Parasitäre Pflanzen machen etwa 1.5 % aller blühenden Arten aus, was ca. 4,750 Arten. Die Vielfalt dieser Pflanzen sowie Aspekte ihrer Biologie und Evolution haben die Aufmerksamkeit mehrerer Naturforscher und Forscher auf sich gezogen – mich eingeschlossen! Ein zentraler Punkt in der Diskussion darüber, wie sich parasitäre Pflanzen aus ihren nicht parasitären Vorfahren entwickelt haben, ist die Entwicklung und Funktionsweise des Haustoriums. Dies ist das Organ, das die Anhaftung, das Eindringen und die Verbindung zwischen parasitären Pflanzen und ihren Wirten fördert: „die eigentliche Idee des Pflanzenparasitismus“.

Die gängige Interpretation ist, dass Haustorien modifizierte Wurzeln sind, da sie zwei der gleichen grundlegenden Funktionen erfüllen: die Anhaftung an ein Substrat und die Aufnahme von gelösten Stoffen. Haustorien und Wurzeln ähneln sich auch hinsichtlich ihres morphologischen Ursprungs, da sie entweder aus anderen Wurzeln oder aus dem Wurzelpol eines Sämlings hervorgehen. Dies ist jedoch nicht immer der Fall. Bei einigen parasitären Arten, wie beispielsweise Seide (Cuscuta), stammen Haustorien nicht aus den Wurzeln, sondern aus windenden Stängeln. In diesem Fall werden sie im Allgemeinen als modifizierte und reduzierte Adventivwurzeln interpretiert. Die Parallelen zwischen Haustoria und Wurzeln scheinen ziemlich einfach zu sein, bis wir anfangen, tiefer zu graben.

Transkriptomanalysen deuten darauf hin, dass Haustoria im Laufe der Evolution entstanden sein könnte kooptiert Gene, die normalerweise in Wurzeln, aber auch in Blütengewebe exprimiert werden. Diese Daten weisen bereits auf eine komplexere Situation hin, auch wenn die Berichte von wenigen Arten der Familie der Sommerwurzgewächse (Orobanchaceae) stammen. Aber RNA-Moleküle sind nicht der einzige Schlüssel zur Lösung dieser Identitätskrise. Studien zur Entwicklung und Struktur von Haustorien könnten auch besonders nützlich sein, um die Natur von Haustorien aufzuklären. In diesem Sinne habe ich analysiert und verglichen Haustorium-Morphologie, Ontogenese und Anatomie über alle 12 verschiedenen Kladen, die parasitäre Pflanzen umfassen.

Bei meiner Analyse fand ich heraus, dass es einen hohen Grad an Konvergenz in der Topologie von Haustorium-Geweben gibt. Trotz ihrer großen morphologischen Vielfalt sind Haustorien verschiedener parasitärer Pflanzen einander ähnlicher als anderen Pflanzenorganen in Bezug auf Gewebeorganisation und Entwicklungsprozesse. Diese Beobachtung legt nahe, dass im reifen Haustorium aller parasitischen Pflanzen ein gemeinsamer Körperplan identifiziert werden kann.

Darüber hinaus schlage ich unter Berücksichtigung verschiedener Beweisführungen, die zeigen, dass Haustorien weder zu Wurzeln noch zu Stängeln vollständig homolog sind, vor, dass dieses parasitäre Pflanzenorgan besser als „Wurzel-Spross-Mosaik“ interpretiert werden sollte. Dieser Vorschlag berücksichtigt Schlüsselmerkmale beider Organe, die zu einer neuartigen Struktur führen. Überschneidungen zwischen den Identitäten verschiedener Pflanzenorgane finden sich auch bei anderen, nicht parasitären Pflanzen der Flusskraut- (Podostemaceae) und Wasserschlauchgewächse (Lentibulariaceae), die zusammen als „morphologische Außenseiter“ bekannt sind. Die Forschung zu diesen Pflanzen hat die Art und Weise, wie wir über Form, Funktion, Entwicklung und Evolution von Pflanzen denken, umgestaltet und erneuert.

Daher eröffnet diese neue Interpretation nicht nur eine Lösung für den Konflikt zwischen Haustorium-Homologie und Organidentität, sondern eröffnet auch neue Forschungswege für den Vergleich zwischen parasitären Pflanzen und anderen morphologischen Fehlanpassungen, insbesondere im Hinblick auf ihre evolutionäre Entwicklung. Es bietet auch einen umfassenderen Rahmen für die Analyse des Haustoriums über die verschiedenen Angiospermen-Linien hinweg und bringt uns einen Schritt weiter bei der Entschlüsselung, wie sich Parasitismus unter Pflanzen entwickelt hat.

Luiza Teixeira-Costa ist Botaniker aus Cambridge, Massachusetts. Sie interessiert sich für Form, Funktion, Entwicklung und Evolution parasitärer Blütenpflanzen. Luiza interessiert sich auch für Stadtbäume und die Geschichte der Landschaftsgestaltung. Derzeit ist sie Postdoktorandin an der Harvard University Herbaria. Sie finden sie auf Twitter: @l_teixeiracosta.