Wenn Sie den gemeinsamen Vorfahren der Samenpflanzen untersuchen könnten, könnten Sie Einblicke gewinnen, warum einige überlebt haben und andere nicht. Ein Problem ist, dass dieser gemeinsame Vorfahre nicht mehr existiert, also wie könntest du herausfinden, wie es war? Eine Methode besteht darin, sich die überlebenden Vorfahren anzusehen und zu sehen, welche Merkmale sie gemeinsam haben.

Mario Coiro und Kollegen haben die Cycad-Familie Zamiaceae untersucht. Palmfarne wichen von anderen Pflanzen ab, als Samenpflanzen gerade erst anfingen. Wenn man sie also betrachtet und herausfindet, welche Merkmale sie mit anderen Pflanzen teilen, kann man Hinweise darauf erhalten, wie dieser gemeinsame Vorfahr war.

Fotografien von gekeimten Sämlingen von (A) bowenia spectabilis, (B) Dioon Edule und C) Macrozamia communis. Quelle: Coiro et al. 2021.

Die Zamiaceae werden oft als „lebende Fossilien“ betrachtet, was ein etwas irreführender Name ist. Ein Fossil ist in Stein konserviert, zeigt also eine Pflanze, wie sie war. Die Zamiaceae gibt es seit vielen Millionen Jahren und sie haben sich in dieser Zeit entwickelt. Also untersuchten Coiro und Kollegen sie, um zu sehen, wie die verschiedenen Familienmitglieder miteinander verwandt sind. Wenn Sie den Stammbaum kennen, können Sie ableiten, welche Merkmale plesiomorph sind, mit dem gemeinsamen Vorfahren geteilt werden und was Innovationen sind.

Das Team untersuchte speziell Stomata, die Löcher in den Blättern, durch die Luft ein- und austreten kann. Die Zellen rund um die Spaltöffnungen können hilfreich sein, um herauszufinden, wie sich Pflanzen entwickelt haben. Entscheidend ist, dass Stomata auch in Fossilien erhalten werden können, sodass Sie auf ausgestorbene Arten zurückblicken können. Ein Problem ist, dass Cycad-Stomata dreidimensional sind. Oft sind die Stomata in „Stomatagruben“ eingesunken, was ihre Darstellung erschwert. Coiro und Kollegen gingen dies an, indem sie Lichtmikroskopie und konfokale Mikroskopie verwendeten, um einen genauen Blick darauf zu werfen.

Eines der plesiomorphen Merkmale, die das Team fand, waren perigene umgebende Nebenzellen. Perigen bedeutet in diesem Fall, dass die Zellen von einer einzigen Mutterzelle abstammen. Die Art und Weise, wie die lateralen Zellen in Neben- und umgebende Zellen unterteilt sind, legt jedoch nahe, dass die Stomaentwicklung etwas komplizierter ist als die übliche Klassifizierung von "haplocheilischen" und "syndetocheilen" Stomata.

FORSCHUNGSARTIKEL

Coiro, M., Barone Lumaga, MR, Rudall, PJ, 2021. Entwicklung der Stomata in der Palmfarnfamilie Zamiaceae. Annals of Botany. https://doi.org/10.1093/aob/mcab095