Plant Evolution April 2022

The classical species concept by Ernst Mayr is based upon genetic barriers that are very strict in animals. In plants, this is not working satisfactorily, because plants are more promiscuous and it is the pollinators that partially decide about species constancy. For the genus Salvia, it could be shown that it is the geometry of anthers and stylum that decide about the position, where pollen is deposited. We follow the idea that genes relevant for the morphology of flower organs might be drivers of speciation and, thus, might be changing earlier than anything else. The genus Dracocephalum (sister of Salvia) shows two types of pollination - some follow the lever mechanism known from Salvia, some are using a brushing mechanism. We are currently cloning and analysing B-class genes (relevant for the petals and male organs in Angiosperms) to find out, whether they differ between the two types of pollination.

Materials (on Ilias): scriptum . Master thesis Stephanie Calin . PhD thesis Sascha Wetters .

Grenzen des Artbegriffs

Grenzen_Artbegriff Peter Nick
Was ist eigentlich eine "Art" bei Pflanzen? Keine akademische Fragestellung, sondern von handfester Bedeutung für die Nutzung von Biodiversität

Worum geht es bei dieser Forschung?

Man vermutet, dass etwa 1 Million unterschiedlicher Inhaltsstoffe nur bei Pflanzen vorkommen. Viele dieser Stoffe sind im Laufe der Evolution entstanden, um andere Organismen zu manipulieren - Pflanzen sind ja ortsfest und müssen darum Andere für sich arbeiten lassen. Viele dieser Inhaltsstoffe wirken daher auch auf den menschlichen Organismen und werden daher schon seit Jahrtausenden medizinisch genutzt. Hier stößt man an die Grenzen des Artbegriffs - oft gibt es innerhalb einer Art verschiedene sogenannte Chemotypen. Da deren Interaktion mit anderen Organismen (etwa Bestäuberinsekten) vermutlich unterschiedlich ist, stellt sich hier die Frage, inwieweit diese Chemotypen vielleicht eigene Arten sind. Dazu muss man natürlich erst einmal einen Artbegriff entwickeln. Bei Tieren ist das recht einfach - laut Ernst Mayr sind Arten Fortpflanzungsgemeinschaften, in dem Moment, wo zwei Individuen nicht mehr in der Lage sind, fruchtbare Nachkommen zu bilden, gehören sie zwei verschiedenen Arten an (etwa Pferd und Esel). Bei Pflanzen stößt dieser Artbegriff an seine Grenzen, weil hier auch zunächst sterile Hybride zweier Arten durch eine spontane Verdopplung des Chromosomensatzes wieder fruchtbar werden (Allopolyploidie). Viele unserer Kulturpflanzen sind auf diesem Wege entstanden - etwa der Weizen oder der Raps.

 

Wie gehen wir vor?

Die Fortpflanzungsbarriere taugt also nicht als Kriterium für den pflanzlichen Artbegriff. Wir wenden daher einen eher prozessualen Begriff an - eine Art ist also kein Objekt, sondern eine Aktivität. Eigentlich müssten wir sagen "es artet" und nicht "die Art". Ein Prozess, der in die Bildung genetisch voneinander getrennter Arten mündet ist also das, was für uns das Kriterium ist. Eine chemische Änderung, die unterschiedliche Bestäuber anlockt und so dazu führt, dass dieser Chemotyp irgendwann einmal so verschieden wird, dass er nicht mehr mit den anderen "Artgenossen" fruchtbar ist, wäre also das Kriterium für eine eigene Art (auch wenn der Prozess gerade erst im Entstehen ist). Um Artbildung in flagranti beobachten zu können, arbeiten wir mit Lippenblütlern, eine mit mehreren Tausenden ungemein artenreiche Familie. Durch die Verbindung von Entwicklungsbiologie, molekularer Evolution und chemischer Analyse versuchen wir zu verstehen, wie neue Arten entstehen. Das hat auch handfeste Anwendungen - viele dieser Arten werden von den Menschen genutzt und ohne einen klaren Begriff, was eine Art überhaupt ist und welche Art man vor sich hat, sind Verwechslungen und absichtlichen Täuschungen Tür und Tor geöffnet. Diese Arbeiten begleiten also unsere Forschungen zum Thema Globalisierung und Verbraucherschutz.