Wissenschaftler der Staatsuniversität von Utah in den Vereinigten Staaten haben herausgefunden, dass die Dynamik des Gasaustauschs von Pflanzenblättern der eines zellulären Automaten ähnelt. Die für den Austausch verantwortlichen winzigen Öffnungen der Blattzellen öffnen und schließen sich in einer Weise, die der Evolution der bekannten Muster zellulärer Automaten gleicht. Darüber berichtet der Nachrichtendienst des britischen Fachmagazins Nature.
Um das für die Photosynthese erforderliche Kohlendioxid aus der Luft aufnehmen zu können, besitzen die Blätter von Pflanzen winzig kleine, in der Fachwelt unter dem Namen Stomata bekannte Schleusen. Sind diese offen, so können Kohlendioxidmoleküle aufgenommen werden. Allerdings verlieren die Blätter im gleichen Zug lebenswichtige Wassermoleküle. Für den Energiehaushalt der Pflanze ist es daher sehr wichtig, dass die Anzahl und Position geöffneter und geschlossener Stomata genau reguliert wird.
Die Forschergruppe von David Peak hat nun herausgefunden, dass der Zustand einer einzelnen Schleuse von denen in der Nachbarschaft in einer Weise abhängt, die mittels eines zellulären Automaten modelliert werden kann. Diese auf Musterbildungsprozessen beruhenden Algorithmen bestehen aus relativ einfachen Befehlen, die den Zustand einer einzelnen Zelle einer Matrix in Abhängigkeit von denen ihrer Nachbarn verändern. Auf diese Art entstehen oft überraschend komplexe Muster, die in einer Vielzahl physikalischer Phänomene widererkannt werden können.
Pflanzenblätter würden somit in gewisser Weise einem verteilten Computersystem gleichen und einfache ?Rechnungen? durchführen können. Auch wenn dieser Vergleich weit hergeholt erscheinen mag, glauben viele Forscher, dass sich das Verhalten eines aus vielen primitiven Einzelteilen ? in diesem Falle die Stomata ? bestehenden Systems oft mit dem von Computern vergleichen und somit analysieren lässt. Musterbildungsprozesse konnten so etwa auch in der Dynamik eines Ameisenhaufens ausgemacht werden.
Stefan Maier
