Die am schnellsten evolvierende Moosart der Welt passt sich möglicherweise nicht an den Klimawandel an.

Die weltweit älteste Moosart hat drei Massenaussterben erlebt - wird aber den Klimawandel möglicherweise nicht überleben.

Das Gattung Takakia hat die höchste Anzahl schnell-evolvierender Gene aller Moose, berichten Forscher am 9. August in Cell. Eine zehnjährige Studie über Takakia im Himalaya zeigt, dass das Moos gut an seine hochgelegene Heimat angepasst ist und eine Resistenz gegen extreme Kälte und intensive ultraviolette Strahlung aufweist. Aber egal wie schnell es seine Gene anpassen kann, stellten die Wissenschaftler fest, dass stark steigende Temperaturen in der Region mit einem Rückgang der Verbreitung des Mooses verbunden waren - einem schnelleren Rückgang als bei anderen umliegenden Moosen.

Takakia besteht nur aus zwei Moosarten. Während sie einzeln in den USA und Japan zu finden sind, kommen beide Arten nur auf dem tibetischen Plateau im Himalaya gemeinsam vor. Die beiden Arten sind anders als jede andere Pflanze auf der Welt. Der evolutionäre Zweig, der Takakia enthält, hat sich vor rund 390 Millionen Jahren von anderen Laubmoosen, Lebermoosen und Hornmoosen abgespalten.

"Die evolutionäre Stellung von Takakia bei Pflanzen ist vergleichbar mit der des Schnabeltiers bei Säugetieren", sagt Yikun He, ein Pflanzengenetiker an der Capital Normal University in Peking. Genauso wie das Schnabeltier viele seltsame Merkmale hat, die nicht ganz säugetierhaft sind - wie das Legen von Eiern und einen Schnabel - hat Takakia eine Vielzahl von Merkmalen, die es nicht ganz wie andere Pflanzen erscheinen lassen, wie federartige Blätter und das Fehlen von Poren zur Steuerung des Sauerstoff- und Kohlendioxidflusses.

"Es sieht sehr unterschiedlich aus im Vergleich zu anderen Moosen", sagt Ralf Reski, ein Pflanzenbiotechnologe an der Universität Freiburg in Deutschland. "Es war lange Zeit unklar, ob es überhaupt ein Moos ist."

Um mehr über das geheimnisvolle Takakia zu erfahren, richteten Reski, He und ihre Kollegen eine Langzeitstudie auf dem tibetischen Plateau ein, mehr als 4.000 Meter über dem Meeresspiegel.

In 11 Jahren sammelten die Forscher Proben, untersuchten Genome, sammelten Daten zur umgebenden Ökosystem und verglichen moderne Probeobjekte mit Fossilien von vor 165 Millionen Jahren. Das Team musste auch mehrere Studenten aufgrund von Höhenkrankheit evakuieren. Die Feldstellen waren nur im August und September zugänglich und selbst dann, sagt He, "ist das Klima unberechenbar und an einem Tag kann es Frühling, Sommer, Herbst und Winter erleben."

Die Menschen hatten es vielleicht schwer, aber das Moos fühlte sich in seiner hochgelegenen Heimat wohl. Das liegt zum Teil an seinen Genen. Während Takakia ein Genom hat, dessen Länge für ein Laubmoos durchschnittlich ist - etwas mehr als 27.400 Gene - hat es die größte bekannte Anzahl schnell-evolvierender Gene aller Moose, Lebermoose oder Hornmoose, fanden die Forscher heraus.

Takakia benötigte diese Schnelligkeit, als vor 65 Millionen Jahren der Himalaya zu wachsen begann. Als sich die Berge gen Himmel streckten, waren die Moose auf ihnen niedrigeren Temperaturen und höherer Ultraviolettstrahlung ausgesetzt. Sie mussten sich anpassen. Und Takakia tat genau das.

Die neue Studie zeigte die Fähigkeit des Mooses, solare Strahlung zu widerstehen. Als die Forscher Takakia einer hohen Menge an UV-Licht aussetzten, blieb es unversehrt, während vergleichbare Moose bereits innerhalb von 72 Stunden starben. Das widerstandsfähige Moos produziert "hohe Mengen an Metaboliten wie Flavonoide und mehrfach ungesättigte Fettsäuren, um sich vor Strahlung zu schützen", sagt Reski. Zudem verfügt es über Gene, die eine effizientere DNA-Reparatur ermöglichen - einen essentiellen Schutz gegen schädliche Strahlen.

Takakia hat sich auch an die extreme Kälte angepasst. Es kann während acht Monaten des Jahres in Winterruhe gehen, während es unter Schnee liegt, und erledigt sein gesamtes Wachstum und seine Fortpflanzung, sagt He, "in einem kostbaren dreibis viermonatigen Zeitfenster mit Licht".

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All diese Merkmale haben sich zwischen vor etwa 50 Millionen Jahren und der Gegenwart entwickelt, zeigte die Studie, ohne dass das äußere Erscheinungsbild des Mooses im Vergleich zu Fossilien von vor etwa 165 Millionen Jahren verändert wurde.

Doch diese vergleichsweise rasche Evolution scheint dem Moos nicht schnell genug zu helfen, sich an den Klimawandel anzupassen (SN: 3/10/22).

Während der 11 Jahre der Studie dokumentierten Reski, He und ihre Kollegen eine durchschnittliche Temperaturerhöhung von etwa vier Zehntel Grad Celsius in der Region. Gleichzeitig verringerte sich die Bedeckung von Takakia in ihrer Stichprobenpopulation um durchschnittlich 1,6 Prozent pro Jahr - schneller als bei vier anderen lokalen Moosen.

Die Forscher prognostizieren, dass bis zum Ende des 21. Jahrhunderts geeignete Bedingungen für Takakia nur noch auf 1.000 bis 1.500 Quadratkilometer weltweit beschränkt sein werden. Zu diesem Zeitpunkt könnte das weltweit älteste Moos laut den Forschern bereits ausgestorben sein.

Andere sind optimistischer hinsichtlich des Schicksals dieses robusten kleinen Mooses. Es gibt Populationen an anderen Orten, sagt der Evolutionsbiologe S. Blair Hedges. Daher hofft er, dass das Moos es anderswo schaffen kann, auch wenn das tibetische Plateau irgendwann takaki-frei sein sollte.

What’s more, “it’s fantastic to see all these different things known about a single [genus], from the fossil record all the way up to the complete genome,” says Hedges, of Temple University in Philadelphia.

In the meantime, He, Reski and their colleagues are cultivating Takakia populations and transplanting them to other regions in Tibet in the hopes of giving old moss a new lease on life. “Takakia saw the dinosaurs come and go. It saw us humans coming,” Reski says. “Now we can learn something about resilience and extinction from this tiny moss.”

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