Eine männliche Fliege nähert sich einer Blume, landet auf einer vermeintlichen weiblichen Fliege und wackelt herum. Er versucht sich zu paaren, aber es funktioniert nicht ganz. Er hat noch einen Versuch. Irgendwann gibt er auf und fährt erfolglos davon. Die Pflanze hat inzwischen bekommen, was sie wollte: Pollen.
Ein südafrikanisches Gänseblümchen, Gorteria diffusa, ist das einzige bekannte Gänseblümchen, das auf seinen Blütenblättern eine so komplizierte Struktur bildet, die einer weiblichen Fliege ähnelt. Der Mechanismus hinter dieser überzeugenden dreidimensionalen Täuschung, komplett mit haarigen Beulen und weißen Highlights, fasziniert Wissenschaftler seit Jahrzehnten.
Jetzt haben Forscher drei Gensätze identifiziert, die am Bau der falschen Fliege auf den Blütenblättern des Gänseblümchens beteiligt sind. Die große Überraschung ist, dass alle drei Sets bereits andere Funktionen in der Pflanze haben: Eines bewegt Eisen herum, eines lässt Wurzelhaare wachsen und eines steuert, wann Blumen gemacht werden.
Eine männliche Fliege nähert sich einer Blume, landet auf einer vermeintlichen weiblichen Fliege und wackelt herum. Er versucht sich zu paaren, aber es funktioniert nicht ganz. Er hat noch einen Versuch. Irgendwann gibt er auf und fährt erfolglos davon. Die Pflanze hat inzwischen bekommen, was sie wollte: Pollen. Bildnachweis: R. Kellenberger/ University of Cambridge
Die Studie ergab, dass die drei Gensätze in den Gänseblümchenblättern auf eine neue Art und Weise zusammengebracht wurden, um gefälschte Damenfliegen zu bauen. Die „Eisen bewegenden“ Gene fügen den normalerweise rötlich-violetten Pigmenten des Blütenblattes Eisen hinzu und verändern die Farbe in ein fliegenderes Blaugrün. Die Wurzelhaargene sorgen dafür, dass sich Haare auf dem Blütenblatt ausdehnen, um Textur zu verleihen. Und der dritte Gensatz lässt die falschen Fliegen an scheinbar zufälligen Positionen auf den Blütenblättern erscheinen.
„Dieses Gänseblümchen hat kein neues „Macht eine Fliege“-Gen entwickelt. Stattdessen hat es etwas noch Klügeres gemacht – es hat vorhandene Gene zusammengebracht, die bereits andere Dinge in verschiedenen Teilen der Pflanze tun, um einen komplizierten Fleck auf den Blütenblättern zu machen.“ täuscht männliche Fliegen“, sagte Professor Beverley Glover vom Department of Plant Sciences der University of Cambridge und Direktor des Botanischen Gartens der University, Seniorautor der Studie.
Die Forscher sagen, dass die Blütenblätter des Gänseblümchens ihm einen evolutionären Vorteil verschaffen, indem sie mehr männliche Fliegen anziehen, um es zu bestäuben. Die Pflanzen wachsen in einer rauen Wüstenumgebung in Südafrika mit nur einer kurzen Regenzeit, in der sie Blumen produzieren, bestäubt werden und Samen bilden, bevor sie sterben. Dies schafft einen intensiven Wettbewerb um Bestäuber – und die Blütenblätter mit gefälschten Damenfliegen heben das südafrikanische Gänseblümchen von der Masse ab.
Die Ergebnisse werden heute im Journal veröffentlicht Aktuelle Biologie.
Im Vergleich zu den meisten Lebewesen ist die Pflanzengruppe, zu der auch das Geschlechtstäuschungs-Gänseblümchen gehört, mit 1,5 bis 2 Millionen Jahren evolutionär sehr jung. Die frühesten Gänseblümchen dieses Stammbaums hatten keine falschen Fliegenflecken, was bedeutet, dass sie sehr schnell auf den Gänseblümchenblättern erschienen sein müssen.
„Wir würden erwarten, dass etwas so Komplexes wie eine künstliche Fliege lange braucht, um sich zu entwickeln und viele Gene und viele Mutationen umfasst. Aber tatsächlich ist es durch die Zusammenführung von drei bestehenden Gensätzen viel schneller gegangen“, sagte Dr Roman Kellenberger, Postdoktorand am Department of Plant Sciences der University of Cambridge und Erstautor der Studie.
Um ihre Ergebnisse zu erhalten, verglichen die Forscher, welche Gene in Blütenblättern mit und ohne künstliche Fliegen in derselben Art von Gänseblümchenpflanze eingeschaltet waren. Sie verglichen diese auch mit Blütenblättern einer anderen Gänseblümchenart, die ein einfaches Fleckenmuster erzeugt, um herauszufinden, welche Gene speziell daran beteiligt waren, dass die Flecken des Gänseblümchens so trügerisch waren.
Dies ist das einzige Beispiel einer Blume, die mehrere falsche Fliegen auf ihren Blütenblättern produziert. Andere Mitglieder der Familie der Gänseblümchen machen viel einfachere Punkte – zum Beispiel Punkte in einem Ring um alle Blütenblätter herum –, die für echte Fliegen nicht sehr überzeugend sind. Durch den Vergleich der verschiedenen Gänseblümchen im Stammbaum konnten die Forscher die Reihenfolge ermitteln, in der die künstlichen Fliegen entstanden sind: zuerst Farbe, dann zufällige Positionierung, dann Textur.
„Es ist fast so, als würde man in sehr kurzer Zeit ein ganz neues Organ entwickeln. Männliche Fliegen bleiben nicht lange auf Blumen mit einfachen Flecken, aber sie sind so überzeugt von diesen gefälschten Fliegen, dass sie zusätzliche Zeit damit verbringen, sich zu paaren, und mehr Pollen auf die Blume abreiben – das hilft, sie zu bestäuben“, sagte Kellenberger.
Mehr Informationen:
Beverley J. Glover, Mehrere Genkooptionen liegen der schnellen Entwicklung von sexuell betrügerischen Blüten in Gorteria diffusa zugrunde, Aktuelle Biologie (2023). DOI: 10.1016/j.cub.2023.03.003. www.cell.com/current-biology/f … 0960-9822(23)00270-1