Ist Evolution vorhersagbar

Neues aus der Forschung

Meldung vom 27.07.2018

Konstanzer Biologen weisen parallele Evolution in nicaraguanischem Kratersee nach


180801-0219_medium.jpg
 
Amphilophus citrinellus, eine der sieben untersuchten Buntbarsch-Arten.
Andreas Härer, Axel Meyer, Julián Torres-Dowdall
Convergent phenotypic evolution of the visual system via different molecular routes: How Neotropical cichlid fishes adapt to novel light environments
Evolution Letters. Juli 2018
DOI: https://doi.org/10.1002/evl3.71


Angenommen, wir könnten die Zeit zurückdrehen und die Evolution von vorn beginnen lassen: Würden sich dieselben Arten bilden, die wir heute kennen? Mit anderen Worten: Wiederholt sich Evolution? Ist die Entstehung von Arten und deren evolutionäre Anpassung vorhersagbar? Biologen der Universität Konstanz fanden nun deutliche Hinweise auf eine sich wiederholende, sogenannte „parallele“ Evolution zumindest in kürzeren Zeitspannen von rund 1.500 Jahren. Das Forscherteam um den Konstanzer Evolutionsbiologen Prof. Dr. Axel Meyer untersuchte genetische und phänotypische Veränderungen von sieben unterschiedlichen Buntbarsch-Arten, die in Nicaragua dieselben Kraterseen besiedelten. Das Ergebnis: Alle sieben Fischarten zeigen parallele evolutionäre Anpassungen an den gemeinsamen Lebensraum. Im Mittelpunkt der Untersuchung stand die Anpassung des Auges der sieben Fischarten an die Lichtbedingungen der Kraterseen. Die Forschungsergebnisse wurden am 17. Juli 2018 im Forschungsmagazin „Evolution Letters“ online frei verfügbar veröffentlicht.

Die sieben untersuchten Fischarten stammen ursprünglich aus den beiden großen Seen Nicaraguas und besiedelten von dort aus mehrere kleinere Kraterseen. Für die Evolutionsbiologie ist dies ein ideales Untersuchungsfeld: Schließlich können hier die jüngeren Fischpopulationen der Kraterseen mit ihren Artgenossen aus den älteren Populationen, die in den großen Seen Nicaraguas geblieben sind, verglichen werden.


 
Vom Nicaraguasee aus besiedelten die Buntbarsch-Arten die kleineren und klareren Kraterseen.

Im Auge des Barsches

Während die großen Seen trübes Wasser haben, das wenig Licht durchlässt, sind die Kraterseen kristallklar. Die Fischarten, die in diese Kraterseen übersiedelten, fanden sich daher in veränderten Lichtbedingungen wieder: „Die Lichtbedingungen sind verschoben von langwelligem, rötlichem Licht hin zu kurzwelligem, blauem Licht“, schildert Andreas Härer, Hauptautor der Studie. „Wir haben die Vorhersage getroffen, dass die Fische ihre visuelle Sensitivität hin zu kürzeren Wellenlängen verändern werden – und das ist exakt, was wir vorgefunden haben“, führt Härer aus. In den evolutionären Anpassungen des Auges an die veränderten Lichtbedingungen fanden die Biologen ein hervorragendes „natürliches Experiment“ unter den Buntbarschen. Schließlich mussten sich alle sieben untersuchten Fischarten, so unterschiedlich sie auch sind, an diesen einen gemeinsamen Faktor anpassen: ans Licht.

Sieben Opsine

„Wir haben alle Gene, die in der Retina des Fischauges aktiv sind, bestimmt. Wir filterten daraufhin die Opsine heraus, die für das Farbsehen zuständig sind“, erläutert Andreas Härer. Ein Opsin ist ein Protein des Sehpigments. Menschen besitzen nur drei verschiedene Opsine, eines für Rot, eines für Grün, eines für Blau. Buntbarsche verfügen hingegen über sieben verschiedene Opsine und damit über eine größere Vielfalt, um Farben wahrzunehmen. „Typischerweise verwenden sie ebenfalls nur drei davon, aber wenn die Lichtbedingungen sich ändern, können sie ein anderes Set an Opsinen verwenden“, so Härer.

Wie also verlagert sich das jeweilige Set an Opsinen, das die Fische nutzen, durch die veränderten Lichtbedingungen des Kratersees? „Welche Opsine sich im Einzelnen verändert haben, unterscheidet sich zwar zwischen den unterschiedlichen Arten – aber alle veränderten sich in dieselbe Richtung, hin zu kürzeren Wellenlängen. Netto gesehen ist das Bild einheitlich“, zieht Andreas Härer sein Fazit. Bildlich gesprochen: In ihrem „evolutionären Fahrplan“ nutzen die Arten im Detail zwar unterschiedliche Routen, aber das Ziel ist dasselbe. Gleiche Lebensräume haben bei sieben unterschiedlichen Fischarten zu gleichartigen evolutionären Anpassungen des Auges geführt.



Prognosen für die Evolution

Ob sich die Evolution nun exakt wiederholen mag, wenn wir die Zeit Milliarden Jahre zurückspulten, lässt sich nur mutmaßen. Die Konstanzer Evolutionsbiologen können aber zeigen, dass wir für kürzere Zeitspannen von mehreren tausend Jahren sehr wohl Vorhersagen treffen können, wie sich Arten wiederholt und in ähnlicher Weise an neue Umweltbedingungen anpassen werden. „Wir haben folglich die Möglichkeit, die Veränderungen, die zu erwarten sind, vorherzusehen. Zum Beispiel in Bezug auf den Klimawandel erlauben Studien wie unsere, genauere Prognosen zu liefern, wie sich Arten anpassen werden“, zeigt Andreas Härer das größere Bild auf.

Das Forschungsprojekt findet im Rahmen des ERC Advanced Grants „Comparative genomics of parallel evolution in repeated adaptive radiations“ von Prof. Dr. Axel Meyer statt, das vom Europäischen Forschungsrat (ERC) mit 2,5 Millionen Euro gefördert wird.


Diese Newsmeldung wurde erstellt mit Materialien von idw


News der letzten 7 Tage

www.biologie-seite.de 16 Meldungen

Meldung vom 21.05.2019

Neue Studie zeigt: Tropische Korallen spiegeln die Ozeanversauerung wider

Das Kalkskelett tropischer Korallen weist bereits Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung auf, die au ...

Meldung vom 21.05.2019

Namenlose Fliegen

Unsere heimischen Fliegen und Mücken zählen mit knapp 10.000 bekannten Arten zu einer der vielfältigsten In ...

Meldung vom 20.05.2019

Bonobo Mütter verhelfen ihren Söhnen zu mehr Nachwuchs

Bei vielen sozialen Tierarten teilen sich Individuen die Aufgaben der Kindererziehung, doch neue Forschungserg ...

Meldung vom 20.05.2019

Auf die Größe kommt es an

Ökologe der Universität Jena und des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) ent ...

Meldung vom 20.05.2019

3D-Technologie ermöglicht Blick in die Vergangenheit

Studie identifiziert Fischarten anhand vier Millionen Jahre alter Karpfenzähne ‒ Modell zur Evolution der B ...

Meldung vom 20.05.2019

Auswirkungen von Klimaveränderungen auf die genetische Vielfalt einer Art

Über das Genom des Alpenmurmeltiers.

Meldung vom 17.05.2019

Ernst Haeckel: Vordenker hochmoderner Disziplinen

Wissenschaftshistoriker der Universität Jena erklären Ernst Haeckels Ökologie-Definition.

Meldung vom 17.05.2019

Echoortung von Fledermäusen - Exzellente Navigation mit wenig Information

LMU-Forscher widerlegen bisherige Annahmen über die Echoortung: Fledermäuse haben deutlich weniger räumlich ...

Meldung vom 17.05.2019

Neues Petersilien-Virus von Braunschweiger Forschern entdeckt space

Neues Petersilien-Virus kommt im Raum Braunschweig und anderen Teilen Deutschlands vor.

Meldung vom 16.05.2019

Bettgenosse gesucht: Wer war der erste Wirt der Bettwanzen

Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter der kooperativen Leitung des TUD Biologen Prof. Klaus Rein ...

Meldung vom 15.05.2019

Schimpansen graben mit Werkzeugen nach Futter

Forschungsteam filmt im Zoo erstmals, wie die Menschenaffen vorgehen, um an vergrabene Leckereien zu kommen.

Meldung vom 15.05.2019

Übersatte Bakterien machen den Menschen krank

SFB 1182-Forschungsteam schlägt in einer neuen Hypothese vor, dass Entzündungskrankheiten durch ein Nahrungs ...

Meldung vom 15.05.2019

Große Fragen zur Rolle mikroskopischen Lebens für unsere Zukunft

Wie Mikroorganismen die dynamische Entwicklung unserer Erde beeinflussen.

Meldung vom 15.05.2019

Wälder tragen weniger zum Klimaschutz bei als vermutet

Eine Studie mit Beteiligung der Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL könnte ein Dämp ...

Meldung vom 15.05.2019

Ausgezirpt - Drastischer Biomasseverlust bei Zikaden in Deutschland

In der April- Ausgabe der vom Bundesamt für Naturschutz herausgegebenen Zeitschrift „Natur und Landschaft ...

Meldung vom 14.05.2019

Relaisstation im Gehirn steuert unsere Bewegungen

Die Relaisstation des Gehirns, die Substantia nigra, beherbergt verschiedene Arten von Nervenzellen und ist f ...


03.05.2019
Eine Frage der Zeit
24.04.2019
Kraftwerk ohne DNA

06.03.2019
Bindung mit Folgen
16.01.2019
Plötzlich gealtert

19.12.2018
Baum der Schrecken
07.11.2018
Plastik im Fisch
28.09.2018
Gestresste Pflanzen

13.08.2018
Wie Vögel lernen

15.06.2018
Primaten in Gefahr
24.05.2018
Störche im Aufwind
01.08.2018
Kenne Deinen Fisch!
01.08.2018
Leben ohne Altern
01.08.2018
Lebensraum Käse
01.08.2018
Domino im Urwald
01.08.2018
Trend-Hobby Imker
01.08.2018
Wie Bienen riechen

Newsletter

Neues aus der Forschung