Zoologie und Botanik Hand in Hand

Der geniale „Vater der Evolutionstheorie“, Charles Darwin, erdachte diese ganz ohne die Kenntnis der Genetik vor allem durch genaueste Beobachtung und Beschreibungen aus der Tier und Pflanzenwelt. Als zeitgleich der Priester Gregor Mendel im Garten des Augustinerklosters in Brünn die Systematik der Erbregeln entdeckte, führte er seine Untersuchungen lediglich an Pflanzen durch. Seine Erkenntnisse hatten weitreichende Folgen für die Wissenschaft, und man nennt ihn heute zu Recht den “Vater der Genetik”. Aber erst die Verifizierung seiner Arbeit durch tierische Beispiele, zum Beispiel durch Vererbungsforschung an Seeigeleiern, führte zur endgültigen Akzeptanz seiner Erbregeln in der wissenschaftlichen Welt. Erst viel später dann wurden Mendels und Darwins Denkwelten in der Zeit der ‚Modernen Synthese’ (J. Huxley, 1942) zusammengeführt. Immer noch wird Forschung an Pflanzen und Tieren häufig isoliert voneinander betrieben. Ein neues Fachbuch präsentiert aktuelle Forschungsergebnisse aus einem Spezialbereich der Evolutionsforschung und Genetik und stellt erstmals tierische und pflanzliche Beispiele vergleichend gegenüber.

Schneller Weg zu neuen Arten

Ein Aspekt der genetischen Forschung beschäftigt sich mit polyploiden Organismen. Diese haben mehr als die üblichen zwei Chromosomensätze in ihren Zellen. Polyploidie entsteht häufig durch Verschmelzung des Erbgutes zweier Arten (Hybridisierung) oder geht aus der Verdoppelung des eigenen Genoms hervor. „Obwohl dabei durchaus dramatische Probleme auftreten, können Polyploidsierungsereignisse mitunter sehr schnell zu gänzlichen neuen Arten führen, die sich dann mit ihren Eltern nicht oder nur noch sehr eingeschränkt fortpflanzen können“, sagt Dunja Lamatsch, eine der Herausgeberinnen des neuen Fachbuchs, vom Forschungsinstitut für Limnologie der Universität Innsbruck in Mondsee. „Besonders die Genomkombination erhöht die Vielfalt der Genotypen und bietet der Evolution einen ganzen Strauss neuer Möglichkeiten: Lebewesen mit gänzlich neuen („transgressiven“) Eigenschaften können entstehen, die bei keiner der Stammformen auftreten; neue Habitate können erobert werden.“

Vielfältige Beispiele für Polyploidie

Ein Schwerpunkt der Polyploidie-Forschung liegt im Pflanzenreich, denn hier hat Polyploidie bei 70% aller Arten eine Rolle in ihrer Evolution gespielt. Da sich manche polyploide Pflanzen durch besonders grosse „Organe“ (Blätter, Stengel, Wurzel, Früchte) auszeichnen und zudem mitunter erhöhte Vitalität und Anpassungsfähigkeit aufweisen, ist die Zahl polyploider Nutzpflanzen besonders gross (z.B. Baumwolle, Weizen). Entsprechend weit ist dieser Forschungszweig hinsichtlich landwirtschaftlicher Anwendungen entwickelt. Allerdings weisen auch tierische Organismen hochinteressante Polyploidie-Phänomene auf, darunter solche, die sich als natürliche Klone fortpflanzen oder Hybride dreier Arten darstellen.

Neues Fachbuch zur Polyploidie

Nicht zufällig sind die Herausgeber des Fachbuchs an Limnologischen Forschungsinstituten in Deutschland und Österreich tätig, denn unter den Wirbeltieren sind polyploide Fische und Amphibien besonders häufig. Somit stellt das kürzlich im Karger-Verlag erschienene Buch “Trends in Polyploidy Research in Animals and Plants” von Matthias Stöck vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei Berlin und Dunja Lamatsch einen Meilenstein zum Thema Polyploidie dar. Nach 30 Jahren werden erstmals für acht Themengebiete aktuelle Beispiele aus dem Tier- und dem Pflanzenreich vergleichend behandelt und diskutiert. Zahlreiche namhafte AutorInnen aus zwölf Staaten haben zu diesem Buch beigetragen.

Publikation: Trends in Polyploidy Research in Animals and Plants. Cytogenetic and Genome Research, Vol. 140, No. 2-4, 2013. Karger Verlag. ISBN: 978-3-318-02475-3 (http://www.karger.com/Book/Home/261041)