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Fleisch fressende Pflanzen

Wie Gene harmlose Pflanzen zu Karnivoren machen

Wenn Pflanzen sich von mehr als Licht und Luft ernähren wollen, müssen auch ihre Gene mitspielen. Was veränderte die Evolution im Erbgut Fleisch fressender Botanik?
Fleischfresser Kannenpflanze

Die Leistung von Fleisch fressenden Pflanzen wird oft unterschätzt, obwohl sie es doch geschafft haben, zwei grundsätzlich unterschiedliche Lebensentwürfe gleichzeitig umzusetzen: Sie betreiben Fotosynthese, schaffen es aber zugleich, Futter zu fangen und zu verdauen und so unter denkbar ungünstigen Umweltbedingungen zu überleben. Dies muss im Lauf der Evolution auch eine erhebliche Flexibilität des pflanzlichen Erbguts erfordert haben, ahnten Botaniker schon lange. Was im Genom der Fleischfresser dabei tatsächlich geschah, hat nun ein internationales Team um Kenji Fukushima vom National Institute for Basic Biology im japanischen Okazaki am Beispiel der australischen Kannenpflanze Cephalotus follicularis und dreier weiterer Spezies herausgearbeitet, die alle nicht eng miteinander verwandt sind. Dabei zeigt sich: Im Erbgut der Pflanzen veränderten sich in allen Fällen ähnliche Gene in ähnlicher Weise. Offenbar, so die Autoren, führen demnach bei den Pflanzen nur wenige Wege zum Ziel, Fleisch verdauen zu können.

© National Institute for Basic Biology
Genomanalyse der Kannenpflanze
Das Genom einer karnivoren Pflanze aus Australien ist nun entziffert: Die Besonderheiten im Erbgut der Kannenpflanze Cephalotus follicularis machen deutlich, wann und wie Fleisch fressende Pflanzen zu dem wurden, was sie sind.

Alle untersuchten Pflanzen zeigen demnach eine konvergente Evolution, so die Forscher: Bei den drei Kannenpflanzen – der australische Vertreter Cephalotus follicularis, die asiatische Kannenpflanze Nepenthes alata und die amerikanische Variante Sarracenia purpurea – veränderten sich auf identische Art bestimmte Gene, die ursprünglich bei Stress und Infektionsgefahr aktiv wurden. Die Varianten kodieren heute bei allen diesen Arten die Verdauungsenzyme, die in den Kannen auf die eingefangene Beute angesetzt werden. Zu den Proteinen zählen etwa eine Chitinase, die den Panzer von Insekten angreift, und Phosphatasen, die die wertvollen Phosphorverbindungen aus dem Gewebe der gefangenen Tiere herauslöst. Tatsächlich scheint die Evolution sogar bei nur sehr weit entfernt verwandten Fleisch fressenden Pflanzen wie dem Sonnentau, der gar keine Kannenfallen besitzt, sehr ähnlich verlaufen zu sein, so die Autoren.

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