In Japan heeft een team onder leiding van botanicus Kenji Suetsugu decennia aan kennis over plantenbiologie op zijn kop gezet door soorten te bestuderen die het proces van fotosynthese volledig hebben verlaten. Deze mycoheterotrofe planten zijn voor hun koolstof- en voedingsstoffenvoorziening volledig afhankelijk van schimmels in de bodem, een evolutionaire strategie die breekt met de klassieke principes van de plantkunde.
Het werk van Suetsugu, gepubliceerd in Science, heeft de algemene kennis over deze groep vergroot door bewijs te leveren voor nieuwe soorten, overlevingswijzen en voortplantingsmechanismen die zowel specialisten als de internationale wetenschappelijke gemeenschap intrigeren.
Suetsugu’s roeping ontstond in zijn kindertijd, toen hij de Monotropastrum humile ontdekte, een “spookbloem” met doorschijnende bloemblaadjes die afwijkt van het gebruikelijke uiterlijk van planten. Die eerste verbazing bracht hem op het pad van de plantkunde, eerst aan de Universiteit van Kyoto en sinds 2014 aan de Universiteit van Kobe, waar hij in 2022 de jongste hoogleraar van de Faculteit der Wetenschappen werd.
Deze soorten, bekend als mycoheterotrofe planten, vertegenwoordigen extreme gevallen van specialisatie en aanpassing in de plantenwereld. Omdat ze volledig afhankelijk zijn van schimmels voor hun voedingsstoffen en het vermogen tot fotosynthese hebben verloren, dagen mycoheterotrofe planten de traditionele modellen van plantenvoeding uit.
Zijn onderzoek biedt een beter inzicht in de biologische diversiteit en laat zien hoe evolutie kan leiden tot zeer gespecialiseerde levensvormen die kunnen overleven in complexe of slecht verlichte omgevingen.
Belangrijkste ontdekkingen: planten die de regels tarten
Het werk van Kenji Suetsugu heeft het mogelijk gemaakt om unieke soorten te identificeren en te beschrijven die de complexiteit en zeldzaamheid van mycoheterotrofie in Japan illustreren. Hieronder volgen enkele van de meest emblematische gevallen die de diversiteit, aanpassingen en uitdagingen van deze buitengewone planten illustreren:
1. Monotropastrum kirishimense: een ernstig bedreigde orchidee
De Monotropastrum kirishimense, een ernstig bedreigde orchidee, illustreert de kwetsbaarheid van deze soorten (Met dank aan Monotropastrum kirishimense (Ericaceae), een nieuwe mycoheterotrofe plant uit Japan op basis van veelzijdig bewijs, gepubliceerd in Science)
De Monotropastrum kirishimense is een orchidee met roze bloemblaadjes die in 2022 werd geïdentificeerd na twintig jaar onderzoek onder leiding van Suetsugu.
Deze soort komt alleen voor in het westen van Japan en telt slechts tien bekende populaties, elk met minder dan twintig exemplaren, waardoor hij ernstig met uitsterven wordt bedreigd.
De ontdekking ervan benadrukt de kwetsbaarheid van uiterst zeldzame soorten en de urgentie van op maat gemaakte instandhoudingsstrategieën.
2. Spiranthes hachijoensis: de waarde van burgerwetenschap
Dankzij de samenwerking tussen wetenschappers en amateurs kon Spiranthes hachijoensis worden geïdentificeerd als een nieuwe soort in Japan (met dank aan piranthes hachijoensis (Orchidaceae), een nieuwe soort binnen het S. sinensis-soortencomplex in Japan, op basis van morfologisch, fylogenetisch en ecologisch bewijs, gepubliceerd in Science).
De identificatie van de Spiranthes hachijoensis is een voorbeeld van samenwerking tussen experts en amateurs.
Na tien jaar onderzoek en dankzij de zeer nauwkeurige observaties en foto’s van de gepensioneerde professor Masayuki Ishibashi kon deze soort worden onderscheiden van verwante soorten en werd een nieuw lid aan de Japanse flora toegevoegd.
3. Thismia kobensis: herontdekking van een zogenaamd uitgestorven soort
De herontdekking van Thismia kobensis betwist de in 1999 uitgeroepen uitsterving. (Met dank aan Rediscovery of the presumably extinct fairy lantern Thismia kobensis (Thismiaceae) in Hyogo Prefecture, Japan, with discussions on its taxonomy, evolutionary history, and conservation, Phytotaxa , gepubliceerd in Science)
De Thismia kobensis werd als uitgestorven beschouwd na de vernietiging van zijn habitat in 1999, maar in 2021 slaagde een amateur-botanicus erin om hem dertig kilometer van de oorspronkelijke locatie te herontdekken.
Deze onverwachte terugkeer illustreert het belang van volhardend onderzoek en monitoring door de gemeenschap om verborgen soorten met ondergrondse levenscycli op te sporen.
4. Stigmatodactylus sikokianus: zelfbevruchting als overlevingsmechanisme
De Stigmatodactylus sikokianus gebruikt zelfbevruchting als strategie om zijn voortbestaan te verzekeren. (Dactyliform appendage contributes to delayed selfing in the diminutive orchid Stigmatodactylus sikokianus, Plants People Planet , gepubliceerd in Science)
De kleine orchidee Stigmatodactylus sikokianus valt op door een back-upmechanisme dat de bestuiving verzekert. In het begin blijft de bloem open om bestuivers de kans te geven.
Na verloop van tijd verwelkt het stigma (vrouwelijk orgaan) echter en komt een vingerachtig aanhangsel in contact met het mannelijke orgaan van de bloem, waardoor het stuifmeel de eierstok kan bereiken en de bevruchting kan worden voltooid.
Deze strategie garandeert de voortplanting, zelfs wanneer er weinig bestuivers zijn.
5. Relictithismia kimotsukiensis: een nieuw geslacht in de Japanse flora
De ontdekking van Relictithismia kimotsukiensis is het eerste nieuwe geslacht van vaatplanten in Japan sinds 1930 (EFE).
In 2022 werd tijdens een botanische expeditie Relictithismia kimotsukiensis ontdekt, het eerste nieuwe geslacht van vaatplanten dat sinds 1930 in Japan is gevonden.
Met slechts vijf bekende exemplaren is het een symbool van de kwetsbaarheid en de weinig onderzochte diversiteit van ecosystemen.
De vondst werd door ecologisch adviseur Yasunori Nakamura als “bijna wonderbaarlijk” omschreven.
6. Oreorchis patens: adaptieve veelzijdigheid
De Oreorchis patens wisselt tussen fotosynthese en opname van voedingsstoffen via schimmels (Met dank aan de studie Subterranean morphology underpins the degree of mycoheterotrophy, mycorrhizal associations, and plant vigor in a green orchid Oreorchis patens”, The Plant Journal, gepubliceerd in Science)
De Oreorchis patens toont het vermogen van bepaalde soorten om te wisselen tussen fotosynthese en opname van voedingsstoffen via schimmels.
Hij kan overleven door uitsluitend energie te halen uit fotosynthese of, onder de juiste omstandigheden, wortels vormen die zich kunnen verbinden met schimmels en krachtiger kunnen groeien, wat de evolutionaire flexibiliteit van deze planten aantoont.
Verder dan de ontdekkingen: uitdagingen en prognoses
De vooruitgang in de kennis over mycoheterotrofe planten heeft een onvermoede diversiteit en complexe evolutionaire strategieën aan het licht gebracht, maar heeft ook de enorme uitdagingen van hun studie en behoud aangetoond.
Veel van deze soorten hebben zeer kleine populaties en doorlopen hun levenscyclus grotendeels ondergronds, wat het moeilijk maakt om ze te monitoren en te beschermen. Het verlies van habitats, stedelijke ontwikkeling en klimaatverandering vormen nieuwe bedreigingen voor hun voortbestaan.
Een ander belangrijk aspect is de integratie van amateurwetenschappers en externe medewerkers in de onderzoeksprocessen. Deze openheid is van fundamenteel belang geweest voor het uitbreiden van de veldwaarnemingen en het bevestigen van belangrijke bevindingen, en heeft bovendien een multidisciplinaire benadering tussen taxonomie, moleculaire biologie en ecologie mogelijk gemaakt.
Tegelijkertijd boekt het team van Suetsugu vooruitgang in het onderzoek naar de ondergrondse netwerken van wortels en schimmels die het leven van deze planten ondersteunen. Het belangrijkste doel is het identificeren van de biochemische principes die de overgang naar volledige mycoheterotrofie regelen en te begrijpen hoe verschillende soorten onafhankelijk van elkaar zijn geëvolueerd naar een totale afhankelijkheid van de schimmel en het verlies van fotosynthese.
Het enthousiasme van Kenji Suetsugu en de groeiende betrokkenheid van de gemeenschap beloven nieuwe ontdekkingen en antwoorden op een van de meest unieke plantenraadsels in de natuur. Ondertussen blijven het behoud van deze kwetsbare habitats en de verspreiding van kennis prioriteiten om de toekomst van de “spookbloemen” en andere uitzonderlijke soorten veilig te stellen.
