Von Will Dunham
WASHINGTON (Reuters) – Blühende Pflanzen – von Mais, Weizen, Reis und Kartoffeln über Ahornbäume, Eichen, Apfel- und Kirschbäume bis hin zu Rosen, Tulpen, Gänseblümchen und Löwenzahn und sogar der toten Blume und der Voodoo-Lilie – sind die Eckpfeiler terrestrischer Ökosysteme und unentbehrlich für die Menschheit.
Neue Forschungen auf der Grundlage genomischer Daten von 9.506 Arten sowie der Untersuchung von 200 Fossilien liefern das bisher tiefgreifendste Verständnis der Evolutionsgeschichte von Blütenpflanzen, sogenannten Angiospermen – der häufigsten großen und vielfältigsten Pflanzengruppe. Es beschreibt, wie Angiospermen zur Zeit der Dinosaurier entstanden und dominant wurden und wie sie sich im Laufe der Zeit entwickelten.
Wissenschaftler haben einen neuen Lebensbaum für Angiospermen entworfen, der 15-mal mehr Arten von Blütenpflanzen – fast 60 % davon – abdeckt als die nächstgelegene vergleichbare Studie.
„Dies ist ein großer Fortschritt in unserem Verständnis der Pflanzenevolution“, sagte der Botaniker William Baker vom Royal Botanic Gardens, Kew (RBG Kew) in London, Hauptautor der am Mittwoch in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Studie.
Angiospermen, Pflanzen, die Blüten produzieren und deren Samen in Form von Früchten entstehen, umfassen etwa 330.000 Arten und machen etwa 80 % der Pflanzenwelt auf dem Planeten aus. Dazu gehören unter anderem alle wichtigen Nahrungspflanzen, Gräser, die meisten Harthölzer und die meisten Wasserpflanzen. Ihre nächsten Verwandten sind die Gymnospermen, eine Gruppe, die ihnen auf der Erde vorausging und zu der unter anderem Nadelbäume mit etwas mehr als 1.000 Arten gehören.
Die Studie identifizierte zwei Diversifizierungsimpulse bei Angiospermen. Die ersten ereigneten sich vor etwa 150 bis 140 Millionen Jahren, zu Beginn ihrer Existenz, im Mesozoikum, wobei 80 % der wichtigsten Angiospermenlinien zu dieser Zeit auftauchten. Das nächste Ereignis ereignete sich etwa 100 Millionen Jahre später im Känozoikum, nach dem Verschwinden der Dinosaurier und dem Aufstieg der Säugetiere vor dem Hintergrund sinkender globaler Temperaturen.
„Angiospermen haben viele strukturelle Anpassungen, die Vorteile gegenüber Gymnospermen bieten, aber die wichtigsten sind diejenigen, die zum Fortpflanzungserfolg beitragen“, sagte Baker.
Gymnospermen und Angiospermen haben beide Samen, aber Blütenpflanzen enthalten Samen, die sie vor Austrocknung schützen und ihnen das Gedeihen in einem breiteren Spektrum von Umgebungen ermöglichen, von den Tropen über Wüsten bis hin zur Antarktis.
Sie entwickelten auch die Blüte, eine Struktur, die es ihnen ermöglichte, Beziehungen zu tierischen Bestäubern, insbesondere Insekten, aufzubauen, während Gymnospermen im Allgemeinen zur Bestäubung auf den Wind angewiesen sind. Angiospermen haben eine große Vielfalt an Fruchtarten entwickelt, die eine effiziente Samenverbreitung ermöglichen.
„Dank dieser Innovationen wurden Angiospermen unbesiegbar“, sagte Baker.
Charles Darwin, ein britischer Naturforscher und Architekt der Evolutionstheorie des 19. Jahrhunderts, war erstaunt über die Art und Weise, wie blühende Pflanzen im mesozoischen Fossilienbestand explodierten.
In einem Brief von 1879 an Joseph Hooker, den damaligen Direktor von RBG Kew, schrieb Darwin, dass „die schnelle Entwicklung aller höheren Pflanzen in den jüngsten geologischen Zeiten, soweit wir das beurteilen können, ein abscheuliches Mysterium ist.“
„Bemerkenswerterweise“, sagte Baker, „konnten wir die ‚molekularen Aufzeichnungen von Fossilien‘, die im Laufe der Zeit akkumulierten Veränderungen in der DNA, nutzen, um echte Beweise für diese Explosion zu finden, die bei Angiospermen im Morgengrauen stattfand.“
Blütenpflanzen liefern den Großteil der vom Menschen aufgenommenen Kalorien – Getreide, Obst und Gemüse – indirekt auch für die Viehfütterung. Sie faszinierten die Menschen auch mit ihrer Schönheit – Sonnenblumenfelder, Rosensträuße, Calla-Liliensträuße – und ihrem angenehmen Duft.
„Sie sind die Quelle vieler unserer Medikamente und bieten potenzielle Lösungen für globale Herausforderungen wie Klimawandel, Verlust der biologischen Vielfalt, menschliche Gesundheit, Ernährungssicherheit und erneuerbare Energien“, sagte Baker.
Die Studie könnte Wissenschaftlern helfen, die Resistenz von Angiospermen gegen Krankheiten und Schädlinge besser zu verstehen und potenzielle neue medizinische Anwendungen zu erkunden, beispielsweise zur Bekämpfung von Malaria.
„Durch die Kombination des Lebensbaums mit Risikobewertungen für das Aussterben jeder Abstammungslinie können wir anhand ihrer Einzigartigkeit priorisieren, welche Abstammungslinien erhalten werden sollen“, sagte Alexandre Zuntini, Botaniker bei RBG Kew und Hauptautor der Studie. „Das ist äußerst wichtig für die Menschheit, denn diese Abstammungslinien können chemische Verbindungen oder sogar Gene enthalten, die für das Überleben unserer Spezies nützlich sein könnten.“
(Berichterstattung von Will Dunham, Redaktion von Rosalba O’Brien)