Blumen entwickeln sich dahingehend, dass sie weniger Sex haben

By | January 4, 2024

Jedes Frühjahr paaren sich Billionen von Blumen mit Hilfe von Bienen und anderen Tieren. Sie locken Bestäuber mit auffälligen Farben und Nektar zu ihren Blüten. Wenn Tiere von Blüte zu Blüte reisen, nehmen sie Pollen mit, die die Samen anderer Pflanzen befruchten können.

Eine neue Studie legt nahe, dass Menschen dieses jährliche Frühlingsritual schnell ändern. Da giftige Pestizide und das Verschwinden von Lebensräumen die Populationen von Bienen und anderen Bestäubern verringert haben, haben sich einige Blumen so entwickelt, dass sie ihre eigenen Samen häufiger befruchten als die anderer Pflanzen.

Die Wissenschaftler zeigten sich überrascht von der Geschwindigkeit der Veränderungen, die in nur 20 Generationen stattfanden. „Das ist eine schnelle Evolution“, sagte Pierre-Olivier Cheptou, ein Evolutionsökologe an der Universität Montpellier in Frankreich, der die Forschung leitete.

Dr. Cheptou wurde zu der Studie inspiriert, als klar wurde, dass Bienen und andere Bestäuber drastisch zurückgingen. Würden Blumen, deren Sexualität auf Bestäuber angewiesen ist, eine andere Möglichkeit finden, sich zu vermehren?

Die Studie konzentrierte sich auf ein Unkraut namens Stiefmütterchen, dessen weiße, gelbe und violette Blüten auf Feldern und Straßenrändern in ganz Europa verbreitet sind.

Ackerstiefmütterchen nutzen normalerweise Bienen zur sexuellen Fortpflanzung. Sie können aber auch ihren eigenen Pollen verwenden, um ihre eigenen Samen zu befruchten, ein Vorgang, der Selbstbefruchtung genannt wird.

Selbstbefruchtung ist bequemer als Sex, da eine Blüte nicht auf die Ankunft einer Biene warten muss. Aber eine selbstbefruchtende Blume kann nur ihre eigenen Gene nutzen, um neue Samen zu produzieren. Durch die sexuelle Fortpflanzung können Blumen ihre DNA vermischen und so neue Kombinationen schaffen, die sie besser auf Krankheiten, Dürre und andere Herausforderungen vorbereiten können, mit denen künftige Generationen konfrontiert sein könnten.

Um die Entwicklung der Stiefmütterchen in den letzten Jahrzehnten zu verfolgen, nutzten Dr. Cheptou und seine Kollegen einen Samenvorrat, den die französischen Nationalen Botanischen Konservatorien in den 1990er und frühen 2000er Jahren sammelten.

Die Forscher verglichen diese alten Blumen mit neuen Blumen aus der französischen Landschaft. Nachdem sie die neuen und alten Samen im Labor unter identischen Bedingungen nebeneinander gezüchtet hatten, stellten sie fest, dass die Selbstbefruchtung seit den 1990er Jahren um 27 % zugenommen hatte.

Die Forscher verglichen auch die Anatomie der Pflanzen. Obwohl sich die Gesamtgröße der neuen Stiefmütterchen nicht veränderte, schrumpften ihre Blüten um 10 % und produzierten 20 % weniger Nektar.

Die Forscher vermuteten, dass diese Veränderungen die neuen Stiefmütterchen für Hummeln weniger attraktiv machten. Um diese Idee zu testen, stellten sie Bienenstöcke in Gehegen mit alten und neuen Stiefmütterchen auf. Die Bienen besuchten alte Pflanzen sicherlich häufiger als neue.

Da die Bienenpopulationen zurückgingen, könnten die Kosten für die Produktion von Nektar und großen, attraktiven Blüten zu einer Belastung für die Blumen geworden sein, sagte Dr. Cheptou. Anstatt Energie in die Anlockung von Bestäubern zu investieren, spekulierte er, hätten Stiefmütterchen mehr Erfolg darin, sie auf Wachstum und Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten zu lenken.

Forscher vermuten, dass viele andere Blumen vor der gleichen Herausforderung für ihr Überleben stehen und sich möglicherweise auch in die gleiche Richtung entwickeln. „Es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass sich andere Pflanzen nicht weiterentwickelt haben“, sagte Dr. Cheptou.

Wenn dies zutrifft, könnten Pflanzen die Situation für bestäubende Insekten verschlimmern. Viele Bestäuber sind auf Nektar als Nahrung angewiesen; Wenn Pflanzen weniger produzieren, verhungern die Insekten.

Bestäuber und Blumen könnten in einer Abwärtsspirale gefangen sein. Weniger Nektar wird die Insektenpopulationen weiter reduzieren, wodurch die sexuelle Fortpflanzung für Pflanzen noch weniger lohnend wird.

Die Spirale sei nicht nur schädlich für Insekten, warnte Dr. Cheptou. Wenn einige Pflanzen irgendwann ganz auf die sexuelle Fortpflanzung verzichten, ist es unwahrscheinlich, dass sie diese Fähigkeit wiedererlangen können.

Langfristig könnten die genetischen Einschränkungen der Selbstbefruchtung dazu führen, dass Pflanzen vom Aussterben bedroht sind. „Sie werden sich nicht anpassen können, daher wird das Aussterben wahrscheinlicher“, sagte Dr. Cheptou.

Die Ergebnisse seien „beeindruckend, wenn auch entmutigend“, sagte Susan Mazer, eine Botanikerin an der University of California in Santa Barbara, die nicht an der Forschung beteiligt war.

Dr. Mazer sagte, die Spirale könnte sogar schlimmer sein, als Dr. Cheptous Forschung vermuten ließ. Neben dem Rückgang der Bestäuber stehen Blütenpflanzen vor weiteren Herausforderungen, die möglicherweise dazu führen, dass sie die sexuelle Fortpflanzung aufgeben.

Beispielsweise beschleunigt die globale Erwärmung das Blütenwachstum. Die Zeit bis zum Welken der Blüten, in der sie den Bestäubern Nektar anbieten können, nimmt möglicherweise ab.

Sasha Bishop, eine Evolutionsbiologin an der University of Michigan, die nicht an der Studie beteiligt war, sagte jedoch, dass einige Blumen auf den Rückgang der Bestäuber möglicherweise in umgekehrter Weise reagieren.

In einer Studie über Prunkwinden im Süden der USA stellten sie und ihre Kollegen fest, dass die Blüten zwischen 2003 und 2012 größer und nicht kleiner wurden. Wissenschaftler sehen in dieser Veränderung eine Strategie, um weiterhin Bienen anzulocken, auch wenn sie seltener vorkommen.

„Sie könnten in die Selbstbefruchtung investieren oder Bestäuber anlocken“, sagte Dr. „Beide Ergebnisse sind völlig vernünftig.“

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