Überraschende Verwandtschaftsverhältnisse innerhalb des Pflanzenreichs

News: Überraschende Verwandtschaftsverhältnisse innerhalb des Pflanzenreichs

Um den Ursprung der Blütenpflanzen (Angiospermen) rankt sich seit über einhundert Jahren ein alter wissenschaftlicher Streit. So behaupten einige Botaniker, daß die nächsten Verwandten der Blütenpflanzen eine spezielle Gruppe von zapfentragende Samenpflanzen seien - die sogenannten Gnetophyten. Neue Daten widerlegen jetzt jedoch diese Theorie, weil sie zeigen, daß die Gnetophyten vielmehr näher mit den Koniferen verwandt sind, zu denen Tannen, Fichten und Kiefern zählen.

Zu dieser Schlußfolgerung kamen die Wissenschaftler des Kölner Max-Planck-Instituts für Züchtungsforschung aufgrund von molekulargenetischen Verwandtschaftsanalysen zwischen Angiospermen, Koniferen und Gnetophyten. Hierzu isolierten sie verschiedene Gene aus den drei Pflanzengruppen, die von gemeinsamen Vorfahren abstammen und die die Entwicklung von Reproduktionsstrukturen wie Blüten und Zapfen steuern. Anschließend wurden die Sequenzen der verschiedenen Gene untereinander verglichen und in sogenannte Genstammbäume eingetragen. Fünf dieser neu untersuchten Gene konnten in Gruppen von bereits bekannten Genen eingeordnet werden. Dabei zeigte es sich, daß die Gene aus Gnetophyten und Koniferen eindeutige Untergruppen bilden, die Gene der Angiospermen hingegen aus diesen Untergruppen ausgeschlossen werden können. Anders ausgedrückt hat also in der Evolution der Pflanzen die Trennung von Blütenpflanzen und den Vorläufern von Gnetophyten und Koniferen früher stattgefunden, als die Trennung von Gnetophyten und Koniferen.

Interessanterweise haben jedoch Blütenpflanzen und Gnetophyten viele auffällige Gemeinsamkeiten, wie beispielsweise die blütenähnlichen Reproduktionsorgane. So besitzen beide Gruppen eine charakteristische Hülle um ihre Sexualorgane, die bei den Blütenpflanzen von Kelch- und Kronblättern gebildet wird. Die Autoren schlußfolgern aus ihren Ergebnissen daher auch, daß diese ähnlichen Merkmale im Verlaufe der Evolution zweimal unabhängig voneinander entstanden sind und nicht auf einer besonders nahen Verwandtschaft beruhen.

Unterstützung der Ergebnisse lieferten die Kölner Forscher zusätzlich durch sogenannte Expressionsstudien. Hierbei wurde bei den Gnetophyten und den Blütenpflanzen mit Hilfe von speziellen Färbetechniken untersucht, wann und wo bestimmte Pflanzengene aktiv sind. Die Färbungen zeigten, daß die Entwicklung der Gnetophyten-Hülle von anderen Genen kontrolliert wird als die Entwicklung der Kelch- und Kronblätter bei den Blütenpflanzen; ein zweiter Beweis also, daß die Ähnlichkeiten rein äußerlich und nicht genetisch begründet sind.

Im Vergleich von Äußerlichkeiten liegt wohl auch die Ursache der alten wissenschaftlichen Fehlinterpretation: Bisher konnten Pflanzen wie auch Tiere oder Mikroorganismen meist nur aufgrund ihrer Morphologie, d.h. ihrer Struktur und ihres Aussehens, klassifiziert werden. Mit Hilfe molekularbiologischer Nachweisverfahren gelingt es heutzutage jedoch, die Theorien der Abstammungsgeschichte zu untermauern oder – wie in diesem Fall – zu widerlegen.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 27.11.1998
"Die älteste Blütenpflanze der Welt "

Die Max-Planck-Gesellschaft (MPG) ist eine vorwiegend von Bund und Ländern finanzierte Einrichtung der Grundlagenforschung. Sie betreibt rund achtzig Max-Planck-Institute.