Dreh­schei­be Afri­ka: Bay­reu­ther Stu­die zeigt tro­pi­schen Ursprung der Hundsgiftgewächse

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Gemein­sam mit einer bra­si­lia­ni­schen For­scher­grup­pe hat ein Team des Lehr­stuhls für Pflan­zen­sy­ste­ma­tik der Uni­ver­si­tät Bay­reuth die evo­lu­tio­nä­re Ent­wick­lung der Apo­cy­naceae (dt.: Hunds­gift­ge­wäch­se) erforscht. Die­se Fami­lie von Blü­ten­pflan­zen, die zu den zehn größ­ten der Welt gehört, hat ihren Ursprung in den Tro­pen. Bei ihrer glo­ba­len Ver­brei­tung spiel­te der afri­ka­ni­sche Kon­ti­nent eine ent­schei­den­de Rolle.

Asclepias curassavica – die Indianer-Seidenpflanze aus Nordamerika. Sie ist auch als Zierpflanze weit verbreitet. Foto: U. Meve/UBT

Asclepi­as curas­sa­vi­ca – die India­ner-Sei­den­pflan­ze aus Nord­ame­ri­ka. Sie ist auch als Zier­pflan­ze weit ver­brei­tet. Foto: U. Meve/​UBT

Welt­weit steht heu­te der beschleu­nig­te Rück­gang der Bio­di­ver­si­tät im Fokus wis­sen­schaft­li­cher Stu­di­en, doch die Ursprün­ge bio­lo­gi­scher Arten­viel­falt lie­gen in vie­len Fäl­len noch im Dun­keln. Biolog*innen der Uni­ver­si­tät Bay­reuth haben nun in Zusam­men­ar­beit mit For­schungs­part­nern in Bra­si­li­en Ein­blicke in die ver­gan­ge­nen 80 Mil­lio­nen Jah­re der Fami­lie der Hunds­gift­ge­wäch­se (Apo­cy­naceae) gewon­nen. „Über die Her­kunft der Apo­cy­naceae, deren 5350 bekann­te Arten welt­weit ver­brei­tet sind, wuss­ten wir eigent­lich nichts“, sagt Dr. Nico­lai Nürk, wis­sen­schaft­li­cher Mit­ar­bei­ter am Lehr­stuhl für Pflan­zen­sy­ste­ma­tik der Uni­ver­si­tät Bay­reuth. „Wo sind sie ent­stan­den und wie schnell haben sie sich diver­si­fi­ziert? Wie ist es den Hunds­gift­ge­wäch­sen gelun­gen, sich glo­bal aus­zu­brei­ten? Das sind die Haupt­fra­gen, die wir unter­sucht haben“, erklärt Nürk.

Die For­scher nutz­ten Hypo­the­sen­tests, ein sta­ti­sti­sches Ver­fah­ren, um expe­ri­men­tell nicht zugäng­li­che Behaup­tun­gen zu über­prü­fen und eine datier­te Arten-Stamm­baum­zu­sam­men mit Ver­brei­tungs­da­ten der Pflan­zen­ar­ten, um meh­re­re bio­geo­gra­fi­sche Sze­na­ri­en zum Ursprung und der histo­ri­schen Ver­brei­tung der Apo­cy­naceae zu unter­su­chen. „Unse­re Ergeb­nis­se zei­gen deut­lich, dass die Fami­lie vor etwa 85 Mil­lio­nen Jah­ren ihren Ursprung in den Tro­pen hat und dass Afri­ka ein Zen­trum und eine Dreh­schei­be für die Evo­lu­ti­on der Apo­cy­naceae in den letz­ten 80 Mil­lio­nen Jah­ren war“. Wo genau ihr Ursprung lag, also auf wel­chem der dama­li­gen Kon­ti­nen­te, konn­ten die For­scher aller­dings nicht ein­deu­tig fest­stel­len. „Das ist ein häu­fi­ges Pro­blem bei Stamm­bäu­men, die so vie­le Mil­lio­nen Jah­re zurück­rei­chen – lei­der kön­nen wir nicht in die Ver­gan­gen­heit rei­sen, um direk­te Beob­ach­tun­gen zu machen“, sagt Nürk.

Zugleich zeigt die aktu­el­le Stu­die, dass eine suk­zes­si­ve Erwei­te­rung der geo­gra­fi­schen Ver­brei­tung und der öko­lo­gi­schen Tole­ranz auf­tra­ten, die eng mit neu ent­wickel­ten funk­tio­nel­len Merk­ma­len zusam­men­hän­gen, wie z. B. wind­ver­brei­te­te Samen und Pol­len­kör­nern, die in Pake­ten (Pol­li­ni­en) und nicht ein­zeln über­tra­gen wer­den. Die­se evo­lu­tio­nä­ren Inno­va­tio­nen ermög­lich­ten es den Vor­fah­ren der Apo­cy­naceae den tro­pi­schen Wald zur ver­las­sen und sich in offe­ne­ren Lebens­räu­men mit stär­ker schwan­ken­den Kli­ma­be­din­gun­gen zu eta­blie­ren, als das glo­ba­le Kli­ma vor etwa 35 Mil­lio­nen Jah­ren deut­lich küh­ler und trocke­ner wur­de. „Ver­ein­facht gesagt, waren es die­se Inno­va­tio­nen zusam­men mit den neu ver­füg­ba­ren Lebens­räu­men, die die Art­bil­dung antrie­ben. Das hat zu ihrer glo­ba­len Ver­brei­tung, dem heu­ti­gen Arten­reich­tum und ihrer öko­lo­gi­schen Viel­falt geführt“, erläu­tert Nürk. Das kom­ple­xe Zusam­men­spiel von kli­ma­ti­schen Ver­än­de­run­gen und evo­lu­tio­nä­ren Inno­va­tio­nen ermög­licht den Hunds­gift­ge­wäch­sen vom glo­ba­len Wan­del zu pro­fi­tie­ren. „Die­ses Zusam­men­spiel erlaubt den Pflan­zen, sich an ver­än­der­te Bedin­gun­gen anzu­pas­sen, aller­dings meist über Zeit­räu­me von vie­len Mil­lio­nen von Jah­ren“, schließt Nürk.

Ver­öf­fent­li­chung:

Biten­court C, Nürk NM, Rapi­ni A, Fish­bein M, Simões AO, Midd­le­ton DJ, Meve U, End­ress ME, Lie­de-Schu­mann S. 2021. Evo­lu­ti­on of disper­sal, habit, and pol­li­na­ti­on in Afri­ca pushed Apo­cy­naceae diver­si­fi­ca­ti­on after the Eoce­ne-Oli­go­ce­ne cli­ma­te tran­si­ti­on. Fron­tiers in Eco­lo­gy and Evo­lu­ti­on 9: 617.

doi: 10.3389/fevo.2021.719741

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