Labo Online - Analytic, Labortechnik, Life Sciences
Home> Wirtschaft + Wissenschaft> Archiv>

Evolution ist – unter bestimmten Bedingungen – vorhersagbar.

BiodiversitätsforschungUnd Evolution wiederholt sich doch

Kratersee-Fischpopulationen als natürliches evolutionäres Experiment: Konstanzer Biologen zeigen anhand von Barschen in afrikanischen Seen, dass die Evolution vorhersagbar ist.

sep
sep
sep
sep
Karte zeigt die geografische Verteilung und morphologische Vielfalt der verschiedenen Midas-Buntbarscharten und Ökotypen, die den Nicaragua- und Managuasee sowie verschiedene Kraterseen bewohnen

Allein in der Familie der Buntbarsche gibt es halb so viele Arten wie in der Klasse der Säugetiere insgesamt. Biologische Vielfalt ist im Tierreich sehr unterschiedlich verteilt. Aber warum? Und wie weit lässt sich Evolution vorhersagen? Zahlreiche „interne“ wie ökologische Faktoren spielen bei der Evolution eine Rolle.

Ein entscheidender Faktor könnten die ökologischen Bedingungen darstellen – die Anzahl verschiedener Habitate und Ähnlichkeit ökologischer Nischen. Auch die demografische Geschichte einer Population kann ein bestimmendes Kriterium für biologische Diversität sein: Ist ausreichend genetische Variation vorhanden, um sich an ökologische Nischen anzupassen? Hatte die Population ausreichend Zeit dafür? Es ist nicht einfach, all die in Frage kommenden Faktoren zu quantifizieren, selbst innerhalb derselben Gruppe von Tieren. Von dem „Birnen-mit-Äpfel-Vergleich“ zwischen Säugetieren und einer Gruppe von Fischen ganz zu schweigen. 

Anzeige

Der „Birnen-mit-Äpfel-Vergleich“ stammt von Dr. Andreas Kautt, jetzt Postdoc an der Universität Harvard, allerdings gilt er nicht für dessen Forschung. Seine Untersuchungen an Buntbarsch-Arten zeigen, wie „deterministisch“ Evolution sein kann – selbst bei den extrem artenreichen Buntbarschen, einem Paradebeispiel für die Diversität und „Kreativität“ der Evolution. „Stellen Sie sich 500 bis 1 000 Arten an Buntbarschen vor, die in einem der großen afrikanischen Seen leben, einem der größten Süßwasserhabitate der Welt. Die Komplexität ist unvorstellbar groß. Selbst die Verwandtschaftsverhältnisse der Buntbarscharten in diesen Seen sind zum Teil immer noch ungeklärt“, sagt der ehemalige Doktorand von Prof. Dr. Axel Meyer. Dessen Konstanzer Arbeitsgruppe für Evolutionsbiologie erforscht in einem Projekt – das durch einen ERC Advanced des European Research Council (ERC) mit 2,5 Millionen Euro gefördert wird – Fragen wie: Warum gibt es diese unglaubliche Vielfalt? Wie entsteht Biodiversität? Und wie vorhersehbar ist die Evolution?

Prof. Dr. Axel Meyer, Dr. Andreas Kautt und Dr. Gonzalo Machado-Schiaffino, ehemaliger Mitarbeiter der Arbeitsgruppe und mittlerweile Assistant Professor an der Universität von Oviedo in Spanien, können in ihrer Publikation in der aktuellen Ausgabe des Online-Journals „Evolution Letters“ Faktoren identifizieren, die positiv dazu beitragen, dass unter Buntbarschen widerholt gleiche Diversität entsteht. Die weitergehende Frage formuliert Andreas Kautt so: „Wie wirken sich einzelne Faktoren vorhersagbar auf Evolution aus?

Die Arbeitsgruppe von Axel Meyer forscht nicht nur in den großen Seen Afrikas mit ihrer immensen Vielfalt, sondern auch im Rahmen eines überschaubareren evolutionären „Experiments“: zu den parallelen Artenschwärmen der Midas-Buntbarsche in den zwei großen Seen und mehreren Kraterseen Nicaraguas. Die Wissenschaftler fokussieren dabei auf deren Morphologie, Populationsgenetik und Habitat und vergleichen die Ergebnisse mit denen der Ursprungspopulationen in den großen Seen Nikaraguas. Die Kraterseen sind allein durch ihre erheblich geringere Größe nicht nur weniger komplex, sondern haben auch den Vorteil, dass ihr maximales Alter bekannt ist. Sie sind mit zwischen 1 000 und 24 000 Jahren evolutionär sehr jung, was nochmals mehr Übersichtlichkeit garantiert. Außerdem sind die Kraterseen nicht mit der Außenwelt verbunden und so klein, dass geografische Distanzen innerhalb der Seen keine Rolle spielen. „Die Kraterseepopulationen stellen quasi ein natürliches evolutionäres Experiment dar“, sagt Andreas Kautt.

Das Ergebnis aufgrund statistischer Methoden, von Literatur und einer großen Anzahl genetischer Marker lässt sich mit Andreas Kautts Worten so zusammenfassen: „Je unähnlicher der Kratersee dem großen See der Urpopulation, desto unähnlicher die Fische.“ Das bedeutet: Die unterschiedlichen Habitate stellen sich – im Gegensatz zu den demografischen Kriterien – als entscheidender Faktor für die Diversität heraus. Die Daten der Konstanzer Wissenschaftler zeigen, dass sich die Körperform aller Kraterpopulationen gegenüber der Ursprungspopulation hauptsächlich in dieselbe Richtung verändert hat: Fische in den Kraterseen haben immer einen eher langgestreckten Körper als die in den großen Seen.

Als Beleg für die Bedeutung der ökologischen Faktoren gilt gleichfalls, dass die Diversität der Körperformen unter den verschiedenen Kraterseen mit deren durchschnittlicher Tiefe in Verbindung steht. Andreas Kautt: „Das macht Sinn. Je tiefer ein See, desto wahrscheinlicher gibt es mehr unterschiedliche ökologische Nischen.“ Dies alles liefert starke Belege für die Annahme: Evolution ist – unter bestimmten Bedingungen – vorhersagbar.

Originalpublikation:
Andreas F. Kautt, Gonzalo Machado-Schiaffino, Axel Meyer: Lessons from a natural experiment: Allopatric morphological divergence and sympatric diversification in the Midas cichlid species complex are largely influenced by ecology in a deterministic way. Evolution Letters, Juni 2018. https://doi.org/10.1002/evl3.64 

Anzeige
Diesen Artikel …
sep
sep
sep
sep
sep

Weitere Beiträge zum Thema

Teil eines Halswirbels des Zwergsauropoden Europasaurus mit tiefen Höhlen

EvolutionsforschungHochleistungsatmung an Knochen entdeckt

Ein Team der Uni Bonn hat eine Spur zum Ursprung des Atmungssystems der Vögel und Dinosaurier entdeckt. Das dabei neu entdeckte Gewebe haben sie "Pneumosteum" genannt.

…mehr
Trichter-förmige Demospongie, Malediven. (Foto: Gert Wörheide)

Über die Phylogenomik zum ältesten TierstammEs war der Schwamm – und nicht die Rippenqualle

Welcher Tierstamm der älteste ist, wird derzeit unter Biologen kontrovers diskutiert. Ein Team aus internationalen Wissenschaftlern ist sich sicher: Es war der Schwamm und nicht die Rippenqualle.

…mehr
Unterkiefer von Graecopithecus freybergi

EvolutionÄltester Vormensch lebte möglicherweise in Europa

Forscher haben Hinweise auf eine 7,2 Millionen Jahre alte Vormenschen-Art vom Balkan gefunden und stellen eine neue Hypothese zum Ursprung des Menschen auf. 

…mehr
Die ersten gefalteten Proteine sind vermutlich aus einer Reihe ursprünglicher Peptide entstanden. (Copyright: Vikram Alva / Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie)

ProteinevolutionEin Wortschatz aus ursprünglichen Peptiden

Max-Planck-Wissenschaftler identifizieren Fragmente von Proteinen, die schon vor Milliarden Jahren existiert haben. Proteine und Sprache haben einige Gemeinsamkeiten - bei beiden ergibt sich eine Bedeutung erst über die richtige Anordnung ihrer Grundbausteine.

…mehr
Riesenaffe Gigantopithecus: Geschätzte Größe von Giganthopithecus im Vergleich zu einem Menschen

Gigantopithecus war unflexibelRiesenaffe starb vor 100000 Jahren aus

Wissenschaftler des Senckenberg Center for Human Evolution and Palaeoenvironment in Tübingen und des Senckenberg Forschungsinstituts in Frankfurt haben das Aussterben des Riesenaffen Gigantopithecus untersucht.

…mehr
Anzeige
Anzeige

Mediadaten 2018

LABO Einkaufsführer

Produktkataloge bei LABO

Produktkataloge zum Blättern


Hier finden Sie aktuelle Blätter-Kataloge von Herstellern aus der Branche. Einfach durchblättern oder gezielt nach Stichwort suchen!

Anzeige

LABO Web-Guide 2016 als E-Paper

LABO Web-Guide 2016

Web-Guide 2016


- Stichwortregister

- Firmenscreenshots

-Interessante Webadressen aus dem Labor

Anzeige

Neue Stellenanzeigen

Nichts mehr verpassen!

LABO Newsletter abonnieren

Der kostenlose LABO Newsletter informiert Sie über neue Produkte, Lösungen, Technologietrends und Innovationen aus der Branche sowie Unternehmensnachrichten und Personalmeldungen.

LABO bei Facebook und Twitter