Pflanzen sind unglaublich vielfältig, und das gilt auch für Botaniker! Botany One hat es sich zur Aufgabe gemacht, faszinierende Geschichten über die Pflanzenwelt zu verbreiten und stellt Ihnen auch die Wissenschaftler vor, die hinter diesen großartigen Geschichten stehen.
Heute begrüßen wir Dr. Sreetama Bhadra, Leiterin der Arbeitsgruppe für Pflanzenevolutionsökologie am Botanischen Institut der Tschechischen Akademie der Wissenschaften in Průhonice, Tschechische Republik. Sie ist Evolutionsbiologin und Zytogenetikerin und geht einer grundlegenden Frage nach: Warum entwickeln sich manche Pflanzengruppen rasant zu Hunderten von Arten, während ihre nahen Verwandten artenarm bleiben?
Bhadra-Studien Genomgröße—die Gesamtmenge an DNA in einem Zellkern—und PolyploidieSie erforscht das Vorhandensein mehrerer Chromosomensätze. Dabei untersucht sie, wie diese genomischen Merkmale die Entwicklung von Pflanzenlinien prägen: wie sich ihre Eigenschaften entwickeln, wo sie wachsen können, wie weit sie sich ausbreiten und wie leicht sie sich zu neuen Arten diversifizieren. Ihre Forschung verknüpft somit Prozesse innerhalb einzelner Zellen mit evolutionären Mustern, die über Kontinente hinweg sichtbar sind.
Bhadra begann ihre wissenschaftliche Laufbahn in Indien und setzte ihre Forschung zu diesen Fragestellungen in China und Deutschland als Postdoktorandin fort, bevor sie ihre eigene Arbeitsgruppe in Tschechien gründete. Ihr Team untersucht Blütenpflanzen mit vielfältigen Methoden, von Mikroskopie und molekularen Techniken bis hin zu Pflanzensammlungen und statistischer Modellierung. Ihre Arbeit hat auch praktische Relevanz: Das Verständnis, welche Pflanzenlinien sich schnell anpassen können und welche stärker eingeschränkt sind, kann helfen, besonders anfällige Pflanzen gegenüber dem Klimawandel zu identifizieren. Neben ihrer Forschung engagiert sich Bhadra auch für die Förderung der Geschlechtergleichstellung in der Wissenschaft.
Mehr über ihre Arbeit erfahren Sie auf ihrer persönlichen Website. Website und folge ihr weiter LinkedIn.
Was hat Ihr Interesse an Pflanzen geweckt?
Mein Vater ist Botaniker, daher gehörten Pflanzen zu meiner Kindheit, was sie mitunter zu einer Selbstverständlichkeit werden ließ. Die Evolution war jedoch der Teil des Biologieunterrichts, der mich am meisten fesselte. Alles Lebendige stammt von einem einzigen Ursprung im Baum des Lebens ab, sodass Pflanzen und Säugetiere zwar miteinander verwandt sind, aber mehr als eine Milliarde Jahre auseinanderliegen. Man kann die Evolutionsgeschichte anhand der Äste zurückverfolgen und so herausfinden, was geschehen ist. Nach meinem Schulabschluss hatte sich mein Interesse auf Pflanzen konzentriert.
Mein Bachelorstudium gab die Antwort. Botanik war mein Hauptfach, neben Zoologie. Ich lernte also beides parallel, und der Kontrast war unübersehbar. Tiere wirkten perfekt konstruiert und doch ziemlich zerbrechlich. Entzog man ihnen Nahrung, Wasser oder die passende Temperatur, starben sie. Pflanzen hingegen schienen widerstandsfähig. Sie wuchsen aus Mauern. Sie erholten sich von einem verbrannten Baumstumpf. Sie überlebten es, halbiert zu werden, und sie überstanden Bedingungen, die die meisten Tiere innerhalb eines Tages töten würden – ohne jeglichen Zufluchtsort.
Irgendetwas an der Bauweise von Pflanzen ermöglicht ihnen das. Ich wollte wissen, was es ist. Und ich will es immer noch.
Was hat Sie motiviert, Ihrem aktuellen Forschungsgebiet nachzugehen?
Meine Doktorarbeit befasste sich mit der chromosomalen, genomischen und genetischen Variabilität indischer Ingwerarten und hinterließ bei mir einen Verdacht, der mich nicht mehr losließ. Ich untersuchte reale Variationen in realen Zellen, und Chromosomenzahlen, Ploidiegrade und Genomgrößen veränderten sich zwischen eng verwandten Arten. Es schien offensichtlich, dass dies für die Evolution dieser Abstammungslinien von Bedeutung sein musste. Doch Zytogenetik und Makroevolution treffen selten auf der Ebene aufeinander, die mich interessiert. Genome werden bis ins kleinste Detail beschrieben, jeweils nur für wenige Arten, während Diversifizierung über ganze Stammbäume hinweg erklärt wird, ohne zu hinterfragen, ob Größe und Struktur der Genome eine Rolle spielen.
Wo die beiden Aspekte zusammentreffen, verläuft die Linie geradlinig von der Genomgröße bzw. Ploidiestufe zur Diversifizierung bzw. Verbreitung. Der Zwischenschritt fehlt. Ein Genom erzeugt nicht von selbst neue Arten. Vielmehr verändert es die Merkmale, die eine Pflanze entwickeln kann, und diese Merkmale bestimmen, wo eine Abstammungslinie vorkommen kann und ob sie sich aufspaltet. Sie wegzulassen bedeutet, die Enden einer Kette ohne deren Mittelteil zu untersuchen.
Diese Lücke zu schließen, war das Ziel meiner Postdoc-Zeit und ist auch weiterhin Gegenstand der Arbeit meiner Arbeitsgruppe. Das gelingt weder allein mit Zytogenetik noch allein mit Modellierung.
Welcher Teil Ihrer Arbeit im Zusammenhang mit Pflanzen gefällt Ihnen am besten?
Am meisten fasziniert mich, wenn große, unübersichtliche Datensätze eine Geschichte offenbaren und sich das Rätsel, an dessen Lösung ich so lange gearbeitet habe, allmählich zusammenfügt. Besonders befriedigend ist dabei, dass die Rätsel nicht neu sind. Pflanzen werden beschrieben und klassifiziert, seit es schriftliche Aufzeichnungen gibt. Zytogenetiker erfassen seit über einem Jahrhundert Chromosomenzahlen und Genomgrößen. Doch es war unmöglich, die Bedeutung dieser Daten für Tausende von Arten gleichzeitig zu überprüfen. Ich darf mit Daten arbeiten, die von Hunderten von Menschen über Jahrhunderte hinweg zusammengetragen wurden, und manchmal ergibt sich eine Antwort, zu der keiner von ihnen allein gelangt wäre.
Der andere Aspekt sind die Studierenden. Die akademische Führung in Europa wirkt noch immer recht einheitlich, und ich bin mir bewusst, dass ich da eine Ausnahme bin. Auch die Studierenden bemerken das, und Repräsentation ist wichtig. Es ist leichter, sich einen Weg vorzustellen, wenn jemand mit ähnlichem Hintergrund ihn bereits gegangen ist. Deshalb engagiere ich mich als Mentorin, sowohl formell als auch informell, und zwar nicht nur für Frauen. Dabei geht es mir vor allem darum, ihnen zu vermitteln, dass schwierige Situationen für alle schwierig sind, dass gescheiterte Experimente, abgelehnte Förderanträge und zurückgewiesene Publikationen die Erfolge bei Weitem übertreffen und dass Unsicherheit kein Zeichen dafür ist, dass man die falsche Wahl getroffen hat.
Gibt es bestimmte Pflanzen oder Arten, die Ihre Forschung fasziniert oder inspiriert haben? Wenn ja, was sind sie und warum?
Zwei Pflanzen, die an entgegengesetzten Enden meiner Karriere stehen. Ich begann mit der Ingwerfamilie (Zingiberaceae), und sie lehrten mich, nicht auf einfache Erwartungen zu vertrauen. Ihre Chromosomen sind winzig, und es kann Tage oder sogar Wochen dauern, eine einzelne Zelle so weit zu glätten, dass man die Chromosomen zählen und ihre Struktur erkennen kann. Und selbst wenn man eine Zelle hat, verhalten sich die Zahlen nicht wie erwartet: Nahe Verwandte weisen unterschiedliche Chromosomenzahlen auf. Diese Unordnung veranlasste mich, nach einer Erklärung zu suchen, und Ingwergewächse haben mich bis heute immer wieder überrascht.
Palmen kamen später hinzu, aus fast dem gegenteiligen Grund. Sie bilden eine große, uralte, tropische Pflanzenfamilie, deren Merkmale, Verbreitung und Stammbaum ungewöhnlich gut dokumentiert sind. Das macht sie zu einer der wenigen Gruppen, bei denen man eine Frage zum gesamten Genom einer Familie stellen und eine verlässliche Antwort erwarten kann. Es sind auch Pflanzen, die man zu kennen glaubt, da sie von jeder tropischen Postkarte bekannt sind, und es ist faszinierend festzustellen, dass selbst diese vertrauten Arten noch offene Fragen bergen.
Könnten Sie ein Erlebnis oder eine Anekdote aus Ihrer Arbeit erzählen, die Ihre Karriere geprägt und Ihre Faszination für Pflanzen bestätigt hat?
Während meiner Doktorarbeit habe ich viel Zeit damit verbracht, Chromosomen in Ingwer zu zählen. Wurzelspitzen zu zerdrücken, zu färben und dann stundenlang unter dem Mikroskop zu sitzen, bis eine Zelle mitspielt, ist eine langsame, wenig glamouröse Arbeit. Kurkuma Insbesondere würden Pflanzen mit ungeraden Zahlen, zusätzlichen Sätzen oder Sätzen auftauchen, die eindeutig unvollständig wären.
Kurkuma selbst ist eine sterile Triploide mit drei Chromosomensätzen statt zwei, insgesamt 63. Für ein Tier wäre das tödlich. Ingwer hingegen breitet sich über Rhizome aus, weshalb die sexuelle Fortpflanzung für ihn von vornherein nicht notwendig war, und ein ungeordnetes Genom hat kaum Nachteile. Dies ist nicht nur bei Klonpflanzen der Fall. Jede heute lebende Blütenpflanze stammt von mindestens einer Genomverdopplung in ihrer Vergangenheit ab.
Diese Toleranz ist keine Kuriosität. Ich denke, sie ist einer der Gründe, warum Pflanzen Krisen überstanden haben, die viele Tierlinien auslöschten. Pflanzen sind an ihren Keimort gebunden, daher müssen sie flexibel sein, und die Vervielfältigung oder Umstrukturierung des Genoms ist eine ihrer Strategien. Ich möchte nun wissen, ob diese Flexibilität begrenzt ist und ob das Tempo des Klimawandels die Pflanzen an ihre Grenzen bringt.
Welchen Rat würden Sie jungen Wissenschaftlern geben, die eine Karriere in der Pflanzenbiologie anstreben?
Mach dir keine Sorgen, wenn dein Weg anders aussieht als der von anderen. Meiner hat sich häufiger zwischen Ländern, Instituten und Methoden hin und her bewegt, als ich anfangs erwartet hätte – vom Mikroskop über das Gewächshaus bis hin zur Kommandozeile. Was dabei immer gleich blieb, war die Frage: Was ermöglicht ein Genom einer Pflanze?
Die Pflanzenbiologie ist so breit gefächert, dass sie fast jedes Interesse aufnimmt. Es gibt Taxonomie, Genomik, Ökologie, Evolution, Naturschutz, Landwirtschaft, Invasionsbiologie und vieles mehr. Probieren Sie Feldarbeit, Laborarbeit, Modellierung oder alles zusammen aus. Finden Sie aber die Frage, die Sie wirklich fesselt, nicht die, die andere beeindruckt. Denn genau diese Frage wird Sie durch alle Veränderungen und Methoden hindurchführen.
Man muss nicht von Anfang an alles wissen. Ich habe das Modellieren erst lange nach meiner Promotion gelernt, und es war anfangs etwas ungewohnt. Die meisten Karrieren hier basieren auf unerwarteten Fragen, zufälligen Kooperationen und einer gehörigen Portion Hartnäckigkeit. Fragen Sie also weiter, was Sie wirklich interessiert, lernen Sie die nötigen Werkzeuge und scheuen Sie sich nicht, um Rat zu fragen. Menschen mit jahrzehntelanger Erfahrung in einem Bereich geben ihr Wissen in der Regel gerne weiter.
Was machen die Leute normalerweise falsch über Pflanzen?
Die Menschen betrachten Pflanzen als Kulisse, und wenn man aufhört, etwas wirklich wahrzunehmen, hört man auch auf zu fragen, was es tut.
Eine Folge davon ist, dass wir Stille mit Untätigkeit verwechseln. Pflanzen leben in Gemeinschaften, konkurrieren miteinander, kooperieren und verändern ihre Zusammensetzung im Laufe der Zeit – genau wie wir. Diese ständige Bewegung reicht bis in die tiefsten Ebenen. Pflanzen verdoppeln ihr gesamtes Genom, gewinnen und verlieren Chromosomen und hybridisieren auf eine Weise, die für die meisten Tiere nicht überlebensfähig wäre. Und die Gemeinschaft besteht nie nur aus Pflanzen: Sie erstreckt sich bis in den Boden und die Mikroorganismen, mit denen sie interagieren, und bis in die Tiere, die sie ernähren. Nichts davon ist von außen sichtbar, und genau deshalb bleibt es unbemerkt.
Zum anderen interpretieren wir Grün als Zeichen von Gesundheit. Ein gemähter Rasen, eine Reihe geschnittener Ziersträucher oder ein Feld mit nur einer Nutzpflanze wirken grün, gepflegt und ansprechend, doch die meisten dieser Orte beherbergen weit weniger Leben, als es den Anschein hat. Wir haben uns daran gewöhnt, Pflanzenbedeckung als Zeichen für eine gesunde Umwelt zu deuten, obwohl wir oft nur eine Anordnung von Pflanzen sehen, die menschlichen ästhetischen Ansprüchen genügt und sonst wenig aussagt.
