26. Mrz 2003 12:29
Wer kennt außer Botanikern schon Lignin? An Fossilien zeigt sich jetzt, welche entscheidende Rolle der Stoff für die Entwicklung allen Lebens außerhalb des Wassers gespielt haben muss.
«Es ist möglich, dass eine vorteilhafte Mutation, die zur Fähigkeit der Lignineinlagerung in die Zellwand führte, ein kritisches Stadium in der Evolution des irdischen Kohlenstoff- und Sauerstoffzyklus' eingeleitet hat», sagt George Cody von der Carnegie Institution of Washington. Evolutionsbiologen bezeichnen solche Veränderungen des Erbgutes und einer Eigenschaft (also in 'Genotyp' und 'Phänotyp'), die schon auftauchen, bevor sie irgend einen Sinn haben, als Präadaption.Lignin ist ein Polymer aus aromatischen Alkohol-Bausteinen. Erst diese fest geknüpften Netzwerke verleihen Holz seine endgültige Stabilität. Paläobotaniker sind sich daher einig, dass Lignin bei der Entwicklung großer Landpflanzen eine wichtige Rolle gespielt hat.
Mit dem Farn Asteroxylon studierten George Cody und seine Kollegen nun eine der ersten Landpflanzen überhaupt. Fossilien dieser Pflanze finden sich im Rhynie Chert, einer Gesteinsformation im Nordosten Schottlands. Dort sind die Überreste eines vollständiges terrestrisches Ökosystem aus dem frühen Devon erhalten.
Die Forscher polierten Gesteinsoberflächen, an denen Asteroxylon-Fossilien zu sehen waren, ätzten sie mit Flusssäure an und trugen ein zähes Gel auf. Nach dem Trocknen zogen sie das Gel wieder ab. Ähnlich, wie beim Abziehen eines Pflasters von der Haut einige Haare mit ausgerissen werden, blieben nun organische Bestandteile des Fossils an dem Gel hängen, ohne ihre räumliche Lage relativ zueinander zu verändern. Die chemische Zusammensetzung der «Abzüge» wurde dann mit Hilfe eines Raster-Röntgenmikroskops analysiert. Die auf diese Weise identifizierten Strukturen lassen aus Sicht der Forscher nur eine Schlussfolgerung zu:«Unsere Befunde können wirklich nicht anders erklärt werden: Diese Pflanze besaß zu Lebzeiten zwei strukturelle Biopolymere in ihrer Zellwand», sagt Cody. «Die Unterschiede in den Spektren sprechen dafür, dass eine Region der Zellen mehr Lignin enthielt als die andere. Dies stimmt mit dem überein, was wir heute bei modernen Pflanzen sehen.»
Lignin scheint also der Schlüsselstoff schlechthin für die Besiedlung des Landes durch Pflanzen – und damit auch für die nachfolgenden Tiere – zu sein.
Cody und seine Kollegen glauben, dass die von ihnen eingesetzte Technik zahlreiche weitere Anwendungen finden könnte - von der Suche nach Erdöl-Lagerstätten bis zur Analyse organischer Einschlüsse in Meteoriten. (nz/jkm)
