Die Evolution der C4-Pflanzen

Ist C4-Photosynthese 45-mal unabhängig voneinander entstanden?

Neben der gewöhnlichen Photosynthese (C3-Photosynthese) gibt es als weiteren Typ noch die so genannte C4-Photosynthese, die sich biochemisch und anatomisch deutlich unterscheidet. Diesem zweiten Weg folgen etwa 2-3% aller Blütenpflanzen. Sie sind breit über das System verteilt, so dass heute eine mindestens 45-malige Neuentstehung angenommen wird. C4-Photosynthese ist bei hohen Temperaturen und hoher Lichtintensität der C3-Photosynthese deutlich überlegen. Es ist aber nicht so, wie verschiedentlich behauptet wird, dass C4-Photosynthese der evolutiv fortgeschrittene Weg ist, während C3-Photosynthese und das mit ihr assoziierte Enzym Rubisco eine Fehlkonstruktion darstellen. Die gängige Vorstellung über die Entstehung der C4-Photosynthese ist die, dass die zahlreichen dafür notwendigen genetischen Voraussetzungen immer wieder konvergent neu entstanden sind. Dies ist aber in hohem Maße unwahrscheinlich. Der vorliegende Artikel bespricht die zum Verständnis der Herkunft des C4-Weges nötigen Grundlagen der Anatomie, Biochemie, Ökophysiologie und Entwicklungsbiologie und schlägt als alternatives Erklärungsmodell für die Entstehung der C4-Photosynthese vor, dass der C4-Komplex jeweils im Erbgut der Vorfahren bereits latent vorhanden war, um im Bedarfsfall aktiviert zu werden.

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