Einblick in 340 Millionen Jahre Evolution

Ein internationales Forscherteam hat das Genom des Moosfarns Selaginella moellendorffii entschlüsselt. Der Vergleich mit anderen Gefäßpflanzen soll nun das Verständnis der pflanzlichen Evolution und so mancher Genfunktion verbessern.

Zum ersten Mal hat ein internationales Forscherteam das Genom einer Gefäßpflanze entschlüsselt, die zu den Bärlappgewächsen zählt. Ihre Erkenntnisse daraus berichten die Experten in Science. Der Moosfarn Selaginella moellendorffii zählt zu den ältesten Gefäßpflanzen der Erde und hat sich seit 340 Millionen Jahren nahezu nicht verändert. 

Durch den Vergleich mit jüngeren Gefäßpflanzen bestimmten die Forscher eine Reihe von Genen, die spezifisch für Gefäßpflanzen sind, aber auch Gene, die Selaginella im Vergleich zu anderen Pflanzen fehlen. Diese Erkenntnisse werfen ein neues Licht auf die evolutionären Beziehungen im Pflanzenreich und geben Ansatzpunkte für die Interpretation der Funktion bestimmter Gene.

22.300 Gene umfasst das Genom von Selaginella. Doch darin fehlen jene Gene, die bei anderen Pflanzen die Blütenentwicklung und den Übergang vom Jugend- zum Erwachsenenstadium kontrollieren. Wie Selaginella ähnliche Funktionen steuert, ist bislang nicht klar. Die Forscher fanden jedoch auch Gene, die typisch für alle Gefäßpflanzen sind, aber nicht in anderen Pflanzengruppen vorkommen. Die Funktion dieser Gene ist unbekannt, doch die Erkenntnis, dass sie nur in Gefäßpflanzen vorkommen, liefert neue Ansatzpunkte für die Forschung.

Auf die Evolution bezogen stellte das Team fest, dass der Übergang von einem Gametophyten-dominierten zu einem Sporophyten-dominierten Lebenszyklus weniger neue Gene erfordert hatte als der Wandel von samenlosen Gefäßpflanzen zu Blütenpflanzen.

Speziell verglichen die rund 100 beteiligten Forscher Selaginella mit der  Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana). Die Forscher untersuchten die Gene, die für die Herstellung bestimmter Stoffwechselprodukte verantwortlich sind, welche den Pflanzen beispielsweise ihren Duft verleihen oder ihre Abwehrmechanismen steuern. Viele Arzneimittel werden aus diesen Stoffwechselprodukten gewonnen, die auch sekundäre Metabolite genannt werden. Da sich die Gene in Selaginella und Arabidopsis völlig unabhängig voneinander entwickelten, sind höchstwahrscheinlich auch die sekundären Metabolite sehr verschieden. Selaginella könnte somit eine neue umfangreiche Quelle für Medikamente sein, mutmaßen die Forscher.