Auf einer Wanderung in Südtirol machte Roman Kellenberger eine sonderbare Entdeckung: Das "schwarze Kohlröschen", das meist schwarz-purpurn und selten auch rot oder weiss blüht, war dort auf einer Alp zu fast einem Drittel als rote Variante vertreten.
Der damalige Doktorand der Universität Zürich, heute an der University of Cambridge, ging mit seinem Fachbetreuer Philipp Schlüter diesem Rätsel nach. Und liefert im Fachblatt "Nature Communications" gemeinsam mit österreichischen und deutschen Kollegen den Nachweis für eine 70 Jahre alte Theorie.
Gemeint ist die Theorie der "Überdominanz", die 1951 vom russisch-amerikanischen Evolutionsforscher Theodosius Dobzhansky präsentiert wurde. Sie besagt, dass mischerbige Pflanzen in der Natur reinerbigen Exemplaren überlegen sind. Dadurch erklärte man sich seitdem, dass in der Natur verschiedene Erscheinungsformen einer Art nebeneinander vorkommen.
Bei den besagten Orchideen waren laut Aufzeichnungen im Jahr 1997 fast alle (95 Prozent) schwarz, nur vereinzelt gab es rote oder weisse Ausreisser. Speziell auf der Seiser Alm in Südtirol trägt jedoch mittlerweile fast ein Drittel der Blumen rote Blüten und jede zehnte weisse. Diesen schleichenden Farbwechsel konnten sich die Botaniker um Kellenberger und Schlüter nur damit erklären, dass vor allem die roten Varianten aus irgendeinem Grund den schwarzen überlegen sind.
Sie fanden heraus, dass Bienen und Fliegen dort die wichtigsten Bestäuber der Orchideen sind, die man ob ihres Duftes auch "Alpenvanille" nennt. Die beiden Insektenarten zeigen sich jedoch von unterschiedlichen Farben angezogen. Während die dunklen Blüten vor allem von Bienen besucht werden und die weissen von Fliegen, sind die roten für beide attraktiv.
"Als Folge trägt die rote Farbvariante die höchste Anzahl an Samen und vermehrt sich am stärksten", so Schlüter, heute Leiter des Fachgebiets Biochemie an der Universität Hohenheim in Deutschland, gemäss einer Mitteilung vom Mittwoch.
Jürg Schönenberger von der Universität Wien und seine Mitarbeiter fanden heraus, dass Variationen in einem einzigen Gen (GrMYB1) für die Farbunterschiede verantwortlich sind. Es ist Vorlage für den Schalter (Transkriptionsfaktor), der das Farbpigment-Gen aktiviert.
Bei den schwarzen Blüten sind beide Vorlagen intakt, die eine Pflanze vom väterlichen und mütterlichen Erbgut mitbekommen hat, und es werden grosse Mengen an Farbpigmenten produziert. Weisse Blüten haben zwei "Nieten" und stellen daher keine Pigmente her. Bei mischerbigen Pflanzen mit einem funktionierenden und einem defekten Genschalter gibt es eine rote Blüte, erklärt der Wiener Forscher.