Die Frucht einer außergewöhnlichen Reise

Herkunft und Evolutionsgeschichte des Apfels aufgeklärt

22.09.2017 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Der Apfel gilt bei uns eher als langweilige Frucht, doch er stammt von exotischen Vorfahren ab und hat eine lange und spannende Geschichte. (Bildquelle: © pixabay/CC0)
Der Apfel gilt bei uns eher als langweilige Frucht, doch er stammt von exotischen Vorfahren ab und hat eine lange und spannende Geschichte. (Bildquelle: © pixabay/CC0)

Äpfel haben eine lange Reise hinter sich: Sie stammen ursprünglich aus einem Gebirge in Kasachstan. Was auf dem Weg nach Europa geschah, konnte ein Forschungsteam anhand von genomischen Analysen herausfinden.  

Der Kulturapfel (Malus domestica Borkh.) ist nicht gerade der exotischste Vertreter im Obstregal. Doch seine Herkunftsgeschichte hat es in sich: Unser Apfel stammt ursprünglich aus Asian und wanderte mit Händlern entlang der Seidenstraße - dem berühmten historischen Netzwerk aus Handelswegen, das vom östlichen China bis ans Mittelmeer reichte. Die Händler brachten demnach nicht nur Kostbarkeiten wie Seide oder wertvolle Gewürze von A nach B. Auch Äpfel bzw. deren Kerne (Samen) reisten als Mitbringsel oder blinde Passagiere auf dem weiten Weg bis nach Europa.

Das Erbgut erzählt die Geschichte

Wie genau die Reise des Apfels aussah, haben Wissenschaftler anhand von genomischen Analysen genauer untersucht. Dafür hat das Team die Genome von über 110 verschiedenen Äpfeln (re-)sequenziert und verglichen. Unter den 24 untersuchten Arten waren neben 35 Sorten unseres modernen Kulturapfels noch Vertreter von Wildapfelarten aus Nordamerika, Europa sowie Ost- und Zentralasien.

Äpfel mit Birnen zu vergleichen kann hilfreich sein

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Dies ist eine Karte, die die lange Reise des Apfels entlang der Seidenstraße darstellt. (Zum Vergrößern: Auf den rechten unteren Bildrand klicken)

Bildquelle: © Alexa M Schmitz/Yang Bai

Bei der Analyse der Apfelgenome verglichen die Forscher die Genomsequenzen auch mit einem nahen Verwandten: der Birne, die wie der Apfel ebenfalls zu den Kernobstgewächsen (Pyrinae) zählt. Durch den Vergleich der Genome und der Qualitätsmerkmale der Früchte waren sie in der Lage, die Abstammungsgeschichte zu rekonstruieren.

Der Vorfahre unseres Apfels ist Kasache

Es war bereits bekannt, dass moderne Äpfel von einem wilden Verwandten aus Asien, dem Asiatischen Wildapfel (Malus sieversii), abstammen (vgl. „Heimische Äpfel stammen vom Asiatischen Wildapfel ab“). Die neue Studie untermauert diese Theorie und belegt, dass domestizierte Äpfel ihren Ursprung in Kasachstan haben, genauer gesagt im westlichen Teil des Tian Shan Gebirges. Das ist bedeutend, denn auch in Xinjiang im nord-westlichen China gibt es den Wildapfel Malus sieversii. Die Studie konnte jedoch belegen, dass der in China wachsende M. sieversii ein uralter isolierter Ökotyp des Wildapfels ist, der bei der Domestikation überhaupt keine Rolle spielte.

Auf Wanderschaft

Auf dem Weg von Kasachstan gen Westen kreuzten sich die Wege des wilden Vorfahrens mit dem Europäischen Wildapfel Malus sylvestris. Die entlang der Seidenstraße sprießenden Apfelbäume wurden, da sie Fremdbefruchter sind, auch vom Pollen der einheimisch wachsenden Wildäpfel befruchtet. Zahlreiche Genübertragungen vom Europäischen Wildapfel in den Genpool des Asiatischen Wildapfels (Introgressionen) sorgten letztlich dafür, dass aus der kasachischen Art die Äpfel wurden, die wir heute kennen.

Auch im Erbgut unseres Kulturapfels hat das Spuren hinterlassen: Etwa 46 Prozent des Genoms von M. domestica stammt vom Vorfahren M. sieversii und 21 Prozent von M. sylvestris ab, wobei die restlichen 33 Prozent bisher nicht zugeordnet werden konnten.

Eine Geschichte von zwei Wegen

Doch der Apfel wanderte nicht nur nach Westen. M. sieversii gelangte entlang der Seidenstraße auch nach Osten, in Richtung China. Dort ereilte ihn das gleiche Schicksal: Auch er kreuzte sich mit in Sibirien heimischen Wildäpfeln. Vor allem der genetische Austausch mit dem Kirschapfel (Malus baccata) führte den Analysen zufolge am Ende zu den kleineren, weicheren und süßeren Dessertäpfeln, die heute in China angebaut werden.

Großes Erbe

Das Forscherteam konnte anhand der genomischen Daten nicht nur den Stammbaum des Apfels nachzeichnen, sondern auch die Geschichte seiner Früchte. Durch den Apfelgenomvergleich konnten Beweise gefunden werden, dass zwei verschiedene evolutionäre Schritte zur heutigen Größe des Apfels beigetragen haben - einer vor und einer während der Domestikation.

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Der Mensch selektierte die besten Äpfel und begann, diese gezielt anzubauen. Nach und nach veränderte sich so die Qualität der Früchte.

Der Mensch selektierte die besten Äpfel und begann, diese gezielt anzubauen. Nach und nach veränderte sich so die Qualität der Früchte.

Bildquelle: © iStock.com/branex

Bereits der wilde Vorfahre M. sieversii war - verglichen mit anderen Wildäpfeln - verhältnismäßig groß. Anders als bei anderen Kulturarten (z. B. der Mais) mussten die Menschen daher weniger auf Größe züchten. Der ebenfalls für die Domestikation wichtige Wildapfel M. sylvestris ist hingegen sehr klein und sauer. Daher standen andere Qualitätseigenschaften des Obstes wie die Konsistenz des Fruchtfleisches oder der Geschmack desselbigen mehr im Fokus der Züchtung.

Die Analyse zeigte, dass der Kulturapfel während des Domestizierungsprozesses die großen Früchte von M. sieversii erbte und das feste Fruchtfleisch sowie der appetitliche Geschmack auf M. sylvestris zurückgeht.

Neue Quelle für die Züchtung

Es gelang den Wissenschaftlern auch, mehrere interessante genetische Marker (SNPs) zu identifizieren. Darunter auch solche, die die Fruchtgröße beeinflussen. Die neuen Erkenntnisse sind daher auch für Pflanzenzüchter wertvoll. Die beteiligten Forscher glauben, dass sie zu verbesserten Apfelsorten führen können, die noch größere Früchte haben und widerstandsfähiger gegen Krankheiten sind. Vor allem der im östlichen Tian Shan Gebirge wachsende isolierte Wildapfel M. sieversii könnte ein verstecktes Juwel für Apfelzüchter sein: Da er keinen Anteil an beiden Domestizierungsrouten des Apfels hatte, könnte er eine interessante Quelle für zusätzliche genetische Vielfalt sein.

Doch wie groß könnte ein Apfel durch Züchtung eines Tages werden? Eine beteiligte Forscherin, Yang Bai, sagt dazu: „In meiner Phantasie, vielleicht eines Tages so groß wie eine Wassermelone.“

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