De nieuwe orde

De indeling van planten in geslachten en families verandert in sneltreinvaart door DNA-onderzoek. In de Leidse Hortus betekent het: verplanten van het ene systeemvak naar het andere.

LINNAEUS KIJKT met verbazing naar de veranderingen in de systeemtuin van de Leidse Hortus. De Zweedse botanicus legde in 1753 de basis voor de indeling van het plantenrijk, met een systeem gebaseerd op aantallen meeldraden en stampers. Vanaf zijn stenen sokkel ziet hij nu de veranderingen in de Leidse systeemtuin, een lange, smalle tuin met 33 plantenbedden.

``Hoe verwanter de planten zijn, hoe dichter ze bij elkaar staan'', wijst collectiebeheerder dr. Gerda van Uffelen. ``Planten van dezelfde familie of orde staan in hetzelfde bed. De primitiefste planten staan voorin en de hoogst ontwikkelde soorten, uit de composietenfamilie, helemaal achterin de tuin.'' De magnolia's tot voor kort beschouwd als nogal primitief zijn op grond van nieuwe inzichten naar het midden van de systeemtuin gepromoveerd. Pompoen en komkommer staan gebroederlijk naast beuk en eik. De primitiefste bloemplant blijkt niet de waterlelie te zijn, maar de Amborella trichopoda, een obscuur struikje uit Nieuw-Caledonië, dat in Leiden nog niet gesignaleerd is. Diezelfde waterlelie staat nu een flink stuk bij de Indische lotusbloem vandaan, want bij nader inzien zijn ze niet verwant. ``De bloemen lijken sprekend op elkaar, maar de vruchten zijn inderdaad heel verschillend'', zegt Gerda van Uffelen.

Botanische tuinen in steden als Amsterdam, Münster en Oxford zijn inmiddels aan de nieuwe inzichten aangepast. In Leiden wordt rond de nieuwe systeemtuin samengewerkt door de Hortus, het Nationaal Herbarium, museum Naturalis en de Leidse Faculteit wiskunde en natuurwetenschappen.

Bijzonder aan de Leidse systeemtuin is dat hij niet alleen bloemplanten toont. De eerste vijf vakken illustreren de eerste vijf stappen uit de evolutie, namelijk groene planten (zoals kranswier) landplanten (zoals sterrenmos) vaatplanten (zoals de eikvaren) zaadplanten (bijvoorbeeld ginkgo) en uiteindelijk de bloemplanten of bedektzadigen, met de zaadknoppen in gesloten vruchtbladen.

glibberwier

De algen en wieren in het experimentele eerste bed moeten nog even wennen aan de Hortus en omgekeerd. ``Ik zie vooral glibberwier'', verzucht Gerda van Uffelen. De mossen in het volgende bed doen het duidelijk beter. Soorten als gewoon haarmos, puntmos, sterrenmos en gedraaid knikmos staan er frisgroen bij. Ze doen zelfs al pogingen tot landjepik van de naambordjes trekken ze zich niks aan. Stukjes gaas moeten de merels op afstand houden, want die mossen zijn prima nestelmateriaal gebleken.

Gerda van Uffelen: ``De meeste botanische tuinen hanteren het systeem van de Amerikaan Arthur Cronquist, gebaseerd op de `oerindeling' in één- en tweezaadlobbigen. Bloemplanten worden verder ingedeeld op grond van uiterlijke kenmerken zoals bladvorm en bladstand, bloembouw en vruchtvorm. Maar dat uiterlijk kan misleidend zijn, want plantengroepen die van oorsprong niet verwant zijn, gaan in de loop van de evolutie soms meer op elkaar lijken naarmate ze langer in eenzelfde milieu vertoeven.'' Het laatste bed in de systeemtuin is gevuld met zulke `dubbelgangers'.

Naast uiterlijke kenmerken en chemische analyses is DNA- en RNA-analyse een nieuw hulpmiddel om het plantenrijk in te delen. De afgelopen 20 jaar kwamen steeds meer resultaten beschikbaar. Een internationale werkgroep, de Angiosperm Phylogeny Group (APG) ging aan de slag om de bloemplanten opnieuw in te delen. Ook de indeling van andere plantengroepen, zoals de varens, wordt herzien. ``Daar was het altijd zo'n bende, dat ze de varens in het Herbarium als enige plantengroep niet op familie maar alleen op geslacht durfden in te delen'', zegt Van Uffelen. ``Ook bij de varens brengen DNA-analyses nu toch veel meer helderheid. Verrassend is ook dat de paardenstaarten echt bij de varens horen.'' De nieuwe Heukels flora, die omstreeks november uitkomt, werkt volgens de nieuwe inzichten.

De plek van geslachten binnen families komt ter discussie te staan en sommige families worden opgedeeld. Zo is de helmkruidfamilie flink uitgekleed: de leeuwenbekjes zijn van de helmkruid- naar de weegbreefamilie verhuisd. Flink door elkaar geklutst zijn ook de Malpighiales, een bijzonder lastige orde, met ondermeer viooltjes, wilgen en wolfsmelkachtigen. Veel onduidelijkheid heerst er voorts bij de Lamiales, waartoe de lipbloemigenfamilie behoort. De sleutelbloemenfamilie blijft zich roeren en de familie van de ruwbladigen (met ondermeer komkommerkruid) zwerft nog dakloos rond. ``Die lijkt nergens bij te passen'', zegt Gerda van Uffelen.

ingrijpend

``Uiteraard zijn die DNA-analyses soms lastig te interpreteren. En je moet goed afspreken welk DNA je vergelijkt, want je hebt kern DNA, mitochondriaal DNA, DNA uit de chloroplasten. Sommige stukken DNA veranderen zeer snel en andere niet of nauwelijks. DNA-onderzoek wijst uit dat de `oerindeling' tussen éénzaadlobbige en tweezaadlobbige planten simpelweg niet blijkt te kloppen. Daaraan kun je meteen zien hoe ingrijpend onze revisie is! Niet alle tweezaadlobbige planten blijken tot één groep te behoren, ze stammen dus niet allemaal van één gemeenschappelijke voorouder af.''

Gerda van Uffelen noemt DNA-onderzoek een extra hulpmiddel, naast klassieke morfologische en chemische criteria. ``Daarvan worden de technieken overigens ook steeds beter. Je kijkt met de elektronenmicroscoop naar stuifmeelkenmerken en ook de ontwikkeling van bloemen en andere plantendelen is veelzeggend.'' Chemische kenmerken zijn van nut geweest bij de herindeling van de koolsoorten. De groep van de Brassicales is nu een duidelijke eenheid. Koolsoorten, waterkers en kappertjes hebben allemaal dezelfde scherpe smaak. Bij elk plantenbed staat een groot informatiebord met tekst en uitleg en het cladogram, het afstammingsschema. ``De borden zijn nog niet helemaal klaar, want nog niet alle informatie is compleet'', zegt Gerda Van Uffelen. ``Pas nog bracht een botanisch congres in Wenen weer andere inzichten. Soms moet een plant die ik net gepoot heb een week later alweer naar een ander bed. Ik haal steeds de nieuwste informatie van het web.''

    • Marion de Boo