Ordnung und Übersicht im Pflanzenreich
3. Teil

Von den Bauplänen bis zu den Genen

© Dr. Joachim Keller - Quedlinburg

Einleitend haben wir uns mit dem Sinn der Gliederung des Pflanzenreiches und mit der Geschichte der Pflanzensysteme beschäftigt. Hier sollen nun die Grundlagen für die Gliederung der Systeme genannt werden.

Die äußere Form

Was kann man, ohne die Pflanze zu zerlegen, von außen betrachten, mit Hilfe einer Lupe oder eines Mikroskops? Im Ganzen gesehen gibt es bestimmte Baupläne, aber auch die einzelnen Pflanzenteile lassen sich klassifizieren. Schon hier gibt es eine faszinierende Vielfalt. Als Beispiel soll hier die unterschiedliche Form der Blütenstände gezeigt werden.

Traube Aloe aristata Haw. © Dr. Joachim Keller - Quedlinburg

Dolde Daucus carota L. © Dr. Joachim Keller - Quedlinburg

Körbchen Cosmos bipinnatus Cav. © Dr. Joachim Keller - Quedlinburg

Die innere Struktur

Der Techniker zerlegt eine Maschine, um ihre Bauteile in ihrer Funktion verstehen zu können. Nicht anders machen es die Biologen. Sie zerschneiden die Pflanzen und mikroskopieren die Teile, um ihre Anatomie kennen zu lernen. Man erkennt, dass die einzelnen Organe aus Zellen aufgebaut sind, die bestimmte Verbände, die Gewebe, bilden. Auch hier gibt es viele Vergleichsmöglichkeiten. Besondere Strukturen, die man vergleichen kann, finden wir auch innerhalb der Zellen, so zum Beispiel die Versteifungselemente, die die Zellen des Holzes haben, damit es genügend fest ist. Auch die Erbsubstanz, auf die wir noch weiter unten eingehen, ist strukturiert. Ihre Hauptstrukturen, die Chromosomen, kann man besonders gut sehen, wenn sie zum Transport verpackt sind. Das passiert während der Zellteilung, also beim "Umzug" von einer alten in die neuen Zellen. Die Chromosomen sind bei den verschiedenen Pflanzenarten ganz unterschiedlich geformt und auch unterschiedlich groß. Geht man weiter herunter, so kommt man zu den Molekülen, die man auch vergleichen kann. Schon ist man im Bereich der Chemie.
Die Chemie macht sich aber auch indirekt bemerkbar, was man zum Beispiel an unterschiedlichen Farben sehen kann, oder an Gerüchen, die die Pflanzen ausscheiden. Letzten Endes ist auch der Geschmack eine Wahrnehmung, die wir aufgrund der unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung haben. So fällt es uns zum Beispiel ganz leicht, eine sauer schmeckende Zitrone von einer süßen Orange zu unterscheiden. Das ist nichts Anderes als die Einteilung nach unterschiedlichen Merkmalen, die wir bei ganz verwandten Arten getroffen haben. Hier drei Beispiele für eine Gruppe von Pflanzenfamilien, die besondere rote Farbstoffe, die Betacyane, haben, die den anderen Pflanzen fehlen:

Die Funktion

Jeder versteht leicht, dass sich unterschiedliche Struktur und Unterschiede in der Funktion gegenseitig bedingen. Funktion heißt Stoffwechsel. Manche Pflanzen können die Photosynthese effektiver durchführen als andere. Manche kommen mit weniger Wasser aus als die anderen, manche können mehr Kälte aushalten als andere. Und dies passt sich dann ein in die Wechselwirkungen mit der Umwelt zum Überleben und zur Fortpflanzung.

Besonders interessant und vielfältig sind die vielen verschiedenen Formen der Fortpflanzung, sowohl hinsichtlich der Art der Wechselwirkung mit den Partnerpflanzen (Selbst- oder Fremdbefruchtung) als auch bezüglich der Mittel, deren sich die Pflanzen bedienen, um ihre Geschlechtszellen zueinander zu bringen. Das können unbelebte Faktoren wie Wind und Wasser sein oder aber Transporthelfer, wie Tiere oder der Mensch. Ähnlich ist es mit der Verbreitung der nach der Befruchtung entstandenen oder ohne diese gebildeten Fortpflanzungseinheiten, wie Früchte, Samen oder Kindel. Besonders schön wird das im unterschiedlichen Bau der Blüte deutlich:

Insektenblüte Papaver nudicaule L. © Dr. Joachim Keller - Quedlinburg

Windblütenstände Plantago lanceolata L. © Dr. Joachim Keller - Quedlinburg

Vogelblüten Campsis ×tagliabuana (Vis.) Rehder © Dr. Joachim Keller - Quedlinburg

Verwirrung durch scheinbare Verwandtschaften

All das liefert ein unerschöpfliches Reservoir von Merkmalen, die man vergleichen und systematisieren kann, und die bereits zu immer besser werdenden Systemen beigetragen haben. Wir erkennen sie in einem gegebenen Moment als Produkt der Entwicklung einer einzelnen Pflanze und als Produkt ihrer Stammesentwicklung. Es kann aber schon einmal passieren, dass wir etwas zusammen ordnen, was eigentlich gar nicht verwandt ist. Im Tierreich wird das immer am besonders augenfälligen Beispiel der verschiedenen Wassertiere demonstriert: Wenn Sie einen Fisch, einen Fischsaurier und einen Wal vergleichen, so würden Sie die vielleicht alle in eine Gruppe klassifizieren, wenn Sie es nicht besser wüssten. Der Fischsaurier war ein Reptil, und der Wal ist ein Säugetier. Solche Fälle gibt es in riesiger Vielzahl auch im Pflanzenreich. Nicht immer ist es so einfach wie bei der Euphorbie und dem Kaktus. Kürzlich wurde in Südafrika eine neue Heilpflanze ganz modern, die zur Familie der Hundsgiftgewächse (Apocynaceae) gehört, die Hoodia. Sogar auf medizinischen Beipackzetteln steht oft falsch "Hoodia Cactus". Auch Euphorbien werden schon mal ganz gerne mit Kakteen verwechselt. Schwierig, schwierig. Solche Fälle haben das System bisher immer wieder in Verwirrung gebracht.

Hier Beispiele für "kakteenförmige" Sukkulenten:

Die Erbsubstanz selbst - der Schlüssel für genauere Systeme

Über die Jahrmillionen hat sich die Erbsubstanz selbst weiter entwickelt. Ihre Veränderungen wirken sich in veränderter Form und Funktion der Lebewesen aus. Das direkte Erforschen der Erbsubstanz ist die genaueste Methode, sich der Verwandtschaft zu nähern, genauso wie bei der kriminalistischen Verwandtschaftsanalyse.
Äußerliche Ähnlichkeiten können hierbei am besten erkannt und ausgeschlossen werden.
Die Erbsubstanz DNS (Desoxyribonukleinsäure - englisch DNA, weil „Säure" ′acid′ heißt) liegt in einzelnen Bausteinen wie die Buchstaben eines Buches vor. Sie besteht aus vier Hauptzeichen und ab und zu mal Sonderzeichen. Dies sind die Nukleotidbasen. Sie sind in bestimmten Wörtern, den Genen, zusammengefasst. Sie codieren die Eiweißbausteine, die Aminosäuren. Das ist ein großartig einfaches Prinzip, welches in allen Lebewesen gleichartig funktioniert. Ganz einfach ist auch das Grundprinzip der Analyse: Je mehr unterschiedliche Buchstaben in der Zeichenfolge es bei den zu vergleichenden Arten gibt, desto weniger sind sie verwandt. Dass bei der großen Anzahl von Genen, die die Lebewesen in sich tragen, das Ganze der Arbeitsgegenstand von Computeranalysen ist, ist leicht zu verstehen. Die Laborpflanze Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. (Ackerschmalwand) hat zum Beispiel 25.500 Gene, der Kohl 100.000 ("Wikipedia Genom"). Man muss auch berücksichtigen, dass es, ähnlich wie in einem guten Buch, eine Unmenge Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Zeichen und Wörtern (Nukleotidbasen und Genen) gibt, die das Ganze überlagern.

Das Feld der genetischen Analyse ist sehr kompliziert, aber es ist keine Mystik dabei. So wie die Kriminalisten einem Gentest vertrauen, was ja auch schon oft zur Verbrechensaufklärung beigetragen hat, können wir auch dem Genetiker vertrauen, wenn er Daten aus diesen Zeichenketten ableitet, die die Gene repräsentieren. Aber dieses Thema ist wiederum auch nicht so kompliziert, dass man es nicht verstehen könnte. Es sollte nur jeder, der sich darüber ein Urteil bilden möchte, auch wirklich die Zeit und Kraft aufwenden, sich richtig zu informieren, ehe er anderen etwas gedankenlos nachspricht.
Es ist jedenfalls unbestritten, dass die direkte Untersuchung der Gene als Grundlagen aller äußerlich sichtbaren Merkmale die Pflanzensystematik einen gewaltigen Schritt voran gebracht hat, und wir sollten das mit Freude zur Kenntnis nehmen.

Nachdem über Geschichte und Grundlagen der Systematisierung geschrieben wurde, werden wir im nächsten Beitrag uns nun damit beschäftigen, wie der Pflanzenname aufgebaut ist und welche wesentlichen Gruppierungen es gibt.

Berlin, den 07. März 2009