Aus dem Wasser Algen und Moose adaptieren zum Leben an Land

Der Übergang vom Wasser an Land war ein evolutionärer Meilenstein für die frühen Landpflanzen und ebnete den Weg für Tiere und schließlich auch für den Menschen. Trotz seiner Bedeutung ist wenig darüber bekannt, wie dieser Schritt zustande kam. Um diese Forschungslücke zu schließen, untersuchen wir drei Leitartengruppen früher Landpflanzen: streptophytische Grünalgen, Lebermoose und Laubmoose. Die ausgewählten Arten eignen sich ideal als Modelle, um die Anpassungen und Bedürfnisse an das Leben auf trockenem Boden zu erforschen, da sie unterschiedliche Fähigkeiten zur Austrocknungstoleranz aufweisen. Darüber hinaus reicht die Komplexität dieser Organismen von einfachen Fäden bis hin zu vielzelligen, dreidimensionalen Strukturen. Sie sind auf verschiedenen Ebenen an ihren Lebensraum angepasst, beispielsweise in ihren Geweben, Zellen, Grenzflächen und der Zellwand. Zudem zeigen diese Organismen komplexe Lebenszyklen mit vegetativen Stadien oder permanenten Sporen mit einer starren Zellwand. Um die Anpassungen zu verstehen, die zur Entstehung des pflanzlichen Lebens an Land führten, benötigen wir ein tiefgreifendes Verständnis der verschiedenen Lebensformen dieser Pionierarten von der Mikro- bis zur Nanoebene und ihrer physiologischen Reaktionen auf Austrocknung. Zentrale Forschungsfragen dieses Projekts sind: Wie sind die äußeren Oberflächen und Zellwände von Algen und frühen Landpflanzen an Austrocknung angepasst? Wie ist die Interaktion des äußeren Zytoplasmas mit der Zellwand bei Wasserverlust organisiert, und welche Imprägnierungsstrategien lassen sich in vegetativen Stadien oder Sporen früher Landpflanzen beobachten? Welche Vor- und Nachteile birgt die Vielzelligkeit während der Austrocknung? Wir gehen diese grundlegenden Forschungsfragen mit innovativen, multidisziplinären Ansätzen aus verschiedenen Perspektiven an, um wesentliche Erkenntnisse über die biochemischen und biophysikalischen Anpassungen der äußeren Schichten zu gewinnen, die Pflanzenzellen vor Austrocknung schützen. Ein Konsortium aus vier Forschungsgruppen mit unterschiedlichen Expertisen der Universität Innsbruck, der BOKU, der Universität Wien und der Universität Salzburg wird eng zusammenarbeiten, um diese vielfältigen und dringlichen Forschungsfragen zu untersuchen.