Wie Pflanzen die Spermien erfanden

Es passierte in einem fernen Erdzeitalter: Vor 700 Millionen Jahren wurde eine Pflanzenzelle durch eine Mutation zum Ur-Spermium - von dieser entscheidenden Neubildung profitieren die Landpflanzen noch heute.

Vom beliebtesten Modellorganismus der Pflanzenforscher, der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), war bereits bekannt, dass das Protein DU01 die Spermienbildung reguliert. Tomokazu Kawashima und Frederic Berger vom Gregor Mendel Institut (GMI) für Molekulare Pflanzenbiologie in Wien haben den Eiweißstoff nun auch im Lebermoos entdeckt, also in einem direkten Nachkommen der ersten Landgewächse.

Lebermoos unter dem Mikroskop

Matt Renner / CC-BY 3.0

Auch Lebermoose besitzen den Spermien-Regulator DU01

Wie die Forscher im Fachblatt „Nature Communications“ berichten, konnte das Moos ohne DU01 keine Spermien mehr bilden. „Das beweist, dass seit der Entstehung der Landpflanzen DU01 die Differenzierung der Spermien kontrolliert“, sagt Kawashima.

Urahn der Landpflanzen

Sehr urtümliche Algen, die noch keine Spermien haben, besitzen auch kein DU01. Armleuchteralgen mit beweglichen Spermien hingegen schon. Sie gingen vor 700 Millionen Jahren aus einem alten, gemeinsamen Vorfahren aller Landpflanzen hervor. DU01 müsse also in dieser Zeit entstanden sein, schließen die Wissenschaftler.

Damals habe wohl eine kleine, molekulare Veränderung bei DU01 bewirkt, dass es neue Erbgut-Sequenzen binden und damit mehr Gene als zuvor regulieren konnte. DU01 kontrolliert noch heute dieses Gen-Netzwerk - allerdings hat sich dieses im Verlauf der Evolution weiterentwickelt. Das ist nach Ansicht der Forscher die Ursache für die große Vielfalt der Spermienformen in den heutigen Landpflanzen.

science.ORF.at/APA

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