Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des Boyce Thompson Institute (BTI) der Cornell University in New York hat bedeutende Fortschritte im Verständnis der frühen Entwicklung der Pflanzen erzielt. Die Universität Göttingen kooperierte intensiv an dieser Studie, die der Entschlüsselung des Erbguts von Hornmoosen gewidmet ist. Diese Ergebnisse wurden kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift Nature Plants veröffentlicht und bieten einen einzigartigen Datensatz über Hornmoose, einer der ältesten Gruppen von Landpflanzen.
Hornmoose haben sich vor etwa 470 Millionen Jahren von anderen Pflanzengruppen getrennt und weisen bemerkenswert stabile Chromosomen auf. Diese Stabilität ist besonders herausragend, wenn man die lange evolutionäre Trennung seitdem betrachtet. Zudem konnten die Forscher potenzielle Geschlechtschromosomen bei bestimmten Hornmoosarten identifizieren. Solche Informationen sind entscheidend für das Verständnis pflanzlicher Fortpflanzungsstrategien und der Gensteuerung von Hormonen sowie Farbstoffen.
Einblicke in die Evolution der Landpflanzen
Die Forschung zu Hornmoosen trägt wesentlich dazu bei, die Entwicklung und Anpassung der ursprünglichsten Pflanzen zu verstehen. Landpflanzen, die heute über 400.000 bekannte Arten umfassen, lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen: Gefäßpflanzen und Nichtgefäßpflanzen. Diese Diversität entstand über Millionen von Jahren, beginnend ungefähr vor 475 Millionen Jahren, als die ersten Pflanzen das Land eroberten.
Ursprünglich lebten Pflanzen im Wasser, und die ersten an Land lebenden Arten waren vermutlich Algen, die sich an die Trockenheit anpassten. Funde von Sporen aus dieser Zeit zeigen, dass frühe Pflanzen bereits mechanische Anpassungen entwickelt hatten, wie eine schützende Wachsschicht (Cuticula), die Wasserverlust verhindert und vor Mikroorganismen schützt. Es ist bekannt, dass die ältesten Sporenreste, die den Landpflanzen zugeordnet werden können, vor etwa 470 Millionen Jahren datiert werden.
Die Vielfalt der Pflanzenwelt
Moospflanzen gelten als die älteste Entwicklungslinie unter den Landpflanzen. Dabei sind Hornmoose, Lebermoose und Laubmoose in großen Artenvielfalt vorhanden. Die ältesten Fossilien vollständiger Landpflanzen stammen von der Wende des Silurs zum Devon, etwa vor 425 bis 400 Millionen Jahren. Diese frühen Landpflanzen waren durch aufrechte, gabelig verzweigte Sprosse und ein einfaches Wasserleitsystem charakterisiert.
Die Evolution setzt sich mit der Entstehung von Gefäßpflanzen fort, die vor ungefähr 425 bis 400 Millionen Jahren einschließlich der ersten baumförmigen Arten vor etwa 370 Millionen Jahren in Erscheinung traten. Diese Entwicklung führte schließlich zu den Blütenpflanzen, die vor rund 140 Millionen Jahren auftauchten und die größte Artenvielfalt (ca. 250.000 Arten) aufweisen.
Heutige Schätzungen zeigen, dass es zwischen 380.000 und 500.000 Pflanzenarten gibt, von denen jede fünfte vom Aussterben bedroht ist. Die Hauptursache für den Artenrückgang ist der Einfluss des Menschen, der die natürlichen Lebensräume der Pflanzen stark verringert. Trotz dieser Herausforderungen zeigt sich in städtischen Gebieten eine erstaunliche Pflanzenvielfalt, die manchmal bis zu 600 Arten pro Quadratkilometer erreicht.
Zusammenfassend zeigen die jüngsten Forschungen und Erkenntnisse, wie wichtig die Anpassung und Evolution der Landpflanzen für das Überleben des Ökosystems sind. Diese Studien enthüllen nicht nur die Tiefe der biologischen Vielfalt, sondern auch die Herausforderungen, denen diese uralten Arten in der heutigen Welt gegenüberstehen. Weitere Informationen über die Evolution der Pflanzen bietet unter anderem eine Ausstellung, die die Entwicklung in zwölf Pflanzenporträts darstellt, beginnend mit der Armleuchteralge Chara und inklusive einem Überblick über die Entwicklung der Hornmoose.
Ein wichtiger Beitrag dieser Forschung ist die Identifikation und Analyse von Genen, die auch in zukünftigen Umweltanpassungen eine Rolle spielen könnten. Die Universität Göttingen hebt hervor, dass diese Ergebnisse und der umfangreiche Datensatz entscheidend sind, um ein tieferes Verständnis für die molekularen biologischen Prinzipien der Pflanzen zu erlangen.
Die umfassenden Untersuchungen der Entwicklung der Landpflanzen liefern grundlegende Einblicke in die Anpassungsstrategien, die mehr als 470 Millionen Jahre zurückreichen und die Grundlage für das heutige Pflanzenleben bilden. Die unabhängigen, aber komplementären Informationen von verschiedenen Forschungseinrichtungen, wie dem Botanischen Garten Mainz, eröffnen wichtige Perspektiven auf diesen fortwährenden evolutiven Prozess.