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News: Verwandtschaften sind ein schwieriges Kapitel

Wieder einmal wird an den Grundfesten der biologischen Systematik gerüttelt. Wissenschaftler aus zwölf Ländern haben ihre Ergebnisse aus molekularbiologischen, morphologischen und biochemischen Untersuchungen zusammengetragen und daraus einen neuen Stammbaum des Lebens auf der Erde entwickelt. Demnach ist die Aufspaltung in ein Tier- und ein Pflanzenreich überholt, Pilze sind näher mit Tieren verwandt, und alle landbewohnenden Pflanzen stammen von einer 'Urmutter' ab.
In einem fünfjährigen internationalen Projekt zu Verwandtschaftsbeziehungen der Pflanzen haben zweihundert Wissenschaftler aus zwölf Ländern ihre Daten zusammengetragen. Die daraus entstandene Matrix enthält neben Ergebnissen aus molekularbiologischen Untersuchungen auch morphologische und anatomische Charakteristika. Ihre Ergebnisse stellten sie auf dem Internationalen Botaniker-Kongress vom 1. bis 7. August 1999 in St. Louis, Missouri, vor.

Die statistische Auswertung erbrachte, daß die gängige Aufspaltung der Organismen mit kernhaltigen Zellen in zwei Reiche – Tiere und Pflanzen – nicht länger gültig ist. Allein das ehemalige Pflanzenreich spaltet sich in vier Linien auf: Grüne, rote und braune Pflanzen sowie Pilze, die näher mit tierischen Organismen als mit Pflanzen verwandt sind. Von der Untersuchung unberührt blieben die zahlreichen bakterienähnlichen Organismen, die keinen Zellkern aufweisen. Die Abstammungslinie der grünen Pflanzen ist mit 500 000 Arten die vielfältigste unter den Pflanzengruppen. Sie umfaßt alle Landpflanzen und die Grünalgen.

Die Forscher kommen weiterhin zu dem Ergebnis, daß es womöglich mehrere Versuche von pflanzlichen Organismen gegeben hat, das Festland zu besiedeln. Offensichtlich hat es aber nur eine Abstammungslinie der grünen Pflanzen vor etwa 450 Millionen Jahren geschafft, die damit zur "Urmutter" für alle heute existierenden Landpflanzen wurde. Dieser gemeinsame Vorfahr stammte nicht aus dem Meer, sondern aus dem Süßwasser. Einige seiner Nachkommen – zum Beispiel manche Grünalgen – kehrten später ins Salzwasser zurück. Damit widerlegen die Wissenschaftler die Meinung, daß der Sprung an Land mehrmals in verschiedenen Gruppen erfolgte und Moose zum Beispiel einen anderen Vorfahren hatten als Farne. Rotalgen haben das Meer nie verlassen, und auch die Braunalgen blieben überwiegend Meeresbewohner, eine Ausnahme sind hier die Kieselalgen, die auch Bäche, Flüsse und Seen besiedeln.

In aquatischen Lebensräumen benötigen Pflanzen keine Stützgewebe, und das Wasser verbreitet die Keimzellen. Für die Eroberung der Landoberfläche mußten sie sich darum in vielerlei Hinsicht morphologisch anpassen und auch ihre Fortpflanzungsstrategie ändern. Der Sprung an Land verlief daher zunächst über feuchte Lebensräume. Die Blütenpflanzen schließlich entwickelten den Pollen, der über Wind oder Tiere zu den weiblichen Fortpflanzungsorganen gelangt.

Seit langer Zeit diskutieren Botaniker, welche Blütenpflanze die ursprünglichste ist und welche Position die Gruppe der Gnetophyten in der Systematik einnimmt. Zu dieser eigentümlichen Gruppe gehört unter anderem Welwitschia mirabilis, die nur in der Namibwüste vorkommt und ihren Wasserbedarf allein aus den Morgennebeln deckt. Gnetophyten blühen nicht in dem Sinne wie Angiospermen (Blütenpflanzen), aber sie besitzen ähnliche Reproduktionsorgane, weshalb viele Wissenschaftlern sie als die nächsten Verwandten der Blütenpflanzen auffassen. Andere hingegen betrachten sie als Schwestergruppe der zapfentragenden Pflanzen wie Fichte oder Tanne und stellen diese den Angiospermen gegenüber. "Man geht davon aus, daß die primitivste Methode der Pollenübertragung die Windbestäubung ist, und die übliche Geschichte ist dann, daß die Blütenpflanzen sich explosiv entfalten konnten, als sie die Insektenbestäubung entwickelten und die Coevolution zwischen diesen beiden Gruppen begann", erläutert Brent D. Mishler von der University of Berkeley in Kalifornien. "Es gibt jedoch Hinweise aus Fossilien, daß auch nicht-blühende Pflanzen mit Insekten zusammmenarbeiteten, und auch bei den Gnetophyten treten bestimmte Insekten im Zusammenhang mit ihren Zapfen auf."

Die Einteilung der Blütenpflanzen in Einkeimblättrige und Zweikeimblättrige, die auf morphologischen Unterschieden beruht, stellen die Wissenschaftler ebenfalls in Frage. Nach ihren Ergebnissen gehören einige Zweikeimblättrige wie die Magnolien in eine Abstammungslinie mit den Einkeimblättrigen, die unter anderem Gräser und Orchideen umfassen.

Trotz der ungeheuren Vielfalt, welche die untersuchten Gruppen aufweisen, bleibt einen unschätzbare Zahl von Organismen immer noch unerforscht. Ein entscheidender Schritt in der Evolution war der Zusammenschluß von verschiedenen Zellen zu mehrzelligen und damit vor allem multifunktionalen Organismen. Die Wissenschaftler vermuten, daß diese meist einzelligen, bakterienähnlichen Lebewesen ohne Zellkern den größten Anteil des Lebens auf der Erde stellen. Die meisten sind wahrscheinlich noch nicht einmal entdeckt. Bisher sind etwa 1,4 Millionen Arten bekannt, und Wissenschaftler schätzen, daß noch weitere zehn bis mehr als hundert Millionen Spezies unbekannt und unbeschrieben sind. "Es gibt Millionen von mikroskopischen Organismen, die auf und in Pflanzen und Tieren sowie in der Luft, im Boden und im Wasser leben", sagt Mishler. "Sie bleiben überwiegend unerforscht. Obwohl gewisse Fortschritte gemacht wurden, beginnen die Wissenschaftler gerade erst, sie unter das Mikroskop zu bringen. Um so weniger weiß man daher noch, wie diese Organismen mit den Pflanzen und Tieren interagieren."

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