Die Selbstheilungskraft der Pflanzensäfte

Kautschukpartikeln schließen Wunden bei Pflanzenstängeln und stellen die mechanischen Fähigkeiten wieder her. Nun sollen sie die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen verbessern. 

Wer blühenden Löwenzahn oder Blätter von einem Feigenbaum pflückt, hat anschließend klebrige Finger. Beide Pflanzen zählen zu den mehr als zwanzigtausend Arten, die in speziellen Zellen, sogenannten Milchröhren, mikroskopisch kleine Kautschukpartikeln produzieren. Werden die Röhren verletzt, so quillt ein meist milchweißer Saft hervor, der die entstandene Wunde verschließt. Indem die Partikeln des Milchsafts koagulieren, bilden sie nicht nur eine elastische Schutzschicht aus. Mit dem Kautschuk, einem Polyterpen, wird das beschädigte Pflanzengewebe mitunter auch derart gefestigt, dass seine ursprünglichen mechanischen Eigenschaften wiederhergestellt werden. Bisher wurde Milchsaft, auch Latex genannt, vor allem als Rohstoff für Naturkautschuk betrachtet. Im Mittelpunkt des wissenschaftlichen Interesses stand deshalb vor allem der klassische Kautschukbaum, Hevea brasiliensis, der aus den Regenwäldern des Amazonasgebiets stammt. Das hat sich gewandelt. Mittlerweile erforscht man die natürlichen Funktionen von pflanzlichem Milchsaft und versucht, dessen bemerkenswerte Eigenschaften technisch nachzuahmen. Langfristig will man in dem Forschungsprojekt für selbstheilende Polymerwerkstoffe „Osiris“ auf der Basis von künstlichem Kautschuk selbstreparierende Auspuffaufhängungen, Faltenbälge oder Schwingungsdämpfer entwickeln. Womöglich kann die Pflanzenwelt zeigen, worauf es ankommt, wenn sich minimale Defekte ganz von selbst zuverlässig beheben sollen, ehe sie sich zu fatalen Schäden auswachsen.

Kautschukpartikeln unter der Werkstofflupe

Wissenschaftler um Georg Bauer von der Universität Freiburg und Stanislav N. Gorb von der Universität Kiel etwa haben verschiedenartige Pflanzen studiert, die als Kautschuklieferanten zwar keine Rolle spielen, womöglich aber als Vorbild für technische Anwendungen taugen, wie sie in der Online-Zeitschrift „Plos One“ berichten. Bei der als Zimmerpflanze beliebten Birkenfeige (Ficus benjamina) scheint der Wundverschluss ähnlich abzulaufen wie beim Para-Kautschukbaum (Hevea brasiliensis). Obwohl die Birkenfeige zu einer ganz anderen Pflanzenfamilie gehört, enthält ihr austretender Milchsaft ebenfalls zwei unterschiedliche Sorten von Partikeln. Neben den vielen kugeligen Kautschukpartikeln finden sich größere Bestandteile, bei denen es sich offenbar um kollabierte Membranbläschen handelt. Beim Kautschukbaum hat sich herausgestellt, dass solche Bläschen ursprünglich mit Proteinen gefüllt sind. Sie platzen jedoch, wenn die Milchröhren zerreißen und ihren Inhalt nach außen ergießen. Die freigesetzten Proteine kommen dann in Kontakt mit den Kautschukpartikeln und vernetzen sie zu einer elastischen Masse.

Verklumpung in Windeseile

Im Milchsaft von drei Wolfsmilcharten - darunter auch die hierzulande heimische Mandelblättrige Wolfsmilch (Euphorbia amygdaloides) - entdeckten die Forscher zwar keine Membranbläschen, die kontaktfreudige Proteine beisteuern könnten. Dafür aber wesentlich kleinere Kautschukpartikeln in weitaus größerer Zahl. Von vorneherein dichtgepackt, kommen sie mit ihrer großen Oberfläche zwangsläufig in engen Kontakt, wenn der spärliche Wasseranteil verdunstet. Damit führt bei den untersuchten Wolfsmilcharten ein ganz anderer Mechanismus zur Koagulation als beim Kautschukbaum, der doch zur selben Familie gehört. Für Wolfsmilchgewächse der Gattung Euphorbia scheint es keine Rolle zu spielen, dass es je nach Wetter eine Weile dauern kann, bis ihr Milchsaft eingetrocknet ist. Oft reichlich fließend, dient er wohl in erster Linie dazu, hungrigen Pflanzenfressern den Appetit zu verderben. Auch in den Milchröhren der Knäuel-Glockenblume (Campanula glomerata) finden sich unzählige winzige Partikeln, deren Durchmesser nur Bruchteile eines tausendstel Millimeters beträgt. Bis sie koagulieren, wenn ein Tröpfchen Milchsaft aus der Pflanze hervorgequollen ist, dauert es aber nicht - wie sonst üblich - eine viertel Stunde oder länger. Die Kautschukpartikeln verklumpen in Sekundenschnelle. Kein Wunder, dass Untersuchungsmethoden, die sich bei anderen Gewächsen bewährt hatten, kläglich versagten. Mit welchem Trick die Glockenblume ihre Kautschukkügelchen in Windeseile zum Koagulieren bringt, ist noch ein Rätsel.

Quelle: Diemut Klärner, F.A.Z.