Pflanzen entwickeln eine Art Keuschheitsgürtel samt Schlüssel

Forscher haben herausgefunden, wie Vielfalt entstehen kann.

Selbstbefruchtung führt zu Inzucht und wirkt sich negativ auf die Nachkommen aus. Viele Pflanzen haben daher Erkennungssysteme, die sicherstellen, dass sie sich nicht mit sich selbst paaren. Stellt sich die Frage, wie sich Vielfalt in diesen Systemen entwickelt. Ein Forschungsteam, zu dem u. a. Melinda Pickup (Institute of Science and Technology Austria) und David Field (Uni Wien) gehören, hat nun erste Schritte unternommen, um zu entschlüsseln, wie sich neue Paarungstypen in Selbsterkennungssystemen entwickeln.

 

Neue Erkenntnisse über Paarung

Um sich nicht selbst zu bestäuben, erkennen viele zwittrige Pflanzen nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip, ob Pollen eigen oder fremd sind. Weil dafür zwei Komponenten zusammenpassen müssen, sind evolutionäre Veränderungen schwer, aber mit Zwischenstufen und unvollständigen Schlüsselsätzen am ehesten möglich, so die Forscher in der aktuellen Ausgabe von „Genetics“. Die interdisziplinär arbeitenden Wissenschaftler griffen auf evolutionsgenetische, spieltheoretische und mathematische Theorien und Methoden zurück: Sie untersuchten mit populationsgenetischen Simulationen und theoretischen Analysen, unter welchen Umständen neue Paarungstypen bei Pflanzen mit „nicht-selbst“-Erkennungssystemen wie Petunien und Löwenmäulchen entstehen können – die große Frage in deren Evolution.

Landet der männliche Pollen eines solchen Gewächses auf der weiblichen Narbe, sollte er den Schlüssel zu deren „Keuschheitsgürtel“ in Form wachstumshemmender Giftstoffe mitbringen. Solch ein Pollen hat ein ganzes Arsenal an Schlüsseln in Form von sogenannten „F-Box-Genen“, die Gegenmittel gegen alle Giftstoffe produzieren – außer jenem auf der eigenen Narbe. So können sich Pflanzen nur mit genetisch anderen Individuen mischen. Bei Pflanzen mit solchen Erkennungssystemen gibt es eine große Vielfalt an Schlüssel-Schloss-Kombinationen, sprich Paarungstypen. Bei Veränderungen auf der weiblichen Seite entsteht nun ein Gift, zu dem es noch kein Gegenmittel gibt, und sie kann sich mit niemandem paaren. Wenn sich bei den männlichen Pollen etwas ändert, haben sie Schlüssel, die zunächst zu keinem Schloss passen. Die Forscher fanden heraus, dass sich neue Paarungstypen nur dann entwickelten, wenn die Kosten der Selbstbefruchtung hoch waren. Darüber hinaus beeinflussen Populationsgröße und Mutationsraten die Evolution. (APA/cog)

("Die Presse", Print-Ausgabe, 14.07.2018)

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