Genetische Uhr misst Alter von Pflanzen 1.400 Jahre altes Seegras in der Ostsee gefunden

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GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

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Wie alt kann Seegras werden? Die beeindruckende Antwort geben Forscher vom Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. In der Ostsee haben sie die wohl älteste bekannte Meerespflanze entdeckt. Sie bestimmten das Alter des Seegrases auf rund 1.400 Jahre. Wie die Pflanze so alt werden konnte und welche Methode die Altersbestimmung ermöglicht hat, lesen Sie hier.

Ein internationales Forschungsteam vom Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel hat die älteste bisher bekannte Meerespflanze entdeckt. Es handelt sich um einen 1.400 Jahre alten Seegras-Klon aus der Ostsee, der aus der Zeit der Völkerwanderung stammt. Das Forschungsprojekt ist ein wichtiger Schritt zum besseren Verständnis und zum Schutz mariner Ökosysteme.

Für die Datierung des Pflanzenklons nutzten die Forscher eine neue genetische Uhr, bei der Gensequenzen miteinander verglichen werden. Eine wichtige Rolle spielen dabei ungerichtete, zufällige Mutationen in der Erbinformation, die im Laufe der Zeit so regelmäßig auftreten, wie Uhren ticken. Die neu entwickelte Uhr kann auf viele andere Arten angewendet werden, von Korallen über Algen bis hin zu Pflanzen wie Schilf oder Himbeeren.

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Klone als Nachkommen

„Die nicht-geschlechtliche vegetative Vermehrung als alternative Fortpflanzungsart ist in der Tier-, Pilz- und Pflanzenwelt weit verbreitet“, erklärt Projektleiter Dr. Thorsten Reusch, Professor für Marine Ökologie am Geomar. Diese so genannten „klonalen Arten“ produzieren durch Verzweigung oder Knospenbildung genetisch ähnliche Nachkommen und erreichen oft die Größe eines Fußballfeldes oder mehr. Die so entstandenen Nachkommen sind jedoch genetisch nicht völlig identisch. Frühere Arbeiten eines Teams unter der Leitung von Geomar-Forschenden hatten bereits gezeigt, dass sich somatische Mutationen in vegetativen Nachkommen anhäufen. Diese Mutationen entstehen auf natürliche Weise im Laufe des Lebens. Ihre Anhäufung in einem Organismus ist ein Prozess, der Ähnlichkeiten mit Tumorwachstum aufweist.

Jetzt hat ein Team unter der Leitung von Reusch, Dr. Benjamin Werner (Queen Mary University London) und Prof. Dr. Iliana Baums (Helmholtz Institut für Funktionelle Marine Biodiversität an der Universität Oldenburg, HIFMB) diesen Mutations-Akkumulationsprozess genutzt und darauf basierend eine neue molekulare Uhr entwickelt, die das Alter eines jeden Klons mit hoher Präzision bestimmen kann.

Altersrekord bei klonalem Seegras

Forschende um Reusch wandten die neue Uhr auf einen weltweiten Datensatz des weit verbreiteten Seegrases Zostera marina (Großes Seegras) an, der vom Pazifik bis zum Atlantik und Mittelmeer reicht. Besonders in Nordeuropa fand das Team Klone mit einem Alter von mehreren hundert Jahren, vergleichbar mit dem Alter großer Eichen. Der älteste identifizierte Klon war 1402 Jahre alt und stammte aus der Ostsee, aus der Zeit der Völkerwanderung. Dieser Klon erreichte dieses hohe Alter trotz einer rauen und wechselhaften Umwelt. Damit übertrifft der Seegras-Klon das Alter des Grönlandhais oder der Arktischen Islandmuschel, die nur einige hundert Jahre alt werden.

Noch viel ältere Meerespflanzen vermutet

Diese neuen Schätzungen des Alters und der Langlebigkeit klonaler Arten schließen eine wichtige Wissenslücke. Insbesondere in marinen Lebensräumen können sich viele Arten, die grundlegende Lebensräume bilden, wie Korallen oder Seegras, vegetativ vermehren, und ihre Klone können sehr groß werden. Die kontinuierliche Produktion kleiner, genetisch identischer, aber physisch vom Elternklon getrennter Sprosse oder Fragmente bedeutet, dass Alter und Größe bei diesen Arten voneinander getrennt sind.

Die neue Studie bietet nun ein Werkzeug, um diese Klone mit hoher Genauigkeit zu datieren. „Solche Daten sind wiederum Voraussetzung, um eines der langjährigen Rätsel der Evolutionsbiologie zu lösen, nämlich warum solche großen Klone trotz variabler und dynamischer Umgebungen überhaupt existieren können“, sagt Studienleiter Reusch. „Wir erwarten, dass andere Seegrasarten und ihre Klone der Gattung Posidonia (Neptungras) in Mittelmeer und vor der australischen Küste, deren Ausbreitung sich über mehr als zehn Kilometer erstrecken, noch viel höhere Alterswerte aufweisen und damit die mit Abstand ältesten Organismen der Erde sind“, ergänzt der Wissenschaftler. Diese werden die nächsten Untersuchungsobjekte.

Mit der neuen Datierungsmethode steht Forschern sowie Umweltschützern ein neues Werkzeug zur Verfügung. „Wir können diese Ansätze nun auf gefährdete Korallen anwenden, um effektivere Schutzmaßnahmen zu entwickeln, die wir angesichts der beispiellosen Hitzewellen, die die Korallenriffe bedrohen, dringend benötigen“, beschreibt Dr. Iliana Baums, Professorin für Molekularökologie am Helmholtz Institut für Funktionelle Marine Biodiversität (HIFMB) an der Universität Oldenburg.

Originalpublikation: Yu, L., Renton, J., Burian, A. et al.: A somatic genetic clock for clonal species. Nat Ecol Evol (2024). DOI: 10.1038/s41559-024-02439-z

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