Klimaveränderungen als Herausforderung für Pflanzen
Evolutionsbiologen und Botaniker haben unter Leitung von Prof. Dr. Marcus Koch von der Universität Heidelberg haben genetische Analysen von Löffelkräutern durchgeführt, um Aufschluss darüber zu erhalten, wie sich die Pflanzen an extreme klimatische Veränderungen anpassen konnten. Löffelkräuter stammen demnach aus dem Eiszeitalter und waren in den vergangenen zwei Millionen Jahren gezwungen, sich an veränderte Bedingungen anzupassen, um zu überleben. Die evolutionäre Geschichte der Kreuzblütler liefere demnach Hinweise, wie Pflanzen künftig mit den Auswirkungen des Klimawandels zurechtkommen könnten. „Mit den Herausforderungen der zunehmenden globalen Erwärmung wird es immer wichtiger, ein grundlegendes Verständnis davon zu entwickeln, wie sich Pflanzen im Laufe der Evolution an gravierende Umweltveränderungen angepasst haben“, betont Prof. Koch. Demnach bestimme die evolutionäre Vergangenheit in vielen Fällen maßgeblich die zukünftige Anpassungsfähigkeit von Pflanzen ebenso wie ihre Fähigkeit, sich in neuen Formen und Arten weiterzuentwickeln.
„Kältetraining“ für Löffelkräuter
Löffelkräuter haben sich der Forschung zufolge aus der Familie der Kreuzblütengewächse aus dem Mittelmeerraum abgespalten und haben sich auf Trockenstress spezialisiert. Mit Beginn der Eiszeit vor 2,5 Millionen Jahren haben die Löffelkräuter die kalten und arktischen Lebensräume erobert. Mit kontrollierten Laborbedingungen haben die Wissenschaftler nun untersucht, wie sich die Pflanzen dem raschen Klimawandel angepasst haben. Ein „Kältetraining“ lieferte Hinweise darauf, dass die evolutionär frühen physiologischen Anpassungen an Trockenheit und Salzstress den Pflanzen später dabei halfen, eine hohe Kältetoleranz zu entwickeln. Es konnten sich Populationen mit multiplen Chromosomensätzen entwickeln, die dann immer wieder in ihrer Größe reduziert wurden. „Diese Arten konnten anschließend erneut und wiederholt kaltgeprägte ökologische Nischen besetzen“, erläutert Koch.
Löffelkräuter gutes Beispiel für Anpassungsprozesse
Während der Genpool der Kältespezialisten aus der Arktis expandierte, schrumpft die Population der europäischen Löffelkräuter seit der letzten Eiszeit. Durch die Erwärmung des Klimas verschwinden zunehmend Kältehabitate in Europa und sorgen für einen Rückgang der Löffelkraut-Arten. Nur das einjährige dänische Löffelkraut mit besonders vielen Chromosomensätzen ist davon nicht betroffen und kann sich zum Teil sogar ausbreiten. „Als einzige Art der Löffelkräuter hat sie ihren Lebenszyklus verändert und gedeiht an Salz- und Sandstandorten. Damit ähnelt sie in einigen ökologischen Merkmalen wieder ihren entfernten Verwandten aus dem Mittelmeerraum“, erklärt Koch. Für die Wissenschaftler sind die Löffelkräuter aufgrund ihrer physiologischen Anpassungsfähigkeit ein vielversprechendes Modellsystem, um gleichzeitig Anpassungsprozesse an Trocken-, Kälte- und Salzstress zu untersuchen.
