Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Survival of the Poorest: Genetische Verarmung gilt als Evolutionsnachteil – zu Recht?

10.02.2012
Forschungsprojekt an der Universität Hohenheim: Können Pflanzen Umweltänderungen überleben, auch wenn sie genetisch nicht vorbereitet sind?

Eigenbrötler und Überlebenskünstler: Die allermeisten Pflanzen sind genetisch an besondere Umweltbedingungen angepasst. Klimaänderungen sind daher eine ernsthafte Gefahr für ihr weiteres Fortbestehen.

Doch seltsamerweise überleben viele Pflanzenarten schon seit Tausenden von Jahren hartnäckig in oft sehr kleinen Verbreitungsgebieten – trotz starker Umweltveränderungen über diesen Zeitraum. Wie sie das geschafft haben, untersucht der Pflanzenforscher Prof. Dr. Karl Schmid von der Universität Hohenheim. Dabei unterstützt ihn die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) mit rund 281.000 Euro. Damit gehört sein Forschungsprojekt ADAPTOMICS zu den Schwergewichten der Forschung an der Universität Hohenheim.

Ihr Lebensraum liegt in den Alpen auf 1800 bis 2500 Metern Höhe und ist nur 25 Quadratkilometer groß. „Das Verbreitungsgebiet ist nicht viel mehr als ein einziger Bergzug in der norditalienischen Region Piemont“, sagt Prof. Dr. Karl Schmid, Leiter des Fachgebiets Nutzpflanzenbiodiversität und Züchtungsinformatik an der Universität Hohenheim. „Das ist dem unscheinbaren Pflänzchen aber immer noch nicht exklusiv genug. Denn es kommt in diesen Höhen nur entlang von Flussläufen vor“, schränkt der Pflanzenforscher weiter ein.

Die Rede ist von der Pflanze Arabidopsis pedemontana, einer Verwandten der Ackerschmalwand. Und neben ihr gibt es in den Westalpen und rund ums Mittelmeer noch mehrere hundert weitere Pflanzenarten mit sehr kleinen Verbreitungsgebieten. Botaniker nennen sie endemische Arten. „Endemiten machen weltweit den Großteil der Artenvielfalt von Pflanzen aus“, sagt Prof. Dr. Schmid.

Genetische Vielfalt gilt als beste Überlebens-Chance

Ob diese Eigenbrötler unter den Pflanzen dem Klimawandel und anderen tiefgreifenden Umweltveränderungen gewachsen sind oder ob sie daran zugrunde gehen und aussterben, ist bisher noch nicht richtig erforscht. „Endemiten, wie Arabidopsis pedemontana sind nur mit sehr kleinen Populationen vertreten und deshalb genetisch extrem verarmt“, erklärt Prof. Dr. Schmid.

So gesehen scheinen endemische Pflanzen tatsächlich vom Aussterben bedroht zu sein. Denn je vielfältiger das genetische Material ist, desto besser können sich Pflanzen an neue Gegebenheiten anpassen.

Aber so einfach geben sie sich offenbar doch nicht geschlagen: „Es ist paradox“, sagt Prof. Dr. Schmid, „aber die beiden Arabidopsis-Arten, die wir untersuchen, kommen beide schon seit mindestens 100.000 Jahren in ihren heutigen Verbreitungsgebieten vor.“ Klimaänderungen haben die beiden Kreuzblütler also schon einige überlebt. Denn in den letzten 100.000 Jahren hatten mehrere Eiszeiten Europa fest im Griff.

Hartnäckigkeit der genetisch Verarmten

Es lässt sich ganz einfach erklären, was die Endemiten zu Überlebenskünstlern gemacht haben könnte: „Vielleicht waren sie vor 100.000 Jahren noch mit genetischer Vielfalt gesegnet“, erklärt der Hohenheimer Pflanzenforscher. „Wenn das so war, dann können wir das auch heute noch nachweisen.“

Möglicherweise gäbe es aber auch noch weitere, bislang unerforschte Mechanismen, die den Endemiten das Überleben ermöglichten. Zusammen mit Prof. Dr. Marcus Koch von der Universität Heidelberg analysiert Prof. Dr. Schmid deshalb das gesamte Erbgut der Arabidopsis pedemontana und ihrer Verwandten, Arabidopsis cebennensis aus den südfranzösischen Cevennen. Populationsgenetische Verfahren geben den beiden Forschern dabei auch Einblick in die Geschichte des Genoms. „Damit können wir modellhaft untersuchen, welche Chancen die Endemiten haben, sich an den Klimawandel anzupassen, ohne an ihrer fehlenden genetischen Anpassungsfähigkeit auszusterben“, erläutert Prof. Dr Schmid.

Würden die Forscher fündig, hätten ihre Ergebnisse auch für die Agrarwirtschaft zu Zeiten des aktuellen Klimawandels enorme Bedeutung: „Unsere Kulturpflanzen sind im Vergleich zu ihren wilden Vorläuferarten oft genetisch stark verarmt. Daher ermöglicht die Genomanalyse bei den beiden Gebirgswildpflanzen auch Rückschlüsse auf deren Anpassungsfähigkeit an das Klima der Zukunft.“

Hintergrund: Forschungsprojekt ADAPTOMICS

Der Projektname ADAPTOMICS ist zusammengesetzt aus den beiden englischen Begriffen adaption (= Anpassung) und genomics (= Genomik). Es ist ein auf drei Jahre angelegtes Schwerpunktprogramm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und umfasst etwa zwei Dutzend Arbeitsgruppen an Universitäten in ganz Deutschland. Den Hohenheimer Beitrag von Prof. Dr. Schmid fördert die DFG mit rund 281.000 Euro.

Hintergrund: Schwergewichte der Forschung

Fast 31 Millionen Euro an Drittmitteln akquirierten Wissenschaftler der Universität Hohenheim 2010 für Forschung und Lehre. In loser Folge präsentiert die Reihe „Schwergewichte der Forschung“ herausragende Forschungsprojekte mit einem Drittmittelvolumen von mindestens einer viertel Million Euro bzw. 125.000 Euro in den Wirtschafts- und Sozialwissenschaften.

Text: Weik / Klebs

Florian Klebs | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-hohenheim.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie sich Krebszellen gegen Chemotherapeutika „immun“ machen
24.08.2017 | Universität Witten/Herdecke

nachricht "Comammox"-Bakterien: Langsam, aber super-effizient
24.08.2017 | Universität Wien

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: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Ein Feuerwerk der chemischen Forschung

24.08.2017 | Veranstaltungen

US-Spitzenforschung aus erster Hand: Karl Deisseroth spricht beim Neurologiekongress in Leipzig

24.08.2017 | Veranstaltungen

Die Zukunft des Leichtbaus: Mehr als nur Material einsparen

23.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eisberge: Mathematisches Modell berechnet Abbruch von Schelfeis

24.08.2017 | Geowissenschaften

Besseres Monitoring der Korallenriffe mit dem HyperDiver

24.08.2017 | Geowissenschaften

Rauch von kanadischen Waldbränden bis nach Europa transportiert

24.08.2017 | Geowissenschaften