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Der erste Versuch, den Biomagnetismus von Pflanzen zu messen, schlägt fehl
Sensible Magnetfeldmessungen geben Biologen einen einzigartigen Einblick in die elektrische Funktion des Körpers. Die Technik der Magnetenzephalographie beispielsweise liefert erstaunliche Einblicke in die Funktionsweise des menschlichen Gehirns.
Aber was ist mit Pflanzen, fragen Eric Corsini und Freunde von der University of California in Berkeley. Sicherlich wurden sie zu lange ignoriert. Unseres Wissens habe noch niemand das Magnetfeld einer Pflanze entdeckt, heißt es. Diese Jungs haben sich mutig daran gemacht, dieses Unrecht zu korrigieren.
Es gab eine Zeit, in der supraleitende Quanteninterferenzgeräte (SQUIDS) die Bienenknie waren, wenn es um die Messung von Magnetfeldern ging. Obwohl SQUIDS eine schwindelerregende Menge an Utensilien erfordern, um sie bei unterkühlten Temperaturen zu betreiben, könnte ihre Empfindlichkeit oder Leistung durch nichts verbessert werden.
All dies hat sich mit den dramatischen Verbesserungen geändert, die in den letzten Jahren bei Magnetometern ohne Spin-Austausch-Relaxation (SERF) gemacht wurden. Diese funktionieren, indem sie einen Strahl zirkular polarisierten Lichts durch eine kleine Wolke von Rubidiumatomen schicken. Jedes kleine Magnetfeld neigt dazu, die Elektronen in den Atomen auszurichten, wodurch sie polarisiertes Licht absorbieren, das durch die Wolke geht. Die durchgelassene Lichtmenge ist also ein Maß für die Feldstärke.
SERFs sind mindestens so empfindlich wie SQUIDS und können Felder im nanoG-Bereich erkennen (das Erdmagnetfeld auf der Oberfläche beträgt etwa 500 MilliG). Sie sind klein, nur wenige Kubikmillimeter groß und das Beste ist, dass sie bei Raumtemperatur ohne komplizierte Kryotechnik betrieben werden können.
Folglich eröffnen SERFs völlig neue Arten der Magnetfeldmessung.
Corsini und Freunde haben mit ihren SERFs versucht, das Magnetfeld zu messen, das von Trudy erzeugt wird, einer selten blühenden Pflanze, die derzeit im Botanischen Garten der University of California in Berkeley lebt.
Trudy ist ein Amorphophallus, eine Gattung, die ihren Namen aus dem Griechischen für unförmiger Penis hat. Sie blüht nur alle sechs Jahre oder so bei einem Ereignis, das so berühmt wie selten geworden ist. Wenn Trudy blüht, produziert sie einen fauligen Gestank, der an verwesende Leichen erinnert und Insekten und Touristen kilometerweit anzieht.
Während dieses Vorgangs erwärmt sich ihr Spadix (der unförmige Penisteil der Blüte) in Zyklen von etwa 30 Minuten um bis zu 30 °C.
Corsini und Co argumentierten, dass, wenn der Temperaturanstieg das Ergebnis von Ionenströmen in der Pflanze ist, diese auch mit einem biomagnetischen Feld von etwa 10 Mikrogramm verbunden sein müssen. Und die Geschwindigkeit des Prozesses könnte die Messungen über einen vernünftigen Zeitraum ermöglichen.
Also gründeten er und die anderen einen Laden im Botanischen Garten der University of California, bewaffnet mit zwei SERFs, die so empfindliche Messungen durchführen können.
Es stellt sich natürlich heraus, dass diese Messungen kniffliger sind, als sie klingen. Trudys Gewächshaus hat Heizungen, die sich regelmäßig ein- und ausschalten, um eine tropische Temperatur aufrechtzuerhalten, es ist voller Botaniker und Touristen, die alle neugierig darauf sind, Trudy in ihrer schönsten Stunde zu sehen und zu riechen, und es liegt unangenehm nahe der BART-S-Bahnlinie nach San Francisco.
Corsini und Co greifen die Geschichte auf: Wir haben die Anthese (Beginn der Blütephase) in der Nacht zum 22. Juni gegen 21 Uhr visuell beobachtet.
Zu diesem Zeitpunkt nahmen sie bereits auf, aber was sahen sie? Die BART-freien Zeiträume (1 - 5 Uhr morgens) seien auf jedem der beiden Magnetometerkanäle deutlich als relativ magnetisch ruhige Phasen erkennbar, heißt es. 17 Uhr), wenn die Besucher herumlaufen.
Sie entdecken auch einige seltsame Sprünge in den Messungen. Diskontinuitäten in den Daten wurden durch unbeabsichtigtes Bewegen des Topfes und/oder der Sensoren verursacht, vermutlich durch das Stolpern von Besuchern in die Anlage und die umgebende Ausrüstung.
Aber was ist mit dem biomagnetischen Feld? Corsini und Co geben an, dass ihre Messungen eine Obergrenze von 0,6 Mikrogramm für die Amplitude des von der Pflanze erzeugten Biomagnetismus festlegen. Mit anderen Worten, die biomagnetischen Felder waren zu klein, um sie zu messen.
Das ist schade, aber was ist schief gelaufen? Es ist wahrscheinlich, dass Corsini und Co die Größe des Feldes, das Ionenströme in der Pflanze erzeugen könnten, überschätzt haben. Sie gehen davon aus, dass die Wärme elektromagnetisch erzeugt wird, indem Ionenstrom durch einen Widerstand fließt.
Das kann nicht der Fall sein. Trudys Hitzewallungen könnten auch durch einen exothermen chemischen Prozess verursacht werden. Wenn dies der Fall ist, können die Felder selbst für eine SERF zu klein sein.
Empfindlichere Messungen sollten jedoch möglich sein. Corsini und seine Freunde planen nun, ihre Messungen in isolierteren Umgebungen mit handlicheren Pflanzen durchzuführen. Eine Venusfliegenfalle zum Beispiel sollte gut in ein normales Physiklabor passen und kann nach Belieben ausgelöst werden.
Trudy war angesichts ihrer Größe und ihres Stoffwechsels sicherlich einen Versuch wert, aber es sieht so aus, als müssten wir noch etwas länger warten, bis der erste eindeutige Nachweis eines von einer Pflanze erzeugten biomagnetischen Felds erfolgt.
Zumindest beim nächsten Mal werden Corsini und Co. ihre Arbeit ohne den Geruch von verwesenden Leichen in der Luft verrichten können.
Ref: arxiv.org/abs/1006.3578 : Suche nach Pflanzenbiomagnetismus mit einem empfindlichen Atommagnetometer