Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des Niederländischen Instituts für Ökologie (NIOO-KNAW) soll auf den Galápagos-Inseln nach unsichtbarem Leben suchen. Die Vielfalt von Bakterien und anderen mikroskopisch kleinen Organismen mag mit bloßem Auge nicht erkennbar sein, aber sie ist für die Natur unerlässlich; zum Beispiel für die riesigen Gänseblümchen der Inseln, einzigartige endemische Pflanzen, die derzeit bedroht sind.
Wie einzigartig und vielfältig ist das unsichtbare mikrobielle Leben der legendären Galápagos-Inseln? Das ist, was die Galápagos-Mikrobiom-Projekt– eine Gruppe von Wissenschaftlern aus den Niederlanden, Ecuador, Spanien und Brasilien – beabsichtigt, dies aufzudecken. Es könnte unser Verständnis der Koevolution von Arten verbessern. In diesem Fall planen die Forscher, sowohl Bakterien und Pilze (das Mikrobiom) als auch ihre Wirtspflanzen zu beproben.
„Es ist wirklich motivierend für uns, in Darwins Fußstapfen zu treten und die Vielfalt der Mikroben auf und innerhalb von Wildpflanzenarten zu profilieren“, sagt Projektleiter Jos Raaijmakers, Leiter der Mikrobiellen Ökologie am Niederländischen Institut für Ökologie (NIOO-KNAW) und Professor an Universität Leiden.
Riesengänseblümchen, Darwins Fink der Pflanzen
Erkenntnisse aus der Expedition könnten einen wichtigen Beitrag zum Erhalt bedrohter Pflanzenarten leisten, darunter Scalesia, das Riesen-Gänseblümchen. Es kommt vor allem auf den unbewohnten Inseln des Archipels vor. Scalesia wächst auf fruchtbaren Böden, die für die Landwirtschaft außerhalb von Naturschutzgebieten sehr gefragt sind. Weitere Bedrohungen für diese einzigartigen endemischen Pflanzen sind grasende Ziegen, invasive Pflanzenarten und extreme Klimabedingungen.
Scalesia wurde der Darwinfink der Pflanzenwelt genannt. Genau wie die berühmte Gruppe von Vogelarten, die Darwin auf Galápagos gefunden und als Inspiration für seine Evolutionstheorie verwendet hat, unterscheiden sich die Mitglieder der Scalesia-Familie erheblich zwischen den Standorten und zwischen den Inseln. Es ist ein bescheidener Strauch, der an einem Ort zwischen Bimssteinen wächst, aber an einem anderen ein veritabler Baum, der von Nebelwald umgeben ist. Scalesia hat sich an die örtlichen Gegebenheiten angepasst und eine riesige Vielfalt entwickelt, die zu mindestens 15 verschiedenen Arten geführt hat.
Mikrofreunde
Aber wie sieht es mit den Mikroorganismen aus? Haben sie sich auch angepasst und eine große Vielfalt auf den Inseln entwickelt? Und welche Rolle spielen sie in der Ökologie der endemischen Wirtspflanze? Mehr über die noch unbekannten mikrobiellen Partner der Pflanzen herauszufinden, wird sich hoffentlich als Schlüssel zu ihrem Wachstum und Überleben erweisen.
„Es ist eine unsichtbare Welt, die zu Darwins Zeiten unmöglich so detailliert untersucht werden konnte“, erklärt Raaijmakers. „Aktuelle DNA-Techniken ermöglichen es uns, die Vielfalt von Mikroben zu enträtseln und zu untersuchen, ob sie mit der Artbildung ihrer Wirtspflanzen auf verschiedenen Inseln des Archipels übereinstimmt.“
Mit dem Schiff
Das internationale Team aus sechs Forschern und einem Filmemacher startet am 25. März mit ihrem Schiff als Basis ihre 12-tägige Expedition zu mehreren Galápagos-Inseln. Projektleiter Raaijmakers hat eng mit Pieter van ‚t Hof und Gonzalo Rivas-Torres von der Universidad San Francisco de Quito in Ecuador zusammengearbeitet, um die Suche nach den verschiedenen Arten von Riesengänseblümchen zu ermöglichen. Diese Forscher und ihr Team haben viel Erfahrung mit Expeditionen nach Galápagos und spielen eine Schlüsselrolle bei der Galapagos-Barcode-Projektein ehrgeiziges Unterfangen, das darauf abzielt, die Genetik aller Arten auf den Inseln und in den umliegenden Gewässern zu dokumentieren.
„Wir werden die Blätter und Wurzeln der Pflanzen beproben, um die dort lebenden Mikroorganismen zu profilieren“, sagt Raaijmakers. „Genau wie Menschen und Tiere sind Pflanzen für ihr Wachstum, ihre Entwicklung und ihre Gesundheit auf Mikroben angewiesen. Wir haben Milliarden von Mikroben auf unserer Haut und in unserem Darm, mit denen wir koexistieren. Pflanzen haben ein ähnliches Mikrobiom: Milliarden nützlicher Bakterien, Pilze und Hefen in und an ihren Wurzeln und Blättern.“
Dies werden nicht die ersten Pflanzen sein, die von Raaijmakers und seinen Forscherkollegen beprobt werden. „Bei einigen Kulturpflanzen haben wir bereits einen recht guten Überblick über ihr Mikrobiom und das ihrer wilden Vorfahren. Aber wir haben bisher nur ein teilweises Verständnis der Funktionsvielfalt, die wir dort beobachten“, sagt er. Es wird spannend sein, Vergleiche mit diesen Wildarten und ihren Mikrofreunden anzustellen. „Außerdem könnten nützliche Pflanzenmikroben langfristig eine Schlüsselrolle bei der Erhaltung und Wiederherstellung einheimischer Arten spielen, die durch den Klimawandel und invasive Pflanzen bedroht sind“, fügt er hinzu.
Was ist das Besondere an den Galápagos-Inseln?
Die weitgehend unbewohnten Galápagos-Inseln liegen rund 1.000 km westlich von Südamerika, umgeben vom offenen Meer. Aufgrund ihrer Abgeschiedenheit haben sich Tiere, Pflanzen und möglicherweise Mikroorganismen unabhängig von ihren Gegenstücken auf dem Festland entwickelt. Die große Vielfalt eng verwandter Arten half Darwin, der die Inseln 1835 besuchte, seine Evolutionstheorie zu entwickeln.
Auf den verschiedenen Inseln wurde viel über das Auftreten genetischer Variationen innerhalb einzelner Tierarten geforscht, was schließlich zu einer Explosion neuer Arten und Unterarten führte, wie es bei Darwins berühmten Finken der Fall war. In jüngerer Zeit wurden ähnliche Untersuchungen zu einheimischen Pflanzen durchgeführt, wobei Scalesia eine ähnliche Vielfalt aufweist: von kleinen Pflanzen oder Sträuchern bis hin zu hohen Bäumen. Bäume sind außergewöhnlich für die Gänseblümchen- und Löwenzahnfamilie.