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Genomstudie an Algen: Wanderer zwischen Wasser und Land

17.12.2019

Algen aus der Gruppe der Streptophyta teilen viele Eigenschaften mit Moosen, Farnen und Samenpflanzen. Einige von ihnen leben im Süßwasser, andere in terrestrischen Lebensräumen. Unklar war bisher, wann die Algen erstmals Landeroberten. Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter Leitung von Prof. Dr. Michael Melkonian von der Universität Duisburg-Essen (UDE) sequenzierte deshalb das Erbgut von zwei einzelligen Algen, die zu den ursprünglichsten Streptophyta gehören: Eine Art lebt im Wasser, die andere auf dem Land. Dabei stießen sie auf überraschende Erkenntnisse. Das Fachmagazin Nature Plants* berichtet in seiner aktuellen Ausgabe darüber.

Stammbaumanalysen zeigten, dass Mesostigma viride und Chlorokybus atmophyticus einen gemeinsamen Vorfahren hatten. Sie sind die ursprünglichste Abstammungslinie der Steptophyta. Mesostigma ist ein mit Geißeln, die zur Fortbewegung dienen, ausgestatteter Einzeller, der am Boden kleiner Teiche lebt.


Die „lebende Wand“, ein typischer Lebensraum für terrestrische Algen (Fuerteventura, Spanien)

Dr. Barbara Melkonian

Chlorokybus bildet Pakete ineinander geschachtelter Einzelzellen, die von einer festen Zellwand umgeben sind, und lebt zwischen Moosen, auf der Erde, an Steinen und Wänden. Beide Algen werden in der CCAC (Central Collection of Algal Cultures), der weltweit größten Algensammlung gehalten.

„Die Genomanalysen beider Algen zeigten große Unterschiede in der Größe und Struktur ihres Erbgutes und im Genbestand“, so Prof. Melkonian.

Das Genom von Chlorokybus enthielt bereits zahlreiche Gene, die auch in Landpflanzen vorkommen und dort wichtige Funktionen für die terrestrische Lebensweise übernehmen.

Der gemeinsame Vorfahr von Mesostigma und Chlorokybus scheint bereits daran angepasst gewesen zu sein. Mesostigma hat beim Übergang in den aquatischen Lebensraum einige dieser Gene wieder verloren.

„Algen lebten offenbar lange vor der Entstehung der eigentlichen Landpflanzen außerhalb des Wassers, ihre Evolution erfolgte aber nicht linear, sondern es gab immer wieder Rückentwicklungen in den aquatischen Lebensraum, nach dem Prinzip, zwei Schritte vorwärts, einer zurück“, schließt Prof. Melkonian.

Redaktion: Cathrin Becker, Tel. 0203/37 9-1488, cathrin.becker@uni-due.de

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Michael Melkonian, michael.melkonian@uni-due.de

Originalpublikation:

*’Genomes of early-diverging streptophyte algae shed light on plant terrestrialization’, Nature Plants, DOI: 10.1038/s41477-019-0560-3

Cathrin Becker | idw - Informationsdienst Wissenschaft

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