Evolution der Blumen: 50 Millionen Jahre früher als gedacht?

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Wissenschaftler haben eine fossile Pflanzenart beschrieben, die darauf hindeutet, dass Blumen bereits im frühen Jura vor mehr als 174 Millionen Jahren blühten. Dies zeigt jetzt eine neue Studie im Open-Access-Journal eLife.

Bisher wurde angenommen, dass die Angiospermen (blühende Pflanzen) eine Geschichte von nicht mehr als 130 Millionen Jahren haben. Die Entdeckung der neuartigen Blumenspezies, die die Autoren Nanjinganthus dendrostyla nannten, stellt weithin akzeptierte Theorien der Pflanzenevolution in Frage, indem sie vermuten lassen, dass sie schon etwa 50 Millionen Jahre zuvor existierten. Nanjinganthus hat auch eine Vielzahl von “unerwarteten” Eigenschaften.

Kutikuläre Details von Nanjinganthus. (Bild: s. Veröffentlichung)

Angiospermen sind ein wichtiges Mitglied des Pflanzenreiches und ihr Ursprung ist seit langem Gegenstand der Debatte unter den Evolutionsbiologen. Viele dachten bislang, dass Angiospermen nicht älter als 130 Millionen Jahre sein könnten. Molekulare Uhren haben jedoch gezeigt, dass sie älter sein müssen. Bislang gab es keine überzeugenden Beweise dafür, dass sie schon früher in der Erdgeschichte entstanden sind.

Die Forscher waren sich nicht sicher, wo und wie Blumen entstanden sind, denn es scheint, dass viele Blumen wie aus dem Nichts in der Kreidezeit entstanden sind. Das Studium fossiler Blumen, besonders aus früheren geologischen Perioden, ist der einzige zuverlässige Weg, um eine Antwort auf diese Fragen zu erhalten.

Hauptautor Qiang Fu, Associate Research Professor am Nanjing Institute of Geology and Paleontology, China.
In-situ-Samen und -Blüten (Bild: s. Veröffentlichung)

Das Team untersuchte 264 Exemplare von 198 Einzelblumen, die auf 34 Felsplatten aus der South Xiangshan Formation aufbewahrt wurden – einem Felsvorsprung in der Region Nanjing in China, der für seine Fossilien aus der frühen Jura-Epoche bekannt ist. Die Fülle der in der Studie verwendeten fossilen Proben erlaubte es den Forschern, einige davon zu zerlegen und mit ausgeklügelter Mikroskopie zu untersuchen, die hochauflösende Bilder der Blüten aus verschiedenen Winkeln und Vergrößerungen liefert. Aus diesen detaillierten Informationen über Form und Struktur der verschiedenen fossilen Blüten rekonstruierten sie dann die Merkmale von Nanjinganthus dendrostyla.

Idealisierte Rekonstruktion von Nanjinganthus.
1, Zweige des Dendroiden-Stils; 2, Dendroiden-Stil; 3, Kelch; 4, Ovarialdach; 5, Schuppe; 6, Samen; 7, schalenförmiges Gefäß/Ovar; 8, Braktee; 9, Blütenblatt; 10, unbekanntes Organ (Staminode?).
https://doi.org/10.7554/eLife.38827.019

Das Hauptmerkmal eines Angiosperms ist, dass sie “angio – ovuly” sind, also das vollständig geschlossenen Eizellen vorhanden sind. Diese sind die Vorläufer der Samen vor der Bestäubung. In der aktuellen Studie wurde festgestellt, dass die rekonstruierte Blume ein becherförmiges Gefäß und ein Ovarialdach aufweist, die zusammen die Eizellen/Samen umschließen. Dies war eine entscheidende Entdeckung, denn das Vorhandensein dieses Merkmals bestätigte den Status der Blume als Angiosperm. Obwohl es Berichte über Angiospermen aus der mittleren Jura-Epoche im Nordosten Chinas gibt, gibt es strukturelle Merkmale von Nanjinganthus, die sie von diesen anderen Exemplaren unterscheiden und vermuten lassen, dass es sich um eine neue Gattung von Angiospermen handelt.

Nach dieser Entdeckung will das Team nun untersuchen, ob Angiospermen entweder monophyletisch sind – was bedeuten würde, dass Nanjinganthus eine Stammgruppe darstellt, die alle späteren Arten hervorbringt – oder polyphyletisch, wobei Nanjinganthus eine evolutionäre Sackgasse darstellt und wenig mit vielen späteren Arten zu tun hat.

Der Ursprung der Angiospermen ist für viele Botaniker seit langem ein akademischer “Kopfschmerz.

Unsere Entdeckung hat die Paläobotanik nach vorne gebracht und wird ein besseres Verständnis der Angiospermen ermöglichen, was wiederum unsere Fähigkeit zur effizienten Nutzung und Pflege der pflanzlichen Ressourcen unseres Planeten verbessern wird.

Senior-Autor Xin Wang, Forschungsprofessor am Nanjing Institute of Geology and Paleontology.

Veröffentlichung: Qiang Fu, Jose Bienvenido Diez, Mike Pole, Manuel García Ávila, Zhong-Jian Liu, Hang Chu, Yemao Hou, Pengfei Yin, Guo-Qiang Zhang, Kaihe Du, Xin Wang. An unexpected noncarpellate epigynous flower from the Jurassic of ChinaeLife, 2018; 7 DOI: 10.7554/eLife.38827

Quelle: off. Pm von eLife

Titelbildunterschrift: In-situ-Samen und -Blüten (Bild: s. Veröffentlichung)


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Pia Gaupels

Gründerin bei GeoHorizon
Pia Gaupels, *86, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. 2015 gründete Sie die Seite Geohorizon. Sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung und arbeitet seit 2018 wieder als Bibliothekarin.

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