
Gefaltetes Entstehen
Blindes Malen
Wachsen eines Bohnenkeimlings mit typischen Suchbewegungen der Wurzeln und dem Pflanzennickens beim Keimen
Feedback zu dieser Seite bitte als DM an Hans Hufnagel bei X mitteilen ( Letzte Änderung dieser Seite am 23.01.2024 Besuche dieser Seite heute: 3) ____________________________________________________________________________
