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Jun 13, 2023

Marjorie Weber erforscht Pflanzen

Die Evolutionsökologin Marjorie Weber ist fasziniert vom Reichtum des Lebens auf der Erde

Die Evolutionsökologin Marjorie Weber ist fasziniert vom Reichtum des Lebens auf der Erde.

M. Weber

Von Meghan Rosen

vor 3 Stunden

Ein Spitzenteam aus Arthropoden-Leibwächtern verteidigt möglicherweise den Kirschbaum in Ihrem Garten oder den Ahorn auf der anderen Straßenseite.

Milben schützen Pflanzen, indem sie sich wie grasende Schafherden verhalten und die Pilze fressen, die über die Blätter kriechen. Und Ameisen patrouillieren in den Zweigen, bereit, hungrige Raupen – oder sogar Elefanten – zu beißen oder zu stechen. Als Gegenleistung für den Schutz bieten Pflanzen Nahrung und Wohnraum.

Diese Art der Zusammenarbeit habe sich immer wieder weiterentwickelt, sagt Marjorie Weber, Evolutionsökologin an der University of Michigan in Ann Arbor. Pflanzen-Leibwächter seien überall, sagt sie, aber die meisten Leute merken es nicht einmal.

Weber sagt, sie fühle sich seit langem zu „bizarren, interessanten und unterschätzten Arten“ hingezogen. Als Kind mochte sie Pummelchen, Regenwürmer, Käfer und Spinnen. Doch Weber ist nicht nur von einzelnen Käfern fasziniert, sondern auch vom Reichtum des Lebens auf der Erde. Wie ist diese große Artenvielfalt entstanden? Fangen Sie an, über Artenvielfalt zu sprechen, und Weber sprudelt mit Fragen: Warum gibt es bei uns so viele verschiedene Arten von Blumen? Warum gibt es Millionen Insektenarten und relativ wenige Haiarten? Warum blühte ein Zweig des Baumes des Lebens, während ein anderer verdorrte? „Ich interessiere mich einfach sehr für diese großen biologischen Geheimnisse“, sagt sie.

Ihr Büro an der Universität sieht so aus, wie man es sich für jemanden vorstellen kann, der so von der Natur fasziniert ist. Eine Fiedelfeige ragt über ihrem Schreibtisch empor, und vor dem Fenster drängen sich Topfpflanzen. Wissenschaftliche Kunst schmückt die Wände: ein hängender Druck der Evolutionsgeschichte blühender Pflanzen, ein vergrößertes Bild einer schimmernden Orchideenbiene und eine Illustration von Charles Darwin, aus dessen Bart seine berühmten Finken hervorlugen.

Seit Darwins Zeiten haben sich Wissenschaftler, die untersuchen, was die Evolution antreibt, hauptsächlich auf antagonistische Interaktionen zwischen Arten konzentriert, etwa auf den Wettstreit der Finken um Samen und auf das Wettrüsten zwischen Raubtieren und Beutetieren. Die Rolle der Kooperation in der Evolution wurde nicht immer ernst genommen, „hauptsächlich, weil sie als eher weibliche Perspektive betrachtet wurde“, sagt Weber.

Webers Labor konzentriert sich darauf, wie Zusammenarbeit Evolution und Biodiversität vorantreibt. Sie verbringt ihre Zeit auf dem Feld, im Gewächshaus und im Labor, wo sie die Interaktionen zwischen Pflanzen und Arthropoden dokumentiert und Computertechniken zur Analyse evolutionärer Muster einsetzt.

Weber ist vielleicht am besten für ihre Arbeit über extraflorale Nektarien bekannt. Diese mit Nektar gefüllten Knöchel ragen aus den Blättern und Stängeln mancher Pflanzen hervor und lassen zuckerhaltige Snacks austreten, die Ameisen dazu verleiten, in der Nähe zu bleiben und Angriffe abzuwehren. Weber untersuchte extraflorale Nektarien in modernen Gefäßpflanzen und rekonstruierte dann die Entwicklung des Merkmals bei alten Pflanzenarten. Sie entdeckte, dass dieses Merkmal ein Rezept für evolutionären Erfolg war. Sobald sich die süßen Strukturen in einem Zweig des Pflanzenstammbaums entwickelten, sammelten sich in diesem Zweig schnell weitere Arten an. Dies deutet darauf hin, dass die Möglichkeit, Nektar gegen Insektenschutz einzutauschen, die Pflanzen tatsächlich zur Diversifizierung anspornte.

„Das ist nicht das, was die Leute erwartet haben“, sagt Judith Bronstein, Evolutionsökologin an der University of Arizona in Tucson. Wissenschaftler könnten annehmen, dass eine solche Anpassung einer bestimmten Pflanze zum Überleben und zum Wachstum ihrer Population verhelfen würde, aber sie wissen nicht, warum sich die Zahl der Pflanzenarten vervielfachen würde. „Irgendwie führt der Besitz extrafloraler Nektarien zu einer Diversifizierung“, sagt sie. „Und das ist ein fantastischer Weg für zukünftige Forschung.“

Webers Arbeit zeichnet sich dadurch aus, dass sie in der Lage ist, wissenschaftliche Fäden zusammenzuführen und sie zu etwas „völlig Neuem und völlig anderem“ zu verflechten, sagt Bronstein. „Damit sind Sie Vorreiter auf unserem Gebiet.“

Auch andernorts ist Weber Vorreiter. Im Jahr 2018 war sie Mitbegründerin von Project Biodiversify, einem Programm, das den Biologieunterricht nicht nur präzise und überzeugend, sondern auch „so gerecht und inklusiv wie möglich“ gestalten soll, sagt Weber.

Weber sah sich in ihrer Jugend nicht als Wissenschaftlerin. Als Studentin, die in Grosse Pointe, Michigan, aufwuchs, sah sie keine Beispiele von Wissenschaftlerinnen und sie dachte nie darüber nach, Naturwissenschaften als Karriereoption in Betracht zu ziehen. Ein Biologiekurs mit der Spinnenforscherin Greta Binford am Lewis & Clark College in Portland, Oregon, veränderte alles. „Zu wissen, dass das ein Job ist und ihr dabei zuzusehen, war einfach unglaublich lebensbestimmend für mich“, sagt Weber. Binford ließ Weber in ihrem Labor arbeiten und braune Einsiedlerspinnen untersuchen. Sie förderte Webers Interessen und „gab sich alle Mühe, mich davon zu überzeugen, dass ich schlau genug war und das schaffen könnte“, sagt sie.

Jahre später, nachdem Weber ein eigenes Labor hatte, beschlossen sie und ihre Kollegen zu untersuchen, wie gut Biologielehrbücher an Hochschulen eine vielfältige Gruppe von Wissenschaftlern repräsentierten. Die im Jahr 2020 veröffentlichten Ergebnisse verdeutlichten das starke demografische Missverhältnis zwischen Wissenschaftlern, die in Lehrbüchern vorgestellt werden (hauptsächlich weiße Männer), und den Schülern, die sie verwenden. Webers Team arbeitet daran, diese Lücke zu schließen, indem es Ressourcen für Lehrer entwickelt, die eine vielfältige Gruppe von Vorbildern in der Biologie hervorheben.

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Weber möchte Schüler dazu inspirieren, mehr darüber zu erfahren, wie die Welt funktioniert. Sie ist eine „fantastische Beraterin“, sagt der Ökologe Eric LoPresti von der University of South Carolina in Columbia, ein ehemaliger Postdoktorand in Webers Labor. Sie baue eine unterstützende Gemeinschaft auf und sorge dafür, dass sich jeder einbezogen fühle, sagt er. Es ist eine Kultur, die LoPresti in seinem eigenen Labor nachzuahmen versucht hat.

Webers Rat an junge Leute lautet: Schauen Sie sich um und achten Sie darauf, was Ihre Begeisterung auslöst – vielleicht entdecken Sie eine neugierig aussehende Gruppe von Ameisen, die einen Baum auf und ab marschieren. „Das ist es, was es wirklich bedeutet, Wissenschaftler zu sein“, sagt Weber. „Verfolgen Sie diese Gefühle der Ehrfurcht und stellen Sie mit offenen Augen Fragen über die Welt.“

Marjorie Weber ist eine der diesjährigen SN 10: Scientists to Watch, unserer Liste von 10 Wissenschaftlern am Anfang und in der Mitte ihrer Karriere, die außergewöhnliche Beiträge auf ihrem Gebiet leisten. Die vollständige Liste werden wir im Laufe des Jahres 2023 veröffentlichen.

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MG Weber und AA Agrawal. Abwehrmutualismen fördern die Diversifizierung der Pflanzen. Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften. Bd. 111, 27. Oktober 2014, S. 1. 16442. doi: 10.1073/pnas.1413253111.

S. Wood et al. Ein Wissenschaftler wie ich: Die demografische Analyse von Biologielehrbüchern zeigt sowohl Fortschritte als auch langfristige Verzögerungen. Proceedings of the Royal Society B. Bd. 287, 24. Juni 2020, S. 20200877. doi: 10.1098/rspb.2020.0877.

Meghan Rosen ist Mitarbeiterin und berichtet für Science News über die Biowissenschaften. Sie erwarb einen Ph.D. in Biochemie und Molekularbiologie mit Schwerpunkt Biotechnologie an der University of California, Davis, und absolvierte später das Wissenschaftskommunikationsprogramm an der UC Santa Cruz.

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