Das Erfolgsgeheimnis der ersten Landpflanzen war ihre enge Zusammenarbeit mit Bodenpilzen: Sie ließ die Erde vor fast einer halben Milliarde Jahren ergrünen. Diesen bisher nur theoretisch formulierten Zusammenhang haben britische Forscher jetzt durch Versuche mit heute lebenden, urtümlichen Pflanzen untermauert. Sie konnten damit dokumentieren, welche enormen Vorteile eine solche auch Symbiose genannte Lebensgemeinschaft den Pflanzen unter den Bedingungen der Urzeit verschaffte: Im Austausch für Kohlenhydrate lieferte der Pilz den Gewächsen wichtige Düngermineralien, die er aus dem kargen Boden gewann, und gab ihnen dadurch Kraft für die Eroberung des Landes. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler um Claire Humphreys von der University of Sheffield.
Es wird schon lange vermutet, dass die Kooperation von Pflanzen und speziellen Bodenpilzen ein Schlüsselfaktor bei der erfolgreichen Besiedelung der Erde mit Landpflanzen war. Auch heute noch leben viele Pflanzenarten in Gemeinschaft mit Bodenpilzen. Dabei dringen deren Pilzfäden in die Wurzeln der Pflanzen ein und versorgen sie mit Nährstoffen, die sie aus dem umgebenden Boden anliefern. Vor allem Phosphat und Stickstoff sind dabei die Substanzen, die der Pflanze einen enormen Wachstumsvorteil verschaffen. Sozusagen als Lohn bekommt der Pilz im Gegenzug Zugang zu Zuckerverbindungen, die die Pflanze über die Photosynthese herstellt. Für die These, dass eine solche Lebensgemeinschaft tatsächlich der entscheidende Faktor für den Landgang der Pflanzen war, fehlten bislang allerdings experimentelle Beweise.
In der aktuellen Studie nutzen die Forscher nun Lebermoose als Versuchspflanzen. Diese urtümlichen Gewächse besitzen noch viele Eigenschaften ihrer Urahnen und eignen sich daher sehr gut als Modell für die frühesten Landpflanzen. In den Kulturräumen simulierten die Forscher zudem die Umweltbedingungen des frühen Erdaltertums, wie sie vor etwa 470 Millionen Jahren auf der Erdoberfläche geherrscht haben. Diese Bedingungen waren vor allem durch einen hohen CO2-Gehalt der Atmosphäre gekennzeichnet. Genau unter diesen Bedingungen war die Kooperation der Pflanzen mit den Bodenpilzen besonders effektiv, stellten die Wissenschaftler fest: Das Lebermoos zeigte in der Lebensgemeinschaft mit dem Pilzpartner sehr starkes Wachstum und hohe Vermehrungsraten, im Gegensatz zu Vergleichspflanzen, die ohne den Verbündeten auskommen mussten. Der Vorteil für die Pflanze ist den Wissenschaftlern zufolge vor allem der enorme Zugewinn an Reichweite: Die Fäden des Pilzgeflechts, die die Wurzeln jeder einzelnen Pflanze mit Bodenmineralien belieferten, hatten ihren Schätzungen zufolge eine Gesamtlänge von bis zu 400 Metern.
“Unsere Ergebnisse zeigen, dass die frühesten Pflanzen wahrscheinlich kaum Chancen gehabt hätten, die Erde zu erobern, wenn sie nicht einen Pakt mit den Pilzen geschlossen hätten”, resümiert David Beerling von der University of Sheffield , einer der Coautoren der Studie. “Das ist ein wunderbares Beispiele für die fundamentale Bedeutung der Zusammenarbeit verschiedener Lebewesen für den Erfolg des Lebens.”
Claire Humphreys (University of Sheffield) al.: Nature Communications, doi 10.1038/ncomms1105 dapd/wissenschaft.de ? Martin Vieweg
