Evolution zu Parasiten gleicht Achterbahnfahrt
| 25. Juli 2016
Die parasitische Blütenpflanze Orobanche cumana hat die Fähigkeit zur Photosynthese verloren und ist zur Gänze von ihrer Wirtspflanze abhängig. (Foto: G. Schneeweiss)
Die Evolution tuckert auf molekularer Ebene nicht stetig dahin, sondern fährt quasi Achterbahn, fand ein Team rund um Gerald Schneeweiss vom Department für Botanik und Biodiversitätsforschung der Universität Wien heraus und berichtet darüber im Fachmagazin "PNAS".
Gerald Schneeweiss und sein Team haben bei Sommerwurzgewächsen (Orbanchaceae) das Erbgut jener Zellorganellen untersucht, die Photosynthese betreiben (Chloroplasten). In dieser Pflanzenfamilie gibt es Vertreter, die autark leben, andere bilden Saugorgane (Haustorien) aus, mit denen sie andere Pflanzen anzapfen, haben sich aber die Fähigkeit zur Photosynthese erhalten, und schließlich solche, die komplett von ihren Wirtspflanzen leben und abhängig sind, erklärt Schneeweiss.
Sprunghafte Entwicklung führt zu "schlampigerer" Photosynthese
Der Vergleich unter diesen Gewächsen habe gezeigt, dass die Anpassung an parasitische Lebensweise durch natürliche Selektion kein kontinuierlicher Prozess ist, sondern eher mit einer Achterbahnfahrt vergleichbar sei, so der Forscher: "Es geht einmal hinauf, einmal hinunter, wird plötzlich schneller und dann wieder langsamer. Während die ersten Schritte zaghaft passieren, kommt ein kräftiger Schubser, wenn die Pflanzen obligat parasitisch werden, also nicht mehr eigenständig überleben können." Bisher hatte man geglaubt, dass der Verlust der Photosynthese der entscheidende Schritt sei. Dieser folgt allerdings erst später und hat nicht mehr ganz so große Auswirkungen.
Zunehmende Spezialisierung und abnehmende Photosynthesefähigkeit parasitischer Pflanzen führen zu umstrukturierten und stark reduzierten Plastidengenomen. (Grafik: G. Schneeweiss)
Ist die Photosynthese nicht mehr die Hauptquelle für Energie, sondern das Anzapfen der Wirtspflanzen, fällt auch der Selektionsdruck weg, die Photosynthese-Maschinerie ständig perfekt in Schuss zu halten. Dann können auch andere Gene zunächst "schlampiger" arbeiten, ihre Funktion allmählich verlieren, und schließlich überhaupt verloren gehen, so Schneeweiss. (APA)
Die Publikation "Mechanistic model of evolutionary rate variation en route to a nonphotosynthetic lifestyle in plants" (AutorInnen: Susann Wickea, Kai F. Müller, Claude W. de Pamphilis, Dietmar Quandt, Sidonie Bellot, und Gerald M. Schneeweiss) erschien im Fachmagazin PNAS.
