Plant Evolution 2023
Gender in plants is something very variable and volatile. Angiosperms are usually hermaphrodites, while gymnosperms are often monecious or even diecious. The biological function of gender is to enforce outcrossing and, thus, genetic variability. The Ginkgo tree belongs to a small group of ancient gymnosperms that have two genders. This is also of practical relevance, since the female trees shed their mature ovules that are stinking from butyric acid. A test to find out, whether a given seedling is male or female, would be of great interest. However, there is not such a thing as a sex chromosome as we have it. Instead, there are genetic loci that determine gender. The project is testing, to what these loci are suitable to predict the future gender of a tree and comprises a combination of field sampling and PCR-based genotyping.
Grenzen des Artbegriffs
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.