Der Neue Wiesentbote

Ein gro­ßes inter­na­tio­na­les For­schungs­team mit Betei­li­gung einer Wis­sen­schaft­le­rin der Uni­ver­si­tät Bay­reuth hat den bis­lang umfas­send­sten Stamm­baum der Blü­ten­pflan­zen erstellt. Die­ser Stamm­baum basiert auf 15-mal mehr Daten als alle vor­an­ge­gan­ge­nen und bezieht auch bereits aus­ge­stor­be­ne sowie gefähr­de­te Arten ein.

What for?

Ein mög­lichst voll­stän­di­ger Stamm­baum der Blü­ten­pflan­zen­ar­ten bie­tet ein enor­mes Poten­zi­al für die Erfor­schung der bio­lo­gi­schen Viel­falt. Umfang­rei­che Kennt­nis­se der ver­wandt­schaft­li­chen Bezie­hun­gen erlau­ben Vor­her­sa­gen, wel­che Pflan­zen­ar­ten Mole­kü­le mit medi­zi­ni­schem Poten­zi­al ent­hal­ten oder wie bestimm­te Pflan­zen von Schäd­lin­gen, Krank­hei­ten und dem Kli­ma­wan­del beein­träch­tigt werden.

Ein inter­na­tio­na­les Team von 279 For­schen­den aus 138 Orga­ni­sa­tio­nen in 27 Län­dern hat den bis­lang größ­ten Stamm­baum der Blü­ten­pflan­zen erstellt. An der Publi­ka­ti­on, die kürz­lich in NATU­RE erschie­nen ist, war auch die Pflan­zen­sy­ste­ma­ti­ke­rin Prof. Dr. Sig­rid Lie­de-Schu­mann von der Uni­ver­si­tät Bay­reuth beteiligt.

Der nun erstell­te Stamm­baum deckt etwa 60 % der bekann­ten Blü­ten­pflan­zen­gat­tun­gen ab. Er basiert auf einer gigan­ti­schen Daten­men­ge, für deren Ver­ar­bei­tung ein ein­zel­ner Com­pu­ter 18 Jah­re brau­chen wür­de. Hier­für haben For­schen­de aus aller Welt Pflan­zen­ma­te­ri­al bei­getra­gen, wel­ches hin­sicht­lich sei­ner DNA unter­sucht und ent­spre­chend sei­ner gene­ti­schen Abstam­mung geord­net wur­de. Ins­ge­samt unter­such­ten die For­schen­den über 9.500 Blü­ten­pflan­zen­ar­ten, davon sind mehr als 500 Arten vom Aus­ster­ben bedroht. Lie­de-Schu­mann stell­te etwa 60 Pro­ben aus der Fami­lie der Hunds­gift­ge­wäch­se (Apo­cy­naceae) zur Ver­fü­gung, zu deren bekann­te­sten Ver­tre­tern der Ole­an­der gehört. „Es gibt 464 Fami­li­en der Blü­ten­pflan­zen, und die­se zusam­men­fas­sen­de Ana­ly­se war nur mög­lich, weil vie­le Spe­zia­li­sten mit dem Team in Kew ihr Mate­ri­al und ihre Exper­ti­se geteilt haben“, sagt Liede-Schumann.

Für die Stu­die wur­den neue Tech­ni­ken ent­wickelt, mit denen Hun­der­te von Genen und Hun­dert­tau­sen­de von Buch­sta­ben des gene­ti­schen Codes aus jeder Pro­be magne­tisch fest­ge­hal­ten wer­den. Die Beson­der­heit die­ses Ansat­zes besteht dar­in, dass so vie­le Arten aus allen Blü­ten­pflan­zen­grup­pen unter­sucht wer­den konn­ten. Das Team ana­ly­sier­te sogar Pro­ben mit stark beschä­dig­ter DNA, dar­un­ter auch bereits aus­ge­stor­be­ne Pflan­zen, deren Pro­ben von jahr­hun­der­te­al­ten Her­bar­be­le­gen stammen.

Der Stamm­baum hilft dabei, die explo­si­ons­ar­ti­ge Ent­wick­lung und heu­ti­ge Domi­nanz von Blü­ten­pflan­zen zurück­zu­ver­fol­gen, die schon Charles Dar­win über­rasch­te. Blü­ten­pflan­zen ent­stan­den vor mehr als 140 Mil­lio­nen Jah­ren und ver­dräng­ten rasch ande­re Pflan­zen­grup­pen, sodass über 80 % der heu­te leben­den Haupt­li­ni­en bereits kurz danach exi­stier­ten. Vor etwa 40 Mil­lio­nen Jah­ren kam es zu einem wei­te­ren Schub der Art­ent­wick­lung, der mit einem glo­ba­len Tem­pe­ra­tur­rück­gang zusam­men­fiel. Mit die­sen Erkennt­nis­sen kön­nen die For­schen­den wei­ter an der Fra­ge­stel­lung arbei­ten, wie und war­um sich Arten aufspalten.

Das Pro­jekt ist Teil der Tree of Life Initia­ti­ve der Roy­al Bota­nic Gar­dens in Kew (Eng­land), deren Ziel die Ent­wick­lung eines Stamm­baums aller knapp 330.000 bekann­ten Blü­ten­pflan­zen­ar­ten ist. Der Stamm­baum und die ihm zugrun­de lie­gen­den Daten sind frei zugäng­lich ver­füg­bar (Open Access).