Interaktion mit Insekten beschleunigt die Pflanzenevolution, wie Forschung zeigt

Ein Forscherteam der Universität Zürich hat herausgefunden, dass Pflanzen von einer größeren Vielfalt an Interaktionen mit Bestäubern und Pflanzenfressern profitieren. Pflanzen, die von Insekten bestäubt werden und sich gegen Pflanzenfresser verteidigen müssen, haben sich so entwickelt, dass sie besser an unterschiedliche Bodenarten angepasst sind. Die Forschung ist veröffentlicht im Journal Naturkommunikation.

Pflanzen beziehen Nährstoffe und Wasser aus dem Boden. Da sich verschiedene Bodenarten in ihrer chemischen und physikalischen Zusammensetzung unterscheiden, müssen Pflanzen ihre Physiologie anpassen, um diesen Prozess auf verschiedenen Bodenarten zu optimieren.

Dieser Evolutionsprozess führt zur Bildung von Ökotypen, also lokal angepassten „Pflanzenrassen“, die sich im Aussehen leicht unterscheiden und nicht mehr so ​​leicht gekreuzt werden können. Letzterer Effekt gilt als erster Schritt zur Bildung eigenständiger Arten. Die Anpassung der Nutzpflanzen an lokale Bodenarten ist auch für die landwirtschaftliche Produktivität von entscheidender Bedeutung.

Experiment mit Hummeln und Blattläusen

Ein Forscherteam um den Biologen Florian Schiestl vom Institut für Systematische und Evolutionäre Botanik der Universität Zürich hat nun herausgefunden, dass die Interaktion der Pflanzen mit Bestäubern und pflanzenfressenden Insekten ihre Anpassung an Bodentypen und damit die Ausbildung von Ökotypen beeinflusst.

In einem zweijährigen Versuch wurden etwa 800 Kohlrübenpflanzen über 10 Generationen auf unterschiedlichen Bodenarten in einem Gewächshaus gezüchtet. Eine Gruppe wurde von Hummeln bestäubt, eine andere von Hand; zudem wurden die Pflanzen mit und ohne Blattläuse (als Pflanzenfresser) kultiviert.

Zum Abschluss des Evolutionsexperiments untersuchten die Forscher, inwiefern sich die Pflanzen auf den beiden Bodenarten in Form und Zusammensetzung unterschieden und wie gut sie sich an den Boden angepasst hatten. Dabei zeigte sich, dass lediglich bei den von Hummeln bestäubten Pflanzen deutliche Unterschiede zwischen den Bodenarten zu beobachten waren, während die von Hand bestäubten Pflanzengruppen weitgehend gleich blieben.

Von Hummeln bestäubte Pflanzen passen sich am besten an

Was die Anpassung an Bodenarten angeht, stellten die Forscher nach den zwei Jahren experimenteller Evolution sogar nur bei von Hummeln bestäubten Pflanzen mit Blattläusen eine signifikante Anpassung fest, während in den anderen Gruppen keine signifikante Anpassung an Bodenarten beobachtet wurde.

Die Studie identifizierte auch mehrere Gene, die bei diesem Anpassungsprozess eine entscheidende Rolle spielen könnten. Die Ergebnisse zeigen, dass biotische Interaktionen einen starken Einfluss auf die Anpassungsfähigkeit von Pflanzen an abiotische Faktoren haben können und dass die Anpassung am effizientesten ist, wenn Pflanzen einer Vielzahl von Interaktionen ausgesetzt sind.