Palmen auf tropischen Inseln werden mit exotischen Ferien in Verbindung gebracht, aber einige Leute, schlaue Botaniker, haben aus dem Studium dieser Pflanzen einen Beruf gemacht. Palmen wachsen nicht nur an verlockenden Orten, sondern werfen auch viele spannende Fragen zur Evolution und Anpassung von Pflanzen auf. Ein Team aus brasilianischen und schwedischen Wissenschaftlern unter der Leitung von Dr. Cibele Cássia-Silva an der Federal University of Goiás untersucht, wie sich die Reproduktion von Palmen auf ihre Evolution auswirkt. Sie studierten die Blüten der Palmen genau.
Blumen mögen einfach und unschuldig aussehen, aber sie sind komplexer, als sie vermuten lassen. Fast drei Viertel aller Blütenpflanzen (Angiospermen) haben zweigeschlechtliche Blüten (Zwitter). Ein klassisches Beispiel ist die Lehrbuchillustration einer Blume mit der Narbe (weiblich) in der Mitte, umgeben von Staubbeuteln (männlich). Dann haben einige Pflanzen eingeschlechtige (weibliche oder männliche) Blüten auf derselben Pflanze (Monoecy), wie die Birke, Fichte oder der Mais. Die dritte Gruppe ist dadurch gekennzeichnet, dass weibliche und männliche Blüten vollständig getrennt sind und auf einzelnen Pflanzen produziert werden (Diözese). Diese Pflanzen machen etwa 6 % aller Angiospermen aus. Jedes dieser sexuellen Fortpflanzungssysteme hat Vor- und Nachteile.
Palmen können zweihäusig, einhäusig, zwittrig sein. Einige Arten haben sogar eine Mischung aus zweigeschlechtlichen und eingeschlechtlichen Blüten an derselben Pflanze (Polygamie). Als nächstes müssen Palmen die Herausforderung überwinden, lange Strecken zurückzulegen, hauptsächlich mit Hilfe von frugivoren Tieren; Daher haben die meisten Palmenarten fleischige Früchte.
Cássia-Silva und Kollegen entschieden sich dafür Erforschen Sie den Zusammenhang zwischen Fruchtgröße, sexuellem Fortpflanzungssystem und Verbreitung von über 2,500 Palmenarten weltweit. Während die Fruchtgröße zwischen den vier Reproduktionssystemen nicht variierte, gab es auf den Inseln relativ mehr zweihäusige, eng verwandte Palmen als auf dem Festland. Basierend auf Evolutionsmodellen schlagen die Wissenschaftler vor, dass alte Palmen zwittrig waren, zur Diözese übergingen, gefolgt von Polygamie und Monoezie. Überraschenderweise scheint keines dieser Sexualsysteme ihre Evolution einzuschränken, sondern die Vielfalt ihrer Fortpflanzung könnte ihre Evolution und ihren Artenreichtum angeheizt haben.
Im Jahr 2019 haben Cássia-Silva und Kollegen alle Palmenverteilungen auf der Grundlage von Kews zusammengestellt Weltcheckliste ausgewählter Pflanzenfamilien (WCSP), Fruchtgröße basierend auf Cássia-Silvas frühere Forschung, bekanntes Sexualsystem (Hermaphrodit, Zweihäusigkeit, Einhäusigkeit und Polygamie) und molekulare Evolution basierend auf eine frühere Studie. Die Wissenschaftler gruppierten die Palmen basierend auf ihrer Verbreitung in „Inselarten“, „Festlandarten“ und „Insel- und Festlandarten“.
Das Sexualsystem der Vorfahren wurde mithilfe von Evolutionsmodellen geschätzt. Die Botaniker schätzten die Diversifikationsraten für verschiedene Merkmale (Verbreitung, Sexualsystem) um zu untersuchen, ob eine der beiden Kombinationen (z. B. Diözese auf Inseln) die Speziation bestimmter Palmenarten einschränkt.
Wie bereits erwähnt, haben zweihäusige Arten eine vollständige Trennung zwischen weiblichen und männlichen Pflanzen. Dieser Unterschied bedeutet, dass nur die Hälfte einer Population samentragend ist. Als nächstes testeten die Forscher, ob zweihäusige Früchte größere Früchte haben, um niedrigere Reproduktionsraten auszugleichen (z. B. könnte mehr Fleischigkeit attraktiver für Tiere sein).
Cássia-Silva und Kollegen schätzten, dass Hermaphroditismus der wahrscheinlichste Urzustand der Palmen ist. Nur die Polygamie (mit bisexuellen und eingeschlechtlichen Blüten auf einer einzelnen Pflanze) hatte niedrigere Artbildungs- und Diversifikationsraten als die anderen drei Sexualsysteme. Die Größe der Palmfrüchte variierte weder zwischen den Geschlechtssystemen noch zwischen Festland- und Inselarten. Zweihäusige Palmen waren relativ häufiger auf Inseln (36 %) als auf dem Festland (27 %).
„Im Gegensatz zur klassischen Ansicht der Diözese als irreversibles evolutionäres Merkmal (dh eine evolutionäre Sackgasse) unterstützen unsere Ergebnisse die Annahme, dass Diözese ein labiles Merkmal bei Angiospermen ist“, schrieben Cássia-Silva und Kollegen.
Einige zweihäusige Palmen „zeigten eine uneingeschränkte Evolution in Richtung anderer Sexualsysteme (7.63 % in Richtung Polygamie; 5.91 % Hermaphrodit und 0.76 % in Richtung Monoezie)“, also war es eindeutig keine evolutionäre Sackgasse.
Interessanterweise waren zweihäusige und einhäusige Arten auf Inseln häufiger als Hermaphroditen auf dem Festland. Dieser Befund widerspricht einer alten Hypothese (Bakers Gesetz), die besagt, dass Hermaphroditen die erfolgreichsten Inselbesiedlerarten sein sollten.
Während die Forscher nicht identifizieren konnten, welche Merkmale oder Faktoren den evolutionären Erfolg von stark isolierten Palmenarten erklären, fanden sie einen „Inseleffekt“ (es gab häufigere und enger verwandte) auf die Evolution der Diözese bei Palmen.
Aber insgesamt hat diese Studie zwei klassische evolutionäre Ansichten widerlegt und gezeigt, dass mehrere Sexualsysteme evolutionäre Vorteile haben. Wenn Sie das nächste Mal davon träumen, auf einer von Palmen umgebenen tropischen Insel zu entspannen, nehmen Sie sich eine Minute Zeit, um darüber nachzudenken, wie unglaublich Evolution und Pflanzen sind.
