Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Passionsblumen und Kolibris - Evolution im Wechselschritt

01.10.2014

Passionsblumen mit langer Blütenröhre sind hoch spezialisiert: Nur der Schwertschnabelkolibri kann sie bestäuben. Aber die Evolution hin zu einer so extremen Anpassung ist keine Einbahnstraße, wie eine neue Studie zeigt.

Die Blüten der Passionsblumen gehören zu den auffallendsten und attraktivsten im Pflanzenreich. Extrem lange Blütenröhren sind dabei das Markenzeichen zahlreicher Arten der Passiflora-Untergruppe Tacsonia. Für ihre Bestäubung sind diese Passionsblumen auf eine einzige Tierart angewiesen: Den Schwertschnabelkolibri Ensifera ensifera.

Mit einer Schnabellänge von etwa 11 cm und einer entsprechend langen Zunge ist Ensifera als einziger Kolibri in der Lage, den Nektar am Grund der 6-14 cm langen Blütenröhren zu erreichen. Dabei kommt er im Kopfbereich mit den Pollenkörnern in Berührung, trägt sie zur nächsten Passionsblume und bestäubt diese – da Passionsblumen sich nicht selbst befruchten können, deren einzige Fortpflanzungsmöglichkeit.

„Dieser Bestäubungsmodus ist das Ergebnis einer im Lauf der Evolution entstandenen hoch-spezialisierten Anpassung “, sagt die LMU-Biologin Professor Susanne Renner. „Solche Spezialisierungen brauchen Zeit, deshalb herrschte lange die Meinung vor, dass sie im Lauf der stammesgeschichtlichen Entwicklung nur weiter ausgebaut, aber nicht zurückgefahren werden“.

Aber die Evolution ist keine Einbahnstraße: Mithilfe einer sogenannten molekularen Uhr konnte Renner mit ihren Mitarbeitern Stefan Abrahamczyk (inzwischen Uni Bonn) und Daniel Souto-Vilarós nun nachweisen, dass die Abhängigkeit von der Bestäubung durch Ensifera innerhalb erdgeschichtlich kurzer Zeiträume mehrmals auch wieder rückgängig gemacht wurde.

Familienstammbaum zeigt Evolution im Rückwärtsgang

Die molekulare Uhr basiert auf einem Vergleich des Erbguts: „Wir haben Gensequenzen von insgesamt 43 Arten der Unterfamilie Tacsonia untersucht“, erklärt Abrahamczyk, „darunter waren 26 Arten mit extrem langen Blütenröhren und 17 Arten mit kürzeren Blütenröhren, von denen 13 von kurzschnabeligen Kolibris und 4 von Fledermäusen bestäubt werden“.

Dann ermittelten die Wissenschaftler anhand der genetischen Unterschiede, wann und aus welchen Stammformen neue Arten hervorgingen. Das Prinzip dabei: Spalten sich zwei Arten von einem gemeinsamen Vorfahren ab, sammeln sie im Lauf der Zeit genetische Veränderungen an – jede Art für sich. Je länger die Trennung zurückliegt, desto größer und zahlreicher sind die Unterschiede.

Der Blick in die Geschichte von Tacsonia zeigt: Die Entwicklung langröhriger Tacsonia-Arten begann vor etwa 11 Millionen Jahren. Ob die Urahnen der langröhrigen Passionsblumen von Bienen oder bereits von kurzschnabeligen Kolibris bestäubt wurden, lässt sich nicht mehr eindeutig feststellen, aber es gibt starke Hinweise für eine von Beginn an enge Koevolution mit Ensifera, der sich ungefähr zur selben Zeit von einer kurzschnabeligen Schwesterart abspaltete.

„Innerhalb der letzten zwei bis vier Millionen Jahre – im Maßstab der Evolution also innerhalb sehr kurzer Zeit – spalteten sich von langröhrigen Tacsonia-Arten aber auch mehrere neue Arten ab, die von einer Befruchtung durch Ensifera zu einer durch Kolibris mit kürzeren Schnäbeln oder durch Fledermäuse zurückkehrten“, sagt Renner. Damit war sowohl eine drastische Verkürzung der Nektarröhre verbunden als auch in einigen Fällen eine Veränderung der Blütenfarbe von rot – was für Kolibris besonders gut sichtbar ist – zu grünlich/weiß, was die nachtaktiven Fledermäuse gut sehen.

Der Spezialisierungsfalle entkommen

Die Wissenschaftler vermuten, dass der Wechsel zu anderen Bestäubern durch Veränderungen des Lebensraums angestoßen wurde und dass bei der Artbildung geographische Barrieren eine Rolle spielten, wahrscheinlich Rahmen der Auffaltung der Anden. Geologisch gesehen sind die Hochanden ein junges Gebirge und wichtige Auffaltungsphasen fallen in Zeiträume, in denen die Abspaltung neuer Tacsonia-Arten begann. Tacsonia kommt ausschließlich in Nebelwäldern der südamerikanischen Anden in Höhen zwischen 1700m und 4000m vor. In diesen Höhenlagen gibt es außer Ensifera keinen Bestäuber, der eine Zunge oder einen Rüssel in der für langröhrige Passionsblumen erforderlichen Länge hat.

„Ensifera ist zwar ein sehr effektiver Bestäuber, aber die Abhängigkeit von einer Spezies birgt auch ein Risiko. Tatsächlich gibt es mehrere Tacsonia-Arten, die wegen der Zerschneidung und Verkleinerung des Lebensraums ihres einzigen Bestäubers lokal bereits ausgestorben sind“, sagt Renner. „Daher kann es vorteilhaft sein, die hoch spezialisierte enge Anpassung an nur einen Bestäuber auch wieder aufzugeben – die von uns untersuche Gruppe langröhriger Passionsblumen ist ein gutes Beispiel für ein solches evolutionäres Wechselmodell“.
Proceedings of the Royal Society B 2014
göd

Publikation:
Escape from extreme specialization: Passionflowers, bats and the sword-billed hummingbird
S. Abrahamczyk, D. Souto-Vilaros and S. S. Renner
Proceedings of the Royal Society B
2014
http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/281/1795/20140888.abstract

Kontakt:
Prof. Dr. Susanne Renner
Division of Systematic Botany and Mycology
Department of Biology, LMU Munich
Phone: +49 (0) 89 17861-257 (Secretary’s Office)
Fax: +49 89 172638
Email: renner@lrz.uni-muenchen.de
Web: http://www.sysbot.biologie.uni-muenchen.de/en/people/renner

Luise Dirscherl | Ludwig-Maximilians-Universität München

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie