Evolution der Blüten

Lieber Inzucht als gefressen werden

Von Diemut Klärner
30.04.2022
, 10:00
In den USA wird Aquilegia coerulea „Colorado Blue Columbine“  oder auch „Rocky Mountain Columbine“ genannt. Hier ist ein Exemplar mit einem Sporn abgebildet.
Pflanzen stimmen die Gestalt ihrer Blüten normalerweise auf die Vorlieben der Bestäuber ab. Eine Akelei in den Rocky Mountains ist aber eine erstaunliche Ausnahme.
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Die bunte Vielfalt der Blumen ist der Koevolution von Blüten und ihren Bestäubern zu verdanken. Ursprünglich war die gesamte Flora auf Wind oder Wasser angewiesen, um sich sexuell fortpflanzen zu können. Erst als Insekten begannen, sich in Blüten zu tummeln, trugen sie zunehmend zuverlässig Blütenstaub von einer Pflanze zur anderen. Die meisten Blumen bieten für diesen Service eine Belohnung, beispielsweise in Form von Nektar. Wenn sie mit Farben, Formen und Düften um ganz bestimmte Gäste – mitunter auch Vögel und kleine Säugetiere – werben, können sie eine besonders effiziente Bestäubung erreichen. Für die Blütenbesucher kann eine Spezialisierung auf bestimmte Blumen wiederum den Vorteil haben, diese Nahrungsquelle mit weniger Konkurrenten teilen zu müssen.

Allerdings sind bei der Evolution von Blütenfarben und -formen nicht immer nur die Bestäuber eine treibende Kraft. Dass mitunter auch hungrige Pflanzenfresser im Spiel sind, haben Wissenschaftler um Zachary Cabin und Nathan Derieg von der University of California in Santa Barbara beobachtet. Ihr Forschungsobjekt war eine in den Rocky Mountains heimische Akelei namens Aquilegia coerulea. Die fünf äußeren Blütenblätter dieser Wappenblume des Bundesstaates Colorado sind gewöhnlich blau. Nur von den fünf inneren, meist weißen hängt jeweils ein langer Sporn herab, in dem sich Nektardrüsen befinden. Schmetterlinge aus der Schwärmer-Familie stecken ihren noch längeren Rüssel in dieses Füllhorn und laben sich an dem süßen Inhalt, während sie im Schwirrflug vor der Blüte stehen.

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Im Jahr 1897 wurde eine Mutante der Akelei beschrieben, die ihre fünf weißen, mit einem Sporn bestückten Blütenblätter durch fünf weitere blaue ohne Sporn ersetzt hatte. Da solche Pflanzen ihren Besuchern keinen Nektar bieten, war zu erwarten, dass sie bald wieder von der Bildfläche verschwinden würden. Doch weit gefehlt, die Mutante hat sich prächtig vermehrt und sich hundert Jahre später auch südlich der ersten Fundstelle auf einem Wiesengelände im Reynolds Park etabliert.

Dass diese blaue Mutante der Aquilegia coerulea keinen Nektar zu bieten hat, schützt sie vor Pflanzenfressern.
Dass diese blaue Mutante der Aquilegia coerulea keinen Nektar zu bieten hat, schützt sie vor Pflanzenfressern. Bild: Current Biology

Cabin und seine Kollegen haben diese Population von Aquilegia coerulea, in der zurzeit etwa 25 Prozent der Pflanzen ohne Sporn daherkommen, genauer unter die Lupe genommen. Wie die Forscher in der Fachzeitschrift „Current Biology“ berichten, ziehen die Mutanten bei der Bestäubung erwartungsgemäß den Kürzeren. Zwar steuern Schwärmer ebenso wie Hummeln beide Blütenformen an. Doch anders als Hummeln, die Pollen ernten und weitertragen, machen sich die Falter nur bei einer normalen Blüte als Bestäuber nützlich. Eine spornlose Mutante verlassen sie, ohne Blütenstaub auf der Narbe abzuladen oder von den Staubfäden mitzunehmen. Deshalb dürften solche Pflanzen häufiger auf Selbstbestäubung angewiesen sein. Dass sie tatsächlich einen Trend zur Inzucht zeigen, haben Analysen ihrer DNA bestätigt.

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Überraschender evolutionärer Vorteil der spornlosen Mutanten

Erstaunlicherweise bilden die Mutanten trotz dieses Nachteils signifikant häufiger Früchte aus als normale Blüten. Umweltfaktoren wie Lichteinfall oder Bodenfeuchtigkeit spielen dabei anscheinend keine Rolle, denn beide Varianten wachsen gleichförmig verteilt, manchmal nur wenige Zentimeter voneinander entfernt. Blattläuse und Maultierhirsche zeigen allerdings eine ausgeprägte Vorliebe für normale Akeleiblüten: Die Hirsche verspeisen gleich die ganze Blüte; Blattläuse begnügen sich meist damit, nur an den Leitungsbahnen des Stängels zu saugen. Damit hemmen sie aber oft das Wachstum der Blüte und lassen sie vorzeitig welken.

Als Gen, in dem die fragliche Mutation stattgefunden hat, identifizierten die Biologen APETALA3-3. Genau genommen entdeckten sie beim Vergleich der beiden Blütenformen vier unterschiedliche Mutationen, die mit einem Verlust des Nektar produzierenden Sporns einhergehen. Sichtbar wird so eine Mutation allerdings nur, wenn eine Pflanze von beiden Eltern ein defektes Gen geerbt hat.

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Dadurch dass spornlose Akeleiblüten bei Blattläusen und Maultierhirschen weniger beliebt sind, erweist sich der genetische Defekt als vorteilhaft. Die natürliche Auslese begünstigt ihn, obwohl Blüten ohne Sporn mit den Schwärmer-Faltern gerade jene Bestäuber verlieren, auf die sich Aquilegia coerulea ursprünglich spezialisiert hatte. Warum normale Akeleiblüten häufiger von Blattläusen und Maultierhirschen heimgesucht werden, ist noch nicht geklärt. Vielleicht sind sie dank der leuchtend weißen Blütenblätter optisch auffälliger, oder sie verströmen einen verlockenderen Duft als die Mutanten.

Wird die Evolution der Akelei den Rückwärtsgang einlegen?

Womöglich werden die spornlosen Blüten in Reynolds Park langfristig die normalen Blüten komplett verdrängen. Die Evolution hätte dann sozusagen den Rückwärtsgang einlegt, zurück zu jener simplen, prinzipiell allen Insekten zugänglichen Blütenform, die Anemonen, Adonisröschen und vielen anderen Hahnenfußgewächsen eigen ist. Nach Einschätzung von Cabin und seinen Kollegen ist aber nicht davon auszugehen, dass die Mutante in allen Populationen von Aquilegia coerulea gleichermaßen erfolgreich wäre. Schließlich wächst die untersuchte Population im waldreichen Reynolds Park am äußersten Rand des Verbreitungsgebiets in einem eher untypischen Biotop. Gewöhnlich ist diese Art von Akelei mit ganz anderen Lebensbedingungen konfrontiert. Sie gedeiht vor allem in höheren Lagen der Rocky Mountains, oberhalb der Waldgrenze. Gern auch exponiert auf felsigem Terrain, wo es für Blattläuse ohnehin zu zugig sein dürfte und für Maultierhirsche zu unwirtlich.

Europäische Akeleiarten setzen übrigens ausnahmslos auf eine Bestäubung durch Bienen und Hummeln. Da ihre Blüten meist nicken – sich also nach unten öffnen –, sind die nektarhaltigen Sporne meist nur von unten zugänglich. Der Nektar ist dann vor Regen geschützt, und anderen Insekten wird der Zugang erschwert. Erstaunlicherweise nicken auch die leuchtend hellroten Blüten von nordamerikanischen Arten, die sich von Kolibris bestäuben lassen. Im Gegensatz zur Akelei, die ihre Sporne von oben zugänglich macht, um speziell Schwärmer einzuladen. Kaum größer als diese stattlichen Falter, müssen sich Rubinkehlkolibris den Akeleiblüten deshalb von unten nähern. Wenn sie ihren langen Schnabel in einen Sporn gesteckt haben, können sie die Blüte jedoch weit genug nach oben kippen, um sich im Schwirrflug bequem den Nektar zu holen. Dank dieser Kippbewegung kommen die Staubblätter der Blüte mit dem Bauch des Kolibris in Kontakt und hinterlassen dort reichlich Blütenstaub, mit dem dann die nächste Pflanze bestäubt werden kann.

Quelle: F.A.Z
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