Nachtschattengewächse entwickelten sich weit früher als bislang vermutet

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Zarte, fossile Reste von Tomatillos, die in Patagonien (Argentinien) gefunden wurden, zeigen, dass dieser Zweig der heute wirtschaftlich wichtigen Familie, der auch Kartoffeln, Paprika, Tabak, Petunien und Tomaten angehören, bereits vor 52 Millionen Jahren existierten. Das hat jetzt ein internationales Team unter Führung der Penn State University herausgefunden.

 

Tomatillos, Blasenkirschen und Hüllentomaten – Mitglieder der Physalis-Gattung – sind außergewöhnlich, weil sie papierartige, laternenähnliche Hülsen besitzen, die den Botanikern als aufgeblähte Kelche bekannt sind, die nach der Befruchtung um ihre fleischigen, oft essbaren Beeren wachsen. Sie sind ein kleiner Teil der Nachtschattenfamilie, die viele kommerziell, wissenschaftlich und kulturell wertvolle Pflanzen in seinen mehr als 2.400 rezent lebenden Arten einschließt. Die ganze Familie hat eine bemerkenswert schlechte Fossilien-Aufzeichnung, oftmals begrenzt auf winzige Samen und Holz von wenig diagnostischem Wert. Daher haben wir heute noch ein sehr schlechtes Bild davon, wie und wann sich die Nachtschattengewächse entwickelt haben.

 

Das neue Fossil „Physalis infinemundi“ von Laguna del Hunco in Patagonien, Argentien, 52 Millionen Jahre alt. (Quelle: Ignacio Escapa, Museo Paleontológico Egidio Feruglio)

Die Forscher untersuchten zwei Fossillaternenfrüchte, die in Laguna del Hunco (Patagonien/Argentinien) entdeckt wurden.  Als die Pflanzen dort vor 52 Millionen Jahren wuchsen, war die Gegend von einem gemäßigten Regenwald bedeckt. Von den mehr als 6.000 Fossilien, die an diesem Ort gefunden wurden, waren nur diese zwei Exemplare einer Physalis erhalten. Das Besondere: In den Fossilien blieben sehr feine Eigenschaften wie das papierähnliche Hüllblatt und die Beere selbst in einem sehr guten Zustand erhalten. Dieses Stück Erde war ein Teilgebiet Gondwanas, bestehend aus den angrenzenden Landmassen Südamerikas, Australiens und der Antarktis. Während dieser warmen Periode der Erdgeschichte stand Gondwana kurz vor seinem endgültigen Zerbrechen.

 

„Diese erstaunlichen, äußerst seltenen Beispiele von Physalis-Früchten sind die einzigen bekannten Fossilien, die genug Informationen bewahrt haben, um sie einer Klasse innerhalb der kompletten Familie zuordnen zu können“, so Peter Wilf, Professor der Geowissenschaften an der Penn State University. „Wir haben jedes Detail dieser Fossilien im Vergleich mit allen potenziellen lebenden Verwandten analysiert, und es ist keine Frage: Sie sind die ersten fossil erhaltenen Physalis-Vertreter  der Welt und die ersten Fossilfrüchte der Nachtschattenfamilie. Dies bedeutet, dass die Nachtschattengewächse als Ganzes, -im Gegensatz zu dem, was wir bislang dachten – weit älter als 52 Millionen Jahre alt sind.“

 

Üblicherweise suchen Forscher zur Identifizierung versteinerter Früchte oder Blumen als erstes bei bekannten oder rezenten Pflanzen. Da die Früchte der Nachtschattenfamilie sehr zart gebaut sind und größtenteils aus krautigen Pflanzen mit geringer Biomasse stammen, besitzen sie wenig Fossilisierungspotenzial. Auch existieren weder Blätter noch Blüten in älteren Fossilienbeständen. Dies stellt die Wissenschaft vor die Frage, wann und wo sich die Gruppe entwickelt hat und begrenzt gleichzeitig die Verwendung von Fossilien zur Kalibrierung molekularer Datierung dieser Pflanzen. Da sich die molekulare Datierung von Stammbäumen auf tatsächliche Daten von Fossilien im Vergleich zu ihrer Familie stützt, die vorhergehenden Fossilien jedoch wenig Diagnosewert über ihrer Mitgliedschaft in der großen Nachtschattenfamilie enthalten, gestaltete sich dieser Prozess sehr schwierig.

 

Im Fachmagazin Science schreiben die Forscher, dass „die Fossilien deutlich älter [sind] als entsprechende molekulare Vergleichsdaten und zeigen so die Anfänge aufgeblähter Kelch-Syndrome.“ Molekulare Daten, die mit früheren Fossilien kalibriert worden waren, hatten das Alter der gesamten Nachtschattenfamilie auf 35 bis 51 Millionen Jahren und die Tomatillogruppe, zu der die 52 Millionen Jahre alten Fossilien gehören, lediglich auf 9 bis 11 Millionen Jahren datiert. Mit der direkten geologischen Datierung – der Argon-Argon-Datierung vulkanischer Tuffe und die Anerkennung zweier magnetischer Umkehrungen der Erdpole – von mit den Fossilien gefundenen Materialien hatte das Team das Alter der Gesteine mit den fossilen Früchten auf 52 Millionen Jahre datiert.

 

„Diese Fossilien gehören zu einer Art, bei denen die empfindlichen Papierabdeckungen der Laternenfrüchten selten fossil konserviert werden,“ meint Mónica Carvalho, Co-Autorin des Papers. „Unsere Fossilien zeigen, dass die Evolutionsgeschichte dieser Pflanzenfamilie viel älter ist als bislang vermutet – vor allem in Südamerika – und sie enthüllen wichtige Implikationen für das Verständnis der Diversifizierung dieser Familie.“ Alle Mitglieder der Gattung Physalis sind neue Arten, die in Süd-, Mittel- und Nordamerika leben. Ihr Diversitätszentrum ist Mexiko.

 

Die Forscher stellten fest, dass die Physalis-Fossilien ein seltener Missing-Link zwischen Spät-Gondwanisch-patagonischen zu lebenden rezenten Pflanzen zeigen. Die meisten anderen fossilen Pflanzen, wie beispielsweise der Eukalyptus, der ebenfalls am gleichen Ort gefunden wurde, zeigen, dass sich die Verwandten im Laufe der Zeit auf Zentralasien konzentrierten. Dieses Muster spiegelt die alte Überlandverbindung über Gondwana von Südamerika nach Australien und der Antarktis wider. Die neue Forschung eröffnet die Möglichkeit, dass mehr und womöglich viel ältere Nachtschattenfossilien an weit südlicheren Standorten gefunden werden könnten.

 

„Unsere Ergebnisse verstärken das aufkommende Muster, in dem zahlreiche fossile Pflanzen-Taxa aus Gondwana-Patagonien und Antarktis wesentlich älter sind als die entsprechenden molekularen Daten. Zudem zeigen die Ergebnisse, dass sich Pflanzen  post-gondwanischen Ursprungs evolutionär unter völlig anderen paläogeographischen und paläoklimatischen Szenarien entwickelt haben können“.

 

Veröffentlichung:

Peter Wilf, Mónica R. Carvalho, María A. Gandolfo, N. Rubén Cúneo. Eocene lantern fruits from Gondwanan Patagonia and the early origins of Solanaceae. Science, 2017; 355 (6320): 71 DOI: 10.1126/science.aag2737

 

Quelle: off. PM der Penn State

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Pia Gaupels

Pia Gaupels, 30, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. Sie hat die Facebook-Seite GeoHorizon gegründet. Zudem hat sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung.

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