Wie Blüten vor 100 Millionen Jahren ausgesehen haben

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Mit mindestens 300.000 Arten sind die Blütenpflanzen die mit Abstand größte Pflanzengruppe, zu der auch die meisten Nutz- und Heilpflanzen gehören. Die ersten Blütenpflanzen sind vor rund 140 Millionen Jahren in der Kreidezeit entstanden, als noch Dinosaurier auf der Erde lebten. Der Ursprung der Blütenpflanzen und deren rasante Evolution wurde schon von Charles Darwin als „abominable mystery“, als ein schreckliches Mysterium, bezeichnet, und ist noch immer eines der größten, ungelösten Rätsel in der Biologie. Ein internationales Forschungsteam, koordiniert von Jürg Schönenberger vom Department für Botanik und Biodiversitätsforschung der Universität Wien und Hervé Sauquet von der Université Paris-Sud, entwirft nun ein neues Szenario der frühen Evolutionsgeschichte der Blüten: Die Ur-Blüte war zweigeschlechtlich und hatte eine Blütenhülle von in Dreierkreisen angeordneten Organen. Die Studie dazu erscheint aktuell in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Communications“.

Ein internationales Forschungsnetzwerk, the „eFLOWER project„, mit 36 WissenschafterInnen aus 13 Ländern hat nun Informationen über Blütenmerkmale von heute vorkommenden Arten gesammelt und diese mit Hilfe des evolutiven Stammbaums der Blütenpflanzen analysiert. „Zu unserer Überraschung stellte sich heraus, dass unser Modell der ursprünglichen Blüte mit keiner der früheren vorgeschlagenen Ideen und Hypothesen übereinstimmte“, erklärt Jürg Schönenberger vom Department für Botanik und Biodiversitätsforschung der Universität Wien.

Die Ur-Blüte war zweigeschlechtlich und hatte eine Blütenhülle von in Dreierkreisen angeordneten, kronblattähnlichen Organen (Bild: Hervé Sauquet/Jürg Schönenberger).

„Unsere Ergebnisse sind extrem spannend, weil sie einen völlig neuen Denkansatz eröffnen und sich damit viele Aspekte der frühen Evolution der Blüten sehr viel leichter erklären lassen“, sagt der Leiter der Studie, Hervé Sauquet von der Université Paris-Sud. So war die ursprüngliche Blüte zweigeschlechtlich, das heißt, sie besaß sowohl männliche (Staubblätter) sowie auch weibliche (Fruchtblätter) Organe. Dies wurde bislang in der Fachwelt höchst kontrovers diskutiert, weil es erstens viele Blütenpflanzen mit eingeschlechtlichen Blüten gibt und zweitens bei den meisten anderen Pflanzengruppen (z.B. Nadelbäumen und Palmfarnen) die Sexualorgane in getrennten Strukturen vorkommen.

Aber die Bisexualität der ursprünglichen Blüte war nicht das einzig überraschende Resultat. Die ForscherInnen fanden auch heraus, dass die Blüte eine Blütenhülle aus mehreren dreizähligen Kreisen (konzentrisch angeordnete Wirtel) von kronblattähnlichen Organen hatte. Etwa 20 Prozent der heute lebenden Blütenpflanzen haben ebenfalls eine Blütenhülle, die aus dreizähligen Organwirteln besteht, allerdings niemals aus so vielen: Lilien habe zwei, Magnolien meist drei. „Dieses Ergebnis ist besonders bedeutend, weil viele BotanikerInnen noch immer der Auffassung sind, dass in der ursprünglichen Blüte alle Organe spiralig angeordnet waren, ähnlich wie die Samenschuppen eines Kiefernzapfens“, so Jürg Schönenberger, der die Studie zusammen mit Hervé Sauquet koordiniert hat. „Dies stellt vieles, was früher über die Evolution der Blüte geschrieben und gelehrt wurde, auf den Kopf“.

Die ForscherInnen haben auch rekonstruiert, wie die Blüten an allen anderen Schlüsselstellen im evolutiven Stammbaum der Blütenpflanzen ausgesehen haben (Bild: Hervé Sauquet/Jürg Schönenberger).

Die ForscherInnen haben auch rekonstruiert, wie die Blüten an allen anderen Schlüsselstellen im evolutiven Stammbaum der Blütenpflanzen ausgesehen haben, beispielsweise bei den Urahnen der Monokotyledonen (Orchideen, Lilien, Gräser usw.) und der Eudikotyledonen (Mohnblumen, Rosen, Sonnenblumen usw.). „Wir sind begeistert von diesen Ergebnissen“, erklärt Maria von Balthazar, Spezialistin für Blütenentwicklung und Morphologie an der Universität Wien. „Zum ersten Mal haben wir eine klare Vorstellung der frühen Evolutionsgeschichte der Blüten und dies sogar über die ganze Vielfalt der Angiospermen hinweg“.

Die neue Studie eröffnet einen neuen Blickwinkel auf die frühesten Phasen der Blütenevolution und liefert ein einfaches, plausibles Szenario für Evolution der spektakulären Formenvielfalt der Blüten. Trotzdem gibt es noch viele offene Fragen. So fehlen bis jetzt zum Beispiel noch immer entsprechend alte Fossilfunde, die die Hypothesen zur frühesten Evolutionsgeschichte der Blütenpflanzen bestätigen könnten. „Diese Studie ist ein wichtiger Schritt hin zu einem besseren und immer differenzierterem Verständnis der Blütenevolution“, erklärt der Paläobotaniker Peter Crane von der Oak Spring Garden Foundation, als profunder Kenner der Materie.

Veröffentlichung:
Sauquet H, von Balthazar M, Magallón S, Doyle JA, Endress PK, Bailes EJ, Barroso de Morais E, Bull-Hereñu K, Carrive L., 2017: The ancestral flower of angiosperms and its early diversification. Nature Communications: In press.
DOI: 10.1038/NCOMMS16047

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Pia Gaupels

Pia Gaupels, 30, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. Sie hat die Facebook-Seite GeoHorizon gegründet. Zudem hat sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung.