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Montag, Juni 18th, 2012 | 

Cephalanthera damasonium Cephalanthera damasonium gehört zu denjenigen Orchideenarten, die auch ohne Chlorophyll leben können – zusammen mit anderen Arten des Tribus Neottieae oder der Gattung Epipactis. Beim Erkunden eines Mischwalds in der Nähe von Lahnstein (Rheinland-Pfalz) bin ich zusammen mit Ingo Beller vom Arbeitskreis Heimische Orchideen (AHO) Rheinland-Pfalz auf eine Gruppe von drei Albino-Pflanzen gestoßen, in der Nähe drei weitere Cephalanthera damasonium mit grünen Blättern. Von den apochromen Pflanzen hatte eine zwei Blüten, eine nur eine Blüte und die dritte keine. Diese Albino-Pflanzen erhalten ihren organischen Kohlenstoff mit Hilfe von Pilzen. Eine Studie von V. Tranchida-Lombardo, M. Roy, E. Bugot, G. Santoro, Ü.Püttsepp, M. Selosse and S. Cozzolino, veröffentlicht 2010 in der Zeitschrift Plant Biology, legt nahe, dass die Albino-Form von Cephalanthera damasonium als Zwischenstufe in der Evolution zur Mycoheterotrophie, betrachtet werden kann, also der Fähigkeit, sich sowohl mit Pilzen als auch über die Photosynthese zu ernähren. Aufgrund von genetischen Untersuchungen kommen die Autoren außerdem zu dem Schluss, dass Albinos sowohl dauerhafte Mutanten sein können, die ihre Erscheinungsform über mehrere Jahre hinweg beibehalten, als auch eine zeitweilige Phase des Phänotyps darstellen können, in der diejenigen Gene, die an der Photosynthese beteiligt sind, je nach den Bedingungen der unmittelbaren Mikro-Umwelt abgeschaltet werden. Das könnte etwa der Fall sein, wenn die Kohlenstoff-Versorgung über Pilze so hoch ist, dass die Ausbildung von Chlorophyll in den Blättern gestoppt wird.

Sonntag, November 06th, 2011 | 

Richard Bateman
Stets auf der Suche nach Hinweisen zur Erhellung des Albiflora-Phänomens habe ich Richard Bateman in London besucht. Die weiß blühenden Formen “sind für mich von größtem Interesse wegen der unterschiedlichen Häufigkeiten bei den diploiden und tetraploiden Gruppen von Dactylorhiza”, sagte er mir. “Wenn man über die einzelnen diploiden Arten nachdenkt – incarnata, fuchsii, sambucina – so weisen sie allesamt ausgeprägte Farbvarietäten auf. Und sie haben alle eine gewisse Anzahl von sehr weißen oder blassen Individuen.” Ganz anders aber sind die Beobachtungen bei den tetraploiden Dactylorhiza-Arten wie praetermissa, majalis oder alpestris. Bateman sagte: “In 30 Jahren der Beobachtungen im Feld habe ich nur eine weiß blühende praetermissa und eine weiße Form von traunsteinerioides gesehen.” Um einiges jünger ist das Projekt albiflora.eu – aber bisher gingen hier nur Berichte über ein paar verstreute Beobachtungen von weiß blühenden Dactylorhiza majalis ein – und keine von praetermissa oder traunsteineri. Als eine mögliche Erklärung merkte Bateman an: “Wahrscheinlich ist bei den Tetraploiden ein Minimum von vier Kopien eines Gens mit einer Fehlfunktion erforderlich, um Albinismus zu verursachen. Daher denke ich, dass die Tetraploiden einen Puffer gegen Albinismus besitzen, indem sie über zusätzliche Kopien der Gene verfügen, welche die Anthocyanin-Pigmente erzeugen.”

Auf das Argument der negativen Konnotation des Begriffs Fehlfunktion antwortete Bateman: “Die meisten Organismen sind so ‘entworfen’, dass sie so bleiben, wie sie sind und sich nicht [grundlegend] ändern. Daher ist aus genetischer Perspektive jede zum Vorschein kommende Änderung eine Fehlfunktion. Ich stimme zu, dass eine Fehlfunktion auch ehger nützlich als negativ sein kann, aber meistens ist es negativ.”

Batemans vorrangige Forschungsinteressen sind die Fragen der Artenbildung oder zumindest die Frage, was zu evolutionären Abweichungen zwischen Populationen führen könnte: “Die Ebene der Gattungen ist – für mich zumindest – geklärt. Nun interessiert mich die Artenebene am meisten. Hier gibt es noch die größten Herausforderungen – wie die Artenbildung bei Orchideen verläuft.” Trotz einer gewaltigen Fachliteratur zu diesem Thema seien diese Fragen, so sagt Bateman, immer noch nicht angemessen beantwortet. “Jedes Mal, wenn ich eine bestimmte Gruppe von Orchideen untersuche, fällt die Antwort [auf diese Frage] unterschiedlich aus.” So ist bislang keine Verallgemeinerung möglich. Allerdings merkt Bateman an: “Ich bin der festen Überzeugung, dass die Bedeutung [spezifischer] Bestäuber von vielen Forschern übertrieben wird.”

Zumindest eine allgemeine Beobachtung scheint sicher zu sein, wie Bateman anmerkt: “Es werden ständig neue [evolutionäre] Strategien ausprobiert – mehr als die meisten Leute glauben – aber ich denke, sie sind weniger oft erfolgreich, als die meisten Leute annehmen.”

Neben derartigen Betrachtungen über Stabilität und Wandel in der Genetik von Orchideen fragten wir uns, warum hypochrome Formen von Ophrys eher grün als weiß sind – offensichtlich enthalten die Ophrys-Blüten immer noch ChlorophylI, selbst wenn die Anthocyanine fehlen – und das aus gutem Grund: “Die Blattrosetten von Ophrys (und auch von Himantoglossum) neigen zum Verblühen, bevor die Blüten sich richtig öffnen”, sagte Bateman. “Ich denke nicht, dass eine umfangreiche Versorgung mit Nährstoffen [zwischen Wurzel und Blüte] stattfindet. Die Blüte ist autonom geworden … während die Blüten bei Orchis oder Anacamptis weit weniger unabhängig sind.” Ophrys-Blüten sind also ziemlich einzigartig. “Wenn man an den Blüten arbeitet, sie aufschneidet und unter dem Mikroskop betrachtet, ist es verblüffend zu sehen, wie viel Energie in eine Ophrys-Blüte investiert ist. Da gibt es sehr viel Gewebe.”

Nach dem Besuch waren dann die Royal Botanic Gardens in Kew der richtige Ort, um weiter über die Wunder der Natur zu sinnieren. (Mit Dank an Richard Bateman für die Überprüfung der Zitate, zusätzliche Anmerkungen sind mit eckigen Klammern kenntlich gemacht)
Kew Gardens

Samstag, Oktober 10th, 2009 | 
Model of phylogeny and classifying existing plants, by Robert Bateman
Model of phylogeny and classifying existing plants, by Robert Bateman

In einem Beitrag über das taxonomische Durcheinander bei den Orchideen in Europa betont Richard Bateman, wie wichtig es ist, statt individualistischer Schlüsse eindeutige Kriterien für die Klassifizierung zu entwickeln. Der Artikel “Über die entscheidende Bedeutung einer Maximierung von Befunden und Minimierung autoritärer Spekulation zur abstammungsgeschichtlichen Klassifizierung der europäischen Orchideen” (In: Journal Europäischer Orchideen, Vol. 41/2, Juli 2009) erklärt, wie aus der Phylogenese (Evolution) von Arten eine monophyletische Klassifizierung abgeleitet werden kann (also eine Klassifizierung mit einer Gruppe von Organismen, die ein Kladogramm mit einem gemeinsamen Vorfahren bilden und alle Abkömmlinge dieses Vorfahren umfassen).

Bateman erkennt ausdrücklich den Wert morphologischer Merkmale an, betont aber, dass molekularbiologische Daten die wichtigste Grundlage für eine wissenschaftliche Taxonomie bilden sollten. Er kritisiert, dass andere Klassifizierungen oft nur “das Ergebnis persönlicher Meinung” sind und sagt: “Die Daten des 21. Jahrhunderts werden eingeschränkt, indem man freiwillig einen Ansatz der biologischen Klassifizierung beibehält, der aus dem 18. Jahrhundert stammt.” Mit Blick auf taxonomische Debatten über die Gattungen Dactylorhiza/Coeloglossum, Neottia/Listera oder Gymnadenia/Nigritella klagt er: “Die Autoren entscheiden aus der Vielzahl von bereits verfügbaren Klassifikationen , welche Namen sie akzeptieren und welche sie ablehnen – so als ob sie Produkte aus den Regalen eines Supermarkts auswählen.”

Beim Eintreten für klare Regeln auf der Grundlage von Erkenntnissen molekularbiologischer Forschung erwähnt Bateman auch “die Entstehung von weiß blühenden Individuen bei vielen Orchideenlinien” als ein Ergebnis von konvergenter Evolution – dieser Begriff beschreibt im Allgemeinen die Entwicklung ähnlicher Merkmale bei Arten, die genetisch nicht miteinander verwandt sind, oft angestoßen durch eine Anpassung an Umweltbedingungen oder eine bestimmte funktionale Entwicklung. Aber gibt es wirklich eine solche Anpassung, wenn Orchideen weiße Blüten entwickeln, “was durch die Unterdrückung eines beliebigen Abschnitts im biosynthetischen Pfad für die Erzeugung von Anthocyanin-Pigmenten erreicht wird”? Und was wäre das Ziel einer solchen Anpassung?

Donnerstag, Februar 12th, 2009 | 

Heute vor 200 Jahren wurde Charles Darwin geboren – sein Blick für Varietäten in der Tier- und Pflanzenwelt hat ihn zur Erkenntnis der Evolution geführt: Die Arten stehen nicht ein- für allemal fest, sondern sind Ergebnis eines Prozesses, der teilweise weiter andauert. Gerade die junge Familie der Orchideen ist noch mitten in ihrer Entwicklung, und die Natur geht immer wieder neue Wege. Einer davon ist auch das Auftreten von Farbvarianten wie die der weiß blühenden Orchideen.

In seiner Abhandlung über “The various contrivances by which orchids are fertilised by insects” (1862, 2. Auflage 1877) untersuchte Darwin die Beschaffenheit der Orchideenblüten in Beziehung zu ihren Bestäubern. So schreib er über Platanthera chlorantha (von ihm als Habenaria chlorantha geführt), dass sie wegen ihres langen, mit Nektar gefüllten Sporns, der weißen Blütenfarbe und des starken Dufts nach Einbruch der Dunkelheit vor allem von Nachtfaltern befruchtet werde: “The remarkable length of the nectary, containing much nectar, the white colour of the conspicuous flower, and the strong sweet odour emitted at night, all show that this plant depends for it fertilisation on the larger nocturnal Lepidoptera.”(p.85). Berühmt wurde Darwins Prognose, dass es zu der auf Madagaskar wachsenden Orchidee Angraecum sesquipedale mit einem 25 cm langen Sporn auch einen entsprechend ausgestatteten Bestäuber geben müsse: “In Madagascar there must be moths with probosces capable of extension to a length of between ten and eleven inches!” (p. 198). 41 Jahre später wurde 1903 der entsprechende Schmetterling tatsächlich entdeckt, Xanthopan morgani.

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