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Der Bogotá-Fluss fällt in einen dramatischen 132 Meter hohen Wasserfall, der als Salto de Tequendama bekannt ist, südwestlich von Bogotá City, Kolumbien. Fast 2,000 Meter über dem Meeresspiegel kann man sich vorstellen, wie Humboldt und Bonpland sich den Nebel aus dem Gesicht wischen, während sie eine kleine Wasserpflanze mit Spitzenblättern zwischen den Felsen pflücken. Diese Pflanze ist jetzt bekannt als Marathrum foeniculaceum und können für das ungeschulte Auge leicht mit Algen verwechselt werden.
„Wir haben es nur einmal auf den Felsen des Salto de Tequendama gefunden, am Rande eines sehr gefährlichen Abgrunds von fast 195 Metern“, so das Naturforscherpaar schrieb .
Der Salto de Tequendama ist das Ergebnis des Drückens und Anhebens der Erdkruste, wodurch die Anden in einem andauernden Prozess entstanden, der vor fast 11 Millionen Jahren begann. Pflanzenwissenschaftler haben gewusst, dass das Hebewerk der Anden ein Schmelztiegel für die Artenvielfalt war, aber wasserliebende Pflanzen, wie Marathrum foeniculaceum und seine Schwesterarten Marathrum nützlich, blieben übersehen. Nun zeigt eine Studie, wie die Geschichte der längsten kontinentalen Bergkette Südamerikas das Schicksal dieses Pflanzenpaares bestimmt hat.
Beide Arten trennten sich vor etwa 17 Millionen Jahren und konnten aufgrund der Blockade durch den Anstieg der Anden keine Gene austauschen, so Forscher der University of Washington berichten in New Phytologist.
Die neuen Erkenntnisse zeigen das Zusammenspiel von Biologie und Geologie, da „Veränderungen in der Landschaft zu Veränderungen in der Geschichte dieser Organismen führen“, sagt die Evolutionsbiologin und Hauptautorin der Studie, Ana María Bedoya.
Darüber hinaus teilten sich auch Gruppen derselben Art, wie das Team herausfand. Populationen von M. foeniculaceum in der Sierra Nevada de Santa Marta und in den vor rund 12 Millionen Jahren geteilten Magdalena-Becken, während M. nützlich von diesen beiden Tälern trennte sich erst vor etwa 4 Millionen Jahren.
Frühere Untersuchungen zur Pflanzenvielfalt der Anden hatten sich auf Landarten konzentriert. In der neuen Studie fügen Bedoya und ihre Kollegen Informationen über die Evolution von Wasserpflanzen in einem Gebiet mit hoher Diversität hinzu.
„Die Flüsse wurden von den Anden geformt und es gibt Pflanzen, die nur in Flüssen vorkommen“, sagt der Wissenschaftler. „Um zu verstehen, wie die Flora der unterschiedlichsten Gegenden der Welt zusammenkam, können wir das Wasser nicht ignorieren.“
Bedoya reiste in ihre Heimat Kolumbien, navigierte und fuhr Kajak, um 75 Personen zu sammeln M. foeniculaceum und 40 von M. nützlich von 21 Orten in den Anden und der Sierra Nevada de Santa Marta. Bedoya sagt, dass viele dieser Sammlungen neue Rekorde sind.
„[Unsere Sammlungen machen] mehr als 50 % von allem aus Marathrum Exemplare, die seit 1802 gesammelt wurden“, erklärt sie.
Einer der Gründe, warum diese wasserliebenden Pflanzen in Herbarien möglicherweise schlecht vertreten sind, liegt darin, dass die meisten Botaniker nicht gerne nasse Füße bekommen, erklärt Bedoya in Paraphrasierung des Schweizer Botanikers Christopher DK Cook.
Und es ist nicht nur ihr feuchter Lebensraum, der Forscher davon abhält, sie zu untersuchen. Bedoya sagt, dass sie sich bei der Auswahl ihrer Studienorte dafür entschieden hat, den Salto de Tequendama, die Typuslokalität von, nicht zu besuchen M. Foeniculaceum, da es jetzt stark verschmutzt ist. Auch im Süden läuft es nicht gut. Ihre Probenahme in Boyacá im Orinoco-Becken umfasste nur zwei Individuen, teilweise wegen der Populationen von Marathrum verschwinden schnell durch den Bau von Wasserkraftwerken, die den Fluss umleiten.
„Die Zukunft dieser Populationen hängt von der Zukunft dieser Flüsse ab“, sagt Bedoya.
Boyacá ist auch in Bezug auf die Abstammung etwas Besonderes, da die von ihnen gesammelten Individuen gemischt sind, was bedeutet, dass ihre DNA Teile mit beiden Arten aus den beiden nördlichen Becken teilt: der Sierra Nevada de Santa Marta und Magdalena.
„Das ist super interessant, weil wir feststellen, dass es zwischen den Becken keinen Genfluss gibt und die Ausbreitung sehr begrenzt ist, also stellt sich die Frage, woher die Boyacá-Population stammt?“ fragte sich Bedoya.
Selbst wenn ihre Probenahme begrenzt war, zeigen ihre phylogenetischen Analysen und die damit verbundenen Vererbungswahrscheinlichkeiten, dass diese Hybriden aus der Verschmelzung der beiden nördlichen Ahnenlinien resultieren, was als Retikulationsereignis bekannt ist.
Die Forschergruppe schlägt zwei Alternativen vor, um die gemischte genetische Identität der Boyacá-Population zu erklären. Einerseits ist es möglich, dass Samen von nördlichen Populationen von einer Gruppe von Geologen transportiert wurden habe das Trans-Andean Portal angerufen, eine Flussstraße, die vor 13 bis 4.1 Millionen Jahren die Becken von Orinoco und Magdalena verband. Eine andere Alternative ist, dass Vögel die klebrigen Samen beider Arten verbreitet haben könnten.
Bedoya ist leidenschaftlich in ihrer Forschung und hat nichts dagegen, nasse Füße zu haben; Wasser versetzt sie in eine ferne Vergangenheit, in der Pflanzen Neuland betreten.
„Die Informationen, die in der DNA einer Pflanze enthalten sind, die man in einem Fluss sammelt, können uns dazu bringen, Hypothesen darüber aufzustellen, wie die Landschaft in der Vergangenheit anders war“, sagt sie.
FORSCHUNGSBERICHT:
Bedoya, AM, Leaché, AD und Olmstead, RG (2021), Andenhebung, Bildung von Einzugsgebieten und die Entwicklung von Pflanzen, die in schnell fließenden aquatischen Ökosystemen im nördlichen Südamerika leben. New Phytologist. Akzeptiertes Autorenmanuskript. https://doi.org/10.1111/nph.17649
