Waarom heeft een gatenplant gaten?

Om een antwoord te vinden op deze vraag moeten we eerst wat meer te weten komen over het geslacht waartoe de gatenplant behoort en wat haar natuurlijke habitat is. De Latijnse naam voor het populairste huiskamerexemplaar is Monstera deliciosa. Het eerste deel van de naam wijst op het geslacht waartoe de plant behoort. Het tweede deel verwijst naar de specifieke soort. De soortnaam verwijst hier naar de heerlijke of ‘delicieuze’ smaak van de vruchten, die we helaas enkel in het wild kunnen aantreffen. Het geslacht Monstera omvat een veertigtal soorten die meestal, maar vreemd genoeg niet allemaal, gaten in hun bladeren vertonen. Bovendien kunnen ook enkele plantensoorten die behoren tot andere geslachten, een gatenpatroon in hun bladeren creëren. Het blijft evenwel een zeldzaam fenomeen in de plantenwereld.

Bladeren van verschillende planten behorende tot het geslacht Monstera. Vele, maar niet alle, leden vertonen gaten in hun bladeren. Bron: A revision of Monsteria, Madison, 1977

De naam Monstera werd pas in 1763 voor het eerst gebruikt, bijna een eeuw nadat de plant voor het eerst werd beschreven. Sommigen beweren dat Monstera zou verwijzen naar de abnormale, vreemde bladeren of de monsterachtige hoogte (tot wel 20 meter!) die de planten in het wild kunnen bereiken. Maar waarschijnlijk is de naam een verfranste Latijnse versie van de oorspronkelijke naam die het geslacht kreeg in 1693, namelijk Dracontium, wat slang betekent. Dit zou verwijzen naar de slangachtig kronkelende luchtwortels die de plant vormt.

Oorspronkelijk is het geslacht afkomstig uit de tropische wouden in Midden-Amerika, maar ondertussen kan je de planten ook vinden in het wild in delen van Azië, Noord-Amerika, Australië, de Mediterrane regio in Europa en tot slot zelfs in je eigen huiskamer (iets minder in het wild natuurlijk). Zelf heb ik enkele ‘reusachtige’ exemplaren kunnen aanschouwen in het wild in Nepal, mét vruchten zowaar! Opvallend aan hun groeiwijze is dat ze via boomstammen omhoog klimmen, om op die manier zoveel mogelijk licht op te vangen dat door het dichte bladerdak van het bos valt. In het wild vallen de zaadjes van de plant op de bodem van een tropisch woud, waar de kieming kan gebeuren. De jonge zaailing moet vervolgens op zoek naar een boomstam om zo een pad naar het licht te creëren, zonder in het bezit te zijn van een handig paar ogen. Toch is dit mogelijk, door het vertonen van uitzonderlijk gedrag in de plantenwereld. De jonge zaailing gaat namelijk op zoek naar het donkerste plekje in de omgeving, waar vermoedelijk een andere plant groeit (vandaar dat het zo donker is). Dit wordt ook wel negatief fototropisme genoemd, of het ‘weg’ bewegen van het licht. Een slim trucje, als je het mij vraagt! Vervolgens groeit de plant via de boomstam richting bladerdek, tot wel twintig meter hoog. Vandaar dus dat je kamerplant houdt van een lichtrijke omgeving, maar liefst zo weinig mogelijk direct licht krijgt!

Nu we weten waar en hoe de gatenplant in het wild groeit, kunnen we beginnen speculeren over de functies van de gaten in de bladeren. Tropische regenwouden staan erom bekend om een breed spectrum aan verschillende bladvormen voort te brengen. Dit is het resultaat van ultieme adaptaties aan specifieke omgevingscondities in een bepaalde habitat. Waarom dus zou een plant die tot net onder het dichte bladerdek van het woud klimt gaten ontwikkelen in haar bladeren? Eén van de vroegste verklaringen voor deze tot de verbeelding sprekende vraag kwam er al in 1827, toen de botanicus Augustin Pyramus de Candolle het fenomeen omschreef als een mislukking in de ontwikkeling te wijten aan een algehele zwakte van de plant. Niet echt een positief antwoord. Maar nog in diezelfde eeuw, in 1892, begon deze negatieve visie reeds te wankelen en groeide de belangstelling voor de genialiteit van de plant. De botanicus King kwam met een eerste positieve functionele verklaring, waarbij de gaten bevattende (gefenestreerde) bladeren het druppelen van water richting de wortels zouden bevorderen. Omdat er weinig water doorheen het dichte bladerdek komt moet de hoeveelheid die er wel doorheen valt zo goed mogelijk opgevangen worden. Volle bladeren fungeren als paraplu’s, waar het water langs de randen afglijdt om uiteindelijk redelijk ver van de wortels te belanden. De gaten in de bladeren zouden ervoor zorgen dat de druppels dichter bij de boomstam en dus ook bij de wortels terecht komen. Daarnaast zouden de gefenestreerde bladeren ook beter beschermd zijn tegen oververhitting en waterstress. Bewijs voor deze speculaties werd echter niet geleverd.

In de loop van de 20^e en 21^e eeuw kreeg het fenomeen meer en meer belangstelling en er werd naar nieuwe en betere verklaringen gezocht. Maar ook de wetenschappelijke methode ontwikkelde verder, en nieuwe hypothesen moesten getoetst worden in de praktijk. Dit bleek en blijkt nog steeds een struikelblok voor onze vraag. Zo probeerde Cassie Lubenow drie verklaringen te testen op een wel heel originele wijze. In het onderzoek werd nagegaan of gefenestreerde bladeren ‘beter’ presteren dan volle bladeren (zonder gaten dus). Drie vragen werden gesteld: bevorderen ze de wateropname via de wortels (zoals al eerder door King werd gesuggereerd), reduceren ze schade door wind en schrikken ze insecten af? De laatste twee vragen verdienen eerst een beetje context. In tropische regenwouden waaien er soms hevige winden, en er wordt verondersteld dat volle bladeren makkelijker schade zouden lijden. De vraag is echter of onder het bladerdek ook hevige winden waaien. Daarnaast zouden gaten in bladeren doen vermoeden dat er al insectenvraat heeft plaatsgevonden en dat de plant haar defensie hiertegen reeds heeft ingezet, zodat gefenestreerde bladeren op die manier insecten zouden afschrikken. Om deze hypothesen in de praktijk te testen werd geopteerd om in het labo een Monstera deliciosa plant ‘na te bouwen’ en deze te onderwerpen aan regenval (een emmer water uitgieten over de plant), hevige wind (het draaien van een ventilator naast de plant) en insectenvraat (insecten werden op de bladeren geplaatst). Echte Monstera deliciosa bladeren werden in het wild verzameld en opgehangen aan een muur in het labo. ‘Volle’ bladeren, die als controle dienden, werden gemaakt door de gaten in de bladeren op te vullen met materiaal van extra bladeren of met ‘duct tape’. Uit het onderzoek werd besloten dat enkel de eerste hypothese, namelijk het bevorderen van de wateropname door de wortels, echte verschillen opleverde tussen gefenestreerde en volle bladeren. In hoeverre deze resultaten ook relevant zijn blijft nog maar de vraag.

In 2013 werd een nieuwe verklaring gepubliceerd, met een heel andere testwijze. Net onder het bladerdek van het bos of oerwoud valt slechts zwak zonlicht binnen dat bovendien vaak schuin invalt in toevallige spots of vlekken. Dit kan een grote invloed hebben op de gecoördineerde groei van planten, die voortdurend zonlicht nodig hebben om te overleven en de efficiëntie van hun fotosynthese op pijl te houden. Planten doen er dus alles aan om ten allen tijde zoveel mogelijk zonlicht op te vangen om gelijkmatig te groeien. Een vol blad in deze habitat zal op bepaalde momenten veel zonlicht opvangen, maar op andere momenten zonder enig zonlicht vallen. Op die manier is gecoördineerde groei heel moeilijk, en zal de plant het moeilijker krijgen om te overleven. Met een ingewikkeld wiskundig model werd aangetoond dat gefenestreerde bladeren een groter en flexibeler silhouet creëren en op die manier meer oppervlak bezitten om zoveel mogelijk en zo vaak mogelijk diffuus, schuin invallend zonlicht op te vangen.

Dat het om genialiteit gaat, daar zijn wetenschappers het wel over eens. Maar waartoe die genialiteit precies dient, daarover is minder eensgezindheid. Misschien hoeven we niet één verklaring als de ‘juiste’ aan te duiden, maar is het net de combinatie van verschillende verklaringen die de gatenplant evolutionair uniek en geniaal maakt?

Een gat in een plant is meestal niet zo’n goed teken. Het kan er bijvoorbeeld komen door insectenvraat, een teveel aan direct zonlicht of hevige wind of waterval. In sommige gevallen is het een natuurlijke reactie van de plant als afweer tegen indringers. Het ‘aangetaste’ stukje zal door de plant zelf aangezet worden om af te sterven, om zo de infectiezone te beperken.

Maar in enkele uitzonderlijke gevallen is een gat helemaal niet zo slecht, integendeel! Alle eerder genoemde gaten worden geïnduceerd door invloeden uit de omgeving, maar er bestaan ook genetisch geïnduceerde gaten die een deel zijn van de normale ontwikkeling van een plant. Het proces dat aanleiding geeft tot die gaten wordt ‘geprogrammeerde celdood’ genoemd, een fenomeen dat ook in dieren vaak voorkomt. Deze vorm van celdood vindt bijvoorbeeld ook plaats wanneer blaadjes en bloemen afvallen van de plant, maar ook bij het vormen van de vingers van een jong embryo, waarbij het weefsel tussen de vingers afsterft.

Heel vroeg in de ontwikkeling van het blad (nog voor het zich ontvouwt) zullen individuele gaten, die variabel zijn in omvang, simultaan ontstaan. Dit gebeurt door een specifiek, precies afgebakend groepje cellen dat afsterft. Het signaal dat hiertoe aanleiding geeft is nog niet gekend. Naarmate het blad verder groeit wordt het gat steeds groter en blijft het groepje dode cellen als het ware hangen tot het helemaal is afgestorven.

Elektronenmicroscopische weergave van het ontstaan van de gaten vroeg in de ontwikkeling van het blad. De ontwikkeling verloopt van links naar rechts. De pijltjes in duiden het afstervend groepje cellen aan. Bron: Dengler et al., 2005

Wanneer het blad zich ontvouwt zijn de gaten volledig ontwikkeld en is het gefenestreerde of geperforeerde blad klaar om zijn functie(s) uit te oefenen. Of het nu gaat om het efficiënt opvangen van licht of water, het trotseren van hevige winden, het voorkomen van oververhitting, het afschrikken van insecten of een combinatie, ik vind de gaten in mijn gatenplant alleszins geniaal, jij niet?

Nancy G. Dengler et al., Planta (2005)

Michael Madison, Harvard University Herbaria (1977)

Christopher D. Muir, The American Naturalist (2013)

Ai Du et al., Advanced Functional Materials (2020)

Cassie Lubenow, University of Colorado

Wikipedia