Neue Fossilienart verändert das Verständnis der Familiengeschichte von Trauben

Bisher ging man davon aus, dass Pflanzen der Familie der Weinreben vor weniger als 23 Millionen Jahren auf dem europäischen Kontinent ankamen. Eine Studie über fossile Pflanzen entwirft ein neues Szenario für die Verbreitung der Vorfahren der Weinrebengewächse und zeigt, dass diese Arten bereits vor etwa 41 Millionen Jahren auf dem Territorium Europas waren.

Der Artikel beschreibt eine neue fossile Art derselben Familie, Nekemias mucronata, die es uns ermöglicht, die Evolutionsgeschichte dieser Pflanzengruppe, die Europa vor 40 bis 23 Millionen Jahren bewohnte, besser zu verstehen.

Diese Studie, veröffentlicht im Zeitschrift für Systematik und Evolutionwird von der Forscherin Aixa Tosal von der Fakultät für Geowissenschaften und dem Institut für Biodiversitätsforschung (IRBio) der Universität Barcelona geleitet. Der Artikel ist außerdem von Alba Vicente vom Institut für Biodiversitätsforschung (IRBio) und dem katalanischen Institut für Paläontologie Miquel Crusafont (ICP) sowie Thomas Denk vom Schwedischen Naturkundemuseum (Stockholm) unterzeichnet.

Ein neuer Vorfahre der Traubenfamilie

Die Familie der Weinrebengewächse (Vitaceae) besteht aus etwa 950 Arten und ist in fünf Stämme unterteilt (in der Botanik handelt es sich dabei um eine taxonomische Zwischenklassifikation zwischen der Familie und der Gattung). Einer dieser Stämme sind die Viteae, die aus 200 Arten bestehen, darunter die Weinrebe (Vitis vinifera), die von großem globalen wirtschaftlichen Interesse ist. Der neue Artikel, der im JSE veröffentlicht wurde, konzentriert sich auf das Studium des Stammes Ampelopsideae, der aus 47 Arten besteht.

„Unsere Studie verändert die bisher akzeptierten Paradigmen und zeigt, dass die Ampelopsis- und Nekemias-Linien des Ampelopsideae-Stammes bereits im mittleren Eozän (vor 47 bis 37 Millionen Jahren) in Europa und Zentralasien vorhanden waren. Dies deutet darauf hin, dass diese Ausbreitung etwa 20 Millionen Jahre früher stattfand als bisher angenommen“, sagt Tosal, Erstautor der Studie und Mitglied der Abteilung für Erd- und Ozeandynamik der UB.

„Insbesondere zeigen wir, dass eine heute auf Nordamerika beschränkte Abstammungslinie bereits in Europa und Zentralasien existierte, und zwar dank der Entdeckung der fossilen Art Nekemias mucronata, die der heute in Nordamerika vorkommenden Nekemias arborea sehr ähnlich ist. Nekemias mucronata lebte zusammen mit Ampelopsis hibschii, dem nächsten Verwandten der heutigen Ampelopsis orientalis“, erklärt Tosal.

Im Gegensatz dazu hat sich die letztere Art anders verbreitet als N. mucronata, da diese Linie heute im östlichen Mittelmeerraum endemisch ist.

„Diese Studie hilft uns, die Evolution der Ampelopsideae-Stammfamilie während des zweiten Ausbreitungsimpulses, insbesondere in Europa und Zentralasien, der während des Paläogens stattfand, besser zu verstehen“, sagt Tosal.

Nekemias mucronata lebte vom späten Eozän bis zum späten Oligozän (vor 37–23 Millionen Jahren). Es scheint, dass es in einem breiten Klimabereich wachsen konnte, von Regionen mit niedrigen Wintertemperaturen (-4,6 °C in kalten Perioden) – wie sie in Kasachstan während des Oligozäns (vor 33–23 Millionen Jahren) vorkamen – bis hin zu Regionen mit warmen durchschnittlichen Jahrestemperaturen – wie denen des Oligozäns auf der Iberischen Halbinsel – oder sogar in Klimazonen mit mittleren Temperaturen wie denen im Zentrum des europäischen Kontinents.

„N. mucronata war auch in Bezug auf den Niederschlag nicht übermäßig anspruchsvoll. Die Art konnte in Gebieten mit reichlich Niederschlag und geringer jahreszeitlicher Niederschlagsabhängigkeit wachsen; zum Beispiel in Mitteleuropa während des Oligozäns oder auf der Iberischen Halbinsel oder in Griechenland zur gleichen Zeit“, sagt ICP-Forscher Vicente.

„Diese fossile Art hatte ein zusammengesetztes Blatt, eine Besonderheit, die einige Arten der Weinrebenfamilie teilen. Obwohl es schwierig ist, die Anzahl der Blättchen des zusammengesetzten Blattes zu bestimmen, muss es mindestens drei gewesen sein. Wir konnten gemeinsame Muster zwischen den Spitzen- und Seitenblättchen erkennen, was es uns ermöglicht, sie von anderen fossilen Arten der Weinrebenfamilie in Eurasien zu unterscheiden“, fügt er hinzu.

„Was Nekemias mucronata einzigartig macht, ist das Vorhandensein eines Mucro an der Spitze der Blättchenzähne, das der Art ihren Namen gibt. Die gerade Form der Basis des apikalen Blättchens ist ebenfalls recht charakteristisch, da alle anderen eurasischen fossilen Arten geknickt sind (mit einer Einstülpung in der Nähe des Blattstiels)“, sagt Vicente.

Verbreitung der Ampelopsideae über die Atlantikbrücke oder die Beringstraße

Bis heute wurden die ältesten Belege für die Traubenfamilie in den oberkreidezeitlichen Ablagerungen Indiens (75–65 Millionen Jahre) gefunden. Die frühesten Belege für diese Pflanzenlinie in Amerika stammen aus dem Oberen Eozän vor etwa 39,4 Millionen Jahren, und etwa zur gleichen Zeit wurden in Europa und Zentralasien bereits die Abstammungslinien Ampelopsis und Nekemias gefunden.

Wie haben sich diese Arten in der Vergangenheit verbreitet? Diese Stämme trennten sich zwischen der Oberkreide und dem Oberen Eozän, und obwohl noch viele Einzelheiten unbekannt sind, scheint es, dass sie sich ziemlich schnell verbreiteten und entwickelten.

Den aktuellen Daten zufolge, die mit der Methode der molekularen Uhr vereinbar sind, „könnten die Ampelopsideae zwei Cluster-Routen oder eine Mischung aus beiden verfolgt haben. Die erste vorgeschlagene Route folgt der nordatlantischen Landenge. Das heißt, die Familie tauchte in Indien auf, wanderte dann im mittleren Eozän (zwischen 47 und 37 Millionen Jahren) weiter nach Zentralasien und Europa und gelangte schließlich über Grönland nach Amerika“, sagt Denk.

„Eine andere mögliche Route geht davon aus, dass sich die Ampelopsideae-Familie, nachdem die Familie der Vitaceae in Indien aufgetaucht war, im mittleren Eozän (vor 47 bis 37 Millionen Jahren) von Asien aus nach Osten ausbreitete und schnell über die Beringstraße nach Amerika und von dort entlang der nordatlantischen Landenge nach Europa gelangte“, sagt Denk.

Obwohl die Verbreitung dieser beiden Arten nicht mit dem Klima in Zusammenhang zu stehen scheint, ist es möglich, dass die zunehmende Trockenheit während des Oligozäns auf der Iberischen Halbinsel und in Südeuropa das Aussterben (vor 27–23 Millionen Jahren) der letzten Population von N. mucronata auf der Iberischen Halbinsel erklärt. Parallel dazu war Ampelopsis hibschii auf den Balkan beschränkt und starb schließlich vor etwa 15 Millionen Jahren aus.

„Allerdings gibt es noch viele unbeantwortete Fragen über die frühen Ausbreitungsphasen (von der Oberkreide bis zum Paläogen). Aus diesem Grund möchten wir diese Familie weiter untersuchen und vielleicht können wir entschlüsseln, was während ihrer frühen Clusterphasen geschah, die sich zwischen 66 und 41 Millionen Jahren vor heute ereigneten“, so das Team abschließend.