Feste Zellwand bereitete Landgang vor

Der Stammbaum der Landpflanzen weist die Armleuchteralgen als nahe Verwandte aus. Diese teilen sich mit den Landpflanzen viele Eigenschaften ... (vollst. BU: www.uni-marburg.de) Illustration: Debbie Maizels; die Abbildung darf nur im Zusammenhang mit der Berichterstattung über die angezeigte wissenschaftliche Publikation in "Cell" verwendet werden.

Landpflanzen bilden eine außerordentlich vielfältige Gruppe von Lebewesen, die eine Fülle von Anpassungen an ganz unterschiedliche Lebensräume aufweisen – mächtige Baumriesen gehören ebenso dazu wie zarte Kräuter, Moose genauso wie Blütenpflanzen.

„Die Landpflanzen teilen sich einen gemeinsamen Ahnen mit den Armleuchteralgen“, erklärt Seniorautor Stefan Rensing von der Philipps-Universität. Die beiden Linien trennten sich vor mehr als 500 Millionen Jahren. Armleuchteralgen, die im Süßwasser leben, besitzen eine komplexere Morphologie als andere verwandte Algenarten. Ihr Aussehen erinnert an mehrarmige Kerzenleuchter – davon leitet sich ihr deutscher Name ab.

Als die ersten Pflanzen an Land gingen, waren sie mit veränderten Umweltbedingungen konfrontiert. So mussten sich die Pioniere unter anderem gegen Austrocknung schützen. „Es gibt mehrere Algengruppen, die das Land besiedelt haben, aber nur eine davon hat sich zur Großgruppe der Landpflanzen weiterentwickelt“, erläutert Rensing. Welche Anpassungen waren dafür erforderlich?

Um das herauszufinden, präsentiert die Forschergruppe um den Marburger Zellbiologen erstmals das Genom der Armleuchteralgenart Chara braunii, um es mit dem von Landpflanzen zu vergleichen. „Unsere vergleichende Analyse deckt Gene auf, die im gemeinsamen Vorfahren der Armleuchteralgen und Landpflanzen entstanden“, führt der Studienleiter aus – Gene, die über Hunderte von Millionen von Jahren erhalten blieben. „Diese Gene stehen für evolutionäre Veränderungen, die mit der Entstehung einer vielfältigen morphologischen Komplexität einhergingen, wie wir sie von Landpflanzen kennen.“

Eine der auffälligsten Neuerungen, die das Autorenteam in den Genen dieser Algen und Landpflanzen nachweist, betrifft die Zellteilung und den Aufbau der Zellwand – kein Wunder, wenn man an die Bedeutung denkt, die der Schutz vor Austrocknung für den Landgang hatte. „Ähnlich wie Landpflanzen führen die Armleuchteralgen eine Zellteilung durch, bei der spezielle Proteine eine Zellplatte zusammensetzen. Diese entwickelt sich anschließend zur neuen Querwand“, schreiben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler.

„Unsere Daten zeigen: Eine Reihe von Genen, die in der wissenschaftlichen Literatur bisher als Landpflanzen-typisch galten, finden sich schon bei den Armleuchteralgen“, legt Rensing dar. Daneben gibt es bei „Brauns Armleuchteralge“ aber auch Neuerungen, die unabhängig von denen der Landpflanzen entstanden.

Stefan Rensing lehrt Zellbiologie der Pflanzen an der Philipps-Universität und ist assoziiertes Mitglied des Exzellenzclusters „BIOSS Centre for Biological Signalling Studies“ an der Universität Freiburg sowie des Marburger „LOEWE”-Zentrums für Synthetische Mikrobiologie. Neben seiner Arbeitsgruppe beteiligten sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus zahlreichen Ländern an den Forschungen, die der Veröffentlichung zugrunde liegt.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft, der Europäische Forschungsrat, die Leibniz-Gemeinschaft, die US-amerikanische National Science Foundation sowie Forschungsförderer aus Japan, Belgien und Dänemark unterstützten die Arbeiten finanziell.

Originalpublikation: Tomoaki Nishiyama, Hidetoshi Sakayama & al.: The Chara genome: secondary complexity and implications for plant terrestrialization, Cell 12.7.2018

Weitere Informationen:
Ansprechpartner: Professor Dr. Stefan Rensing,
Zellbiologie der Pflanzen
Tel.: 06421 28-21940
E-Mail: stefan.rensing@biologie.uni-marburg.de
Homepage: http://plantco.de/

Media Contact

Johannes Scholten idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Informationen:

http://www.uni-marburg.de

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Freistehendes Plasma mit hoher Energiedichte

Die Idee der Kernfusion begeistert Physiker:innen und Energiefachleute seit Jahrzehnten. Im Kern geht es darum, die physikalisch-chemischen Prozesse, die in der Sonne stattfinden, in vergleichbarer Form auf der Erde zu…

Hochsensitive Quantensensorik für die Medizin

NV-Diamant-Lasersystem mit zwei Medien erstmals erfolgreich demonstriert. Die Messung winziger Magnetfelder, wie sie etwa durch Hirnströme erzeugt werden, eröffnet der medizinischen Diagnostik und Behandlung viele neue Möglichkeiten. Das Forschungsteam um…

Neue Einblicke in die Ammoniakspaltung

Ein internationales Forschungsteam hat neue Erkenntnisse in die Funktionsweise eines Eisenkatalysators gewonnen, mit dem sich Ammoniak in Stickstoff und Wasserstoff spalten lässt. Wasserstoff wird zu Ammoniak umgewandelt, um den Energieträger…

Partner & Förderer