Über den Tellerrand: Weihnachten in der Pflanzenforschung

Der Baum hätte zwar genauso ausgesehen wie die Weihnachtsbäume heute, wahrscheinlich wäre Weihnachten aber inmitten von Dinosauriern etwas weniger gemütlich ausgefallen. Das konstant gebliebene Aussehen verdanken Nadelbäume ihrem außerordentlich stabilen Genom, wie kanadische Wissenschaftler nun herausfanden. Derart beständig zu sein, können nicht viele Lebewesen auf unserem Planeten von sich behaupten. Kanadische Forscher untersuchten die Genome von verschiedenen Nadelbäumen wie Fichten, Kiefern und Tannen. Sie konnten zeigen, dass der genetische Bauplan dieser Pflanzen über die letzten 100 Millionen Jahre relativ unverändert blieb. Diese bemerkenswerte Genomstabilität erklärt die Ähnlichkeit zwischen heutigen Nadelbäumen und fossilen Bäumen, die aus jener Zeit stammen, zu der noch Dinosaurier die Erde bevölkerten.

Riesige Genome

Blütenpflanzen und Nadelbäume stammen von denselben Vorfahren ab, entwickeln sich aber seit etwa 300 Millionen Jahren getrennt voneinander. Polyploidie kommt bei den Nacktsamern, von denen die Nadelbäume die wichtigsten Vertreter sind, nur selten vor. Dennoch gehören die Genome einiger Nacktsamer, zum Beispiel aus der Familie der Pinaceae, zu den größten bisher bekannten Genomen mit einer haploiden Genomgröße von bis zu 37 Gb bei Pinus gerardiana – vermutlich ein Grund, warum es bisher noch kein vollständig sequenziertes Genom eines Nacktsamers gibt.

Außergewöhnliche Genomstabilität

Zunächst generierten die Wissenschaftler eine genetische Karte mit 1.801 Genen der Fichte. Die Forscher verglichen die groben Strukturen von 157 Genfamilien, die sowohl in Nadelbäumen, als auch in Blütenpflanzen vorkommen. Im Gegensatz zum Genom von Nadelbäumen waren die genetischen Baupläne der Blütenpflanzen während dieses Zeitraumes mehreren Veränderungen unterzogen. ​„Das bedeutet aber nicht, dass es bei den Nadelbäumen keine kleineren genetischen Veränderung wie beispielsweise Mutationen gab“, erklärt Jean Bousquet, Leiter der Studie, die in der aktuellen Ausgabe des Journals BMC Biology veröffentlicht wurde. Lediglich die Makrostruktur der Nadelbaumgenome sei über die Jahre außerordentlich stabil geblieben.

Nadelbäume: nur wenige Arten

Die große Beständigkeit der Nadelbaumgenome erklärt wahrscheinlich auch, warum es nur relativ wenige Nadelbaumarten gibt. Während nur etwa 600 verschiedene Nadelbaumarten die Erde bevölkern, leben hier mehr als 400.000 Arten von Blütenpflanzen. Das führt Bousquet auf das Gleichgewicht zurück, das Nadelbäume offenbar schon frühzeitig mit ihrer Umgebung erlangt haben. ​„Diese Pflanzen konnten sich erfolgreich auf der ganzen Welt ausbreiten, hauptsächlich in kälteren Klimazonen. Blütenpflanzen hingegen stehen unter einem ausgeprägten evolutionären Druck bei ihrem Kampf ums Überleben und um Fortpflanzung“, so Bousquet. Quelle: pflanzenforschung​.de