Aspekte der Evolution der Algen

Die ersten Lebewesen der Erde waren Bakterien (und Archaeer, eine heute eher seltene, noch wenig erforschte bakterienähnliche Abteilung, die sich jedoch deutlich sowohl von den Bakterien als auch von den Eukaryoten (Pflanzen, Tiere, Pilze) unterscheidet). Diese Organismen lebten im Meer und deckten ihren Energiebedarf aus chemischen Reaktionen mit Schwefelwasserstoff oder auch Wasserstoff (die Erdatmosphäre war damals noch sauerstofffrei). Verwandte von ihnen existieren heute noch in den „Schwarzen Rauchern“ an den mittelozeanischen Rücken.

Bald entstanden die ersten Cyanobakterien („Blaualgen“), die mithilfe des Pigments Chlorophyll a Photosynthese betreiben konnten (erste Nachweise für Cyanobakterien („Blaualgen“) schon vor 3,5 Milliarden Jahren, für echte Algen vor 2,2 Milliarden Jahren; über die ersten Schritte der Evolution der Bakterien und Einzeller ist wegen des Fehlens von Fossilien allerdings nur recht wenig bekannt). Die Cyanobakterien setzten Sauerstoff in die Erdatmospäre frei, woraufhin sich nicht nur erstmals tierisches Leben entwickeln konnte, sondern auch die Ozonschicht bildete, die die UV-Strahlung der Sonne abhält, so dass auch das Leben an Land möglich wurde.

Ein sehr wichtiger Schritt in der Entwicklung des Lebens war nach über einer Milliarde Jahren(!) Evolution die Entstehung der ersten eukaryotischen Zellen. Diese besaßen eine schützende Zellwand und wiesen einen Zellkern auf, in dem sich die Chromosomen mit der genetischen Information befanden, was die Zellteilung und die Vererbung effektiver machte. Außerdem entwickelten sie die Fähigkeit zur geschlechtlichen Fortpflanzung unter Vermischung der Gene der Eltern, was die Evolution entscheidend beschleunigte. Der Stoffwechsel und Aufbau der Zellen sowie die Mechanismen der Zellteilung und der Vererbung wurden während der Evolution der Pflanzen und Tiere kaum mehr verändert, während es unter den Einzellern noch verschiedene Gruppen mit etwas abweichenden Mechanismen gibt. Das zeigt, dass diese Mechanismen schon zur Zeit der Entstehung der mehrzelligen Tiere und Pflanzen soweit optimiert waren, dass danach kaum mehr etwas verbessert werden konnte.

Die ersten, einfachen, amöbenähnlichen eukaryotischen Zellen machten einen weiteren entscheidenden Schritt vorwärts durch eine Endosymbiose mit einem einfachen Aerobacterium, das von der eukaryotischen Wirtszelle aufgenommen, aber nicht verdaut wurde, sondern in Symbiose mit ihm weiterlebte und als Zellorganell eine entscheidende Rolle im Stoffwechsel der Wirtszelle übernahm: das Mitochondrium, das sozusagen die Energiefabrik der Zelle darstellt und unter Verbrauch von Sauerstoff aus Zuckerstoffen den universellen Energieträger der Zellen, ATP, herstellt und auch andere wichtige Stoffwechselprozesse ausübt. Mitochondrien gibt es in allen eurkaryotischen Zellen aller Pflanzen, Tiere und Pilze (mit Ausnahme weniger Amöbenformen, die also ein mehr oder weniger unverändertes Relikt aus der Zeit vor der Entstehung dieser Endosymbiose darstellen). Die Endosymbiose, bei der die Mitochondrien entstanden, fand ganz am Anfang der Entstehung der Eukaryoten statt und ermöglichte deren Erfolgszug im Lauf der Evolution.

Bald kam es zu einer zweiten Endosymbiose, diesmal zwischen einer amöbenartigen eukaryotischen Zelle und einem (mittels der Pigmente Chlorophyll a und diverser Phycobiline) Photosynthese betreibenden Cyanobakterium, das in der Wirtszelle zum Zellorganell des Chloroplasten wurde. So entstanden die ersten Pflanzen, zunächst als einfache Algen. Dabei entwickelte sich eine derartige Endosymbiose nicht einmal, sondern mehrere Male: Die Chloroplasten der Grünalgen (und Höheren Pflanzen) sind aus anderen Cyanobakterien entstanden als die der Rotalgen und der Braunalgen. Die Grünalgen entwickelten als zweites Pigment das Chlorophyll b, besitzen aber keine Phycobiline. Die Rotalgen entsprechen in ihrem Pigmentsortiment den heutigen Cyanobakterien. Sie verbreiteten sich vor allem in den Bereichen, in denen die Grünalgen nicht existieren konnten, nämlich in größeren Meerestiefen. Schließlich kam es zu einer weiteren Endosymbiose, bei der eine Rotalge von einer Wirtzelle aufgenommen wurde; so entstanden die Braunalgen, die Kieselalgen und die Goldalgen, deren Chloroplasten drei bzw. vier Zellmembranen besitzen; es handelt sich bei ihnen also um die allein übriggebliebenen Chloroplasten einer im ganzen aufgenommenen Algenzelle (umgeben von den zwei üblichen Chloroplastenmembranen und der ehemaligen Rotalgen-Zellmembran). Diese Gruppen entwickelten zusätzlich die Pigmente Chlorophyll c und braune Fucoxanthine.

zurück: Algen

Zum Weiterlesen:

Zum Inhaltsverzeichnis

Schreibe einen Kommentar