Der üppig blühende Stammbaum ordnet seine „Zweige“ neu und gewinnt 800 „Blätter“

Mehrere tausend kostbare Pflanzenexemplare, die jahrelang oder sogar jahrzehntelang in Museumsschubladen eingesperrt waren, haben für einige Momente zumindest künstlich Licht gefunden. Kleine Fragmente wurden von ihnen entfernt, aber – seien wir versichert – nur für einen edlen Zweck: die Verwandtschaftsbeziehungen zwischen Blütenpflanzen oder „Angiospermen“ für Wissenschaftler nachzuvollziehen.

Heute gibt es rund 330.000 Arten. Ihr Wachstum auf unserem Planeten ging mit einer massiven Freisetzung von Sauerstoff in die Atmosphäre und neuen Nahrungsressourcen (Nektar und Früchte) für Tiere einher. Aber was hat zu dieser Artenvielfalt geführt?

Eine neue Studie, die in der Zeitschrift Nature (24. April 2024) veröffentlicht wurde, enthüllt zwei Episoden großer Diversifizierung der Angiospermen. Aus der ersten, vor etwa 150 Millionen Jahren, entstanden etwa 80 % der heutigen Gruppen. Dann eine Sekunde “drücken” geschah vor etwa 45 Millionen Jahren – möglicherweise bedingt durch Veränderungen in den Bestäubungsgewohnheiten oder der Insektenernährung oder vielleicht durch ein abkühlendes Klima.

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Rekonstruktion der Zellkern-DNA

Zusätzlich zu den anatomischen Unterschieden, die Biologen auch heute noch dabei helfen, Pflanzenarten nach Gattung, Familie und Ordnung zu klassifizieren, verfügen sie heute über ein wertvolles ergänzendes Werkzeug, nämlich die Analyse materieller Genetik. Dieses ist an mehreren Stellen in Zellen enthalten, insbesondere im Zellkern und in den Chloroplasten, den Orten der Photosynthese.

In diesen Kompartimenten, die der Aufnahme von Sonnenenergie dienen, ist das Genom sowohl kürzer als auch in zahlreichen Kopien vorhanden, was es ausmacht „leichter zu beobachten“erklärt einer der Autoren, Douglas Soltis von der University of Florida (Science).

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Die Kehrseite der Medaille ist jedoch, dass die genetische Information noch sehr unvollständig ist. Aus diesem Grund haben er und seine Kollegen modernste molekulare Techniken implementiert, die diesmal den Zugang zu bestimmten Regionen der Kern-DNA (Kern-DNA) ermöglichen und abgebaute Fragmente „wieder zusammensetzen“.

Das Team sequenzierte daher einen Teil des Kerngenoms von rund 8.000 Angiospermengattungen (d. h. 58 % der Gattungen der Blütenpflanzen, die das gesamte Blütenreich, die 64 Ordnungen und ihre 416 Familien abdecken). Durch den Vergleich von 353 Genen einer Art mit einer anderen konnten sie die wahrscheinlichsten Evolutionsszenarien entwickeln, um Gene aufzuspüren, die von gemeinsamen Vorfahren geerbt wurden.

800 Arten zum Blumenstammbaum hinzugefügt

Ihr neuer „phylogenetischer Baum“ oder Verwandtschaftsbaum bestätigt sicherlich weitgehend die Vorgänger, insbesondere die Trennung zwischen Monokotyledonen (Gräser, Agaven, Palmen, Bambus usw.), Eudikotyledonen (Sonnenblumen, Löwenzahn, Kohl und zahlreichen Bäumen). usw.), Magnolien (Magnolien, Lorbeer, Avocados usw.) und einige weitere isolierte Abstammungslinien.

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Doch dieses beispiellose Panorama hält auch Überraschungen bereit. Während die meisten Botaniker lange davon ausgegangen sind, dass die Gruppe, zu der Sonnenblumen, Gänseblümchen und Astern (25.000 Arten) gehören, eine einzige Abstammungslinie hatte, legt die neue Studie nahe, dass sie tatsächlich von mehreren Vorfahren abstammen. Ebenso sind die Ordnungen, zu denen Geranien und Eukalyptusbäume gehören, von denen früher angenommen wurde, dass sie eng miteinander verwandt sind, in Wirklichkeit sehr entfernt miteinander verwandt.

Darüber hinaus umfassen die Proben rund 800 Arten, deren Genome noch nie zuvor sequenziert wurden, wie zum Beispiel dieAlstonia spectabilisein in Australien und Asien vorkommender Heilbaum, den das Tetun-Volk in Westtimor zur Behandlung von Malaria verwendet.

Bewahren Sie die schwindende Artenvielfalt

Laut Lucas Majure, einem Pflanzenevolutionsbiologen an der University of Florida, der nicht an dieser Arbeit beteiligt war, könnte dieses Wissen die Entdeckung pflanzlicher Arzneimittel beschleunigen und zum Erhalt der Artenvielfalt beitragen (Wissenschaft).

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Und laut Craig Barrett von der West Virginia University, auch außerhalb dieser Veröffentlichung, „Dies ist ein großer Fortschritt in unserem Verständnis der Artenvielfalt der Erde, die wir in alarmierendem Tempo verlieren.“ Tatsächlich könnten laut einer früheren Studie 45 % der auf der Erde verzeichneten Blütenpflanzen vom Aussterben bedroht sein.