Evolution komplexer Algen und der Übergang von Grünalgen zu terrestrischen Pflanzen – Molekulare und phylogenetische Charakterisierung der Gene des Primärstoffwechsels in Haptophyten und Streptophyten

Die Duplikation der nukleär kodierten GapA korreliert mit dem Übergang von den Grünalgen zu den Landpflanzen. Die entstandene GapB erwarb eine charakteristische C-terminale Extension mit regulatorischer Funktion, die eine zweifelsfreie Identifizierung ermöglicht. Es wurden GapA und GapB-Sequenzen der einzelligen Grünalge Mesostigma viride etabliert, deren evolutive Stellung bisher höchst umstritten war. Die Präsenz der GapB und die phylogenetische Analyse beider Gene dokumentiert eindeutig, dass Mesostigma basal zu den Charophyceae und Landpflanzen abzweigt und so der primitivste Streptophyt ist. Darüber hinaus zeigen die Intronpositionen von allen verfügbaren GAPDH-Sequenzen (GapA, B, C und Cp) aus Grünalgen und Landpflanzen einen hohen Konservierungsgrad und lassen sich z.T. sogar bis zu den Chlorophyceae zurückverfolgen. Im zweiten Teil der Arbeit wurden anhand von nukleär kodierten Genen des Primärstoffwechsels die Verwandtschaftsbeziehungen der Haptophyta, Heterokontophyta, Cryptophyta und Dinophyta, deren Plastiden auf sekundäre Endosymbiosen von Rotalgen zurückgeführt werden, untersucht. Die Phylogenien mehrerer Gene für den plastidären Calvin-Zyklus (z.B. SBP, FBP, GAPDH) zeigen eindeutig die Monophylie der entsprechenden Sequenzen. Zusammen mit der überraschenden Entdeckung einer „grünen“ Phosphoribulokinase in diesen Algenabteilungen legen diese unabhängigen molekularen Marker einen gemeinsamen Ursprung der komplexen roten Plastiden durch eine einzige sekundäre Endosymbiose nahe. Im Gegensatz dazu lassen die phylogenetischen Analysen der Gene für die cytosolische Glykolyse keine gemeinsame evolutive Vergangenheit der Wirtszellen von Algen mit komplexen Rhodoplasten erkennen. Ein evolutives Szenario, welches die Daten plastidärer Marker mit denen der Wirtszelle plausibel in Einklang bringt, beinhaltet tertiäre Endosymbiosen, bei denen eine Alge mit sekundär erworbenem Plastiden von einer eukaryotischen Wirtszelle aufgenommen und zum tertiären Plastiden reduziert wurde.