Einfach und doch kompliziert

Archiv: Schöne Biologie

Ralf Neumann


Rauschen

Trotz Darwins relativ simpler Prinzipien rund um Variation und Selektion sind konkrete Evolutionsereignisse nicht immer leicht zu verstehen. Oft genug stellen sich die Verhältnisse gar umso komplizierter dar, je genauer man hinschaut.

Nehmen wir etwa das altbekannte Beispiel, dass Populationen, die in dunkle Höhlen einwandern, evolutionsgeschichtlich gesehen relativ schnell ihre Sehfähigkeit einbüßen – und oftmals am Ende gar keine Augen mehr ausbilden. Quer durch das gesamte Tierreich ist das tausendfach passiert – bei Käfern, Schnecken und Salamandern bis hin zum Nacktmull.

Forschers Paradebeispiel sind jedoch höhlenbewohnende Fische – und hier insbesondere die blinden Salmler des Artkomplexes Astyanax mexicanus. Vor zwei bis drei Millionen Jahren zogen sich deren Vorfahren von den lichten Wassern mexikanischer Seen in deren dunkle Höhlen zurück – und verloren im Laufe der nächsten zigausend Generationen ihr Augenlicht.

Welche Mechanismen dahinter steckten, schien eigentlich klar: Zunächst akkumulierten die Höhlen-Bewohner neutrale Mutationen, die ihnen Schritt für Schritt die Sehfähigkeit nahmen. Diese konnten sich ungehindert ausbreiten, da sie den betroffenen Individuen hier keine Nachteile einbrockten. Denn wie viele Nachkommen ein Fisch im Dauerdunkel produziert, hängt ja grundsätzlich nicht mehr davon ab, ob er etwas sieht oder nicht.

Das jedoch erklärt noch nicht, warum „Blindheit“ letztlich durchgehend in den Höhlen-Populationen fixiert wurde. Da muss noch eine andere selektionierende Triebkraft hinzukommen. Doch auch hier waren sich die Fischforscher relativ schnell einig: Individuen ohne Augen haben dort, wo keine Augen gebraucht werden, nicht nur keine Nachteile – sondern vielmehr noch Vorteile. Denn Augen auszubilden und sie zu benutzen, kostet durchaus einiges an Stoffwechselener­gie, so lautet das Argument. Und diese kann man sich im Dunkeln gut für andere Dinge sparen. Kommt dann noch dazu, dass das Nahrungsangebot in den Höhlen eher knapp ist, könnte sich daraus durchaus ein Vorteil für die blinden Energiesparer ergeben. Mit dem bekannten Ausgang: Sie produzieren schneller und mehr Nachkommen, bis am Ende die Augen­entwicklung komplett aus der Population ausradiert ist.

Klingt plausibel. Doch nach dem, was US-Forscher gerade in BMC Evolutionary Biology (DOI: 10.1186/s12862-017-0876-4) beschreiben, scheint die Sache doch komplizierter. Das Dumme ist nämlich, dass die Höhlen-Populationen niemals isoliert waren. Bis heute leben andere Astyanax-Subpopulationen in unmittelbarer Nähe der Höhlen im freien Wasser. Die wiederum schwimmen immer wieder sehenden Augens in die Höhlen hinein – und verpaaren sich in den Überschneidungszonen mit ihren blinden Artgenossen. Dennoch ist der Selektionsdruck in den Höhlen hoch genug, dass die dort lebenden Subpopulationen strikt blind bleiben.

Die US-Forscher modellierten schließlich die ganze Situation im Computer – und enthüllten durchaus Verblüffendes: Der starke Selektionsdruck zugunsten eines blinden Höhlenlebens resultiert eher weniger aus energiehaushälterischen Vorteilen. Vielmehr verbleiben der „blinde“ und der „sehende“ Genotyp populations­mäßig hauptsächlich deswegen so effektiv getrennt voneinander, weil diejenigen Jungfische, die sehen können, einfach zum Licht schwimmen und die Höhle verlassen. Auch das ist demnach eine selektionierende Triebkraft.

Und so simpel das auch klingt – das Gesamtszenario ist damit komplizierter geworden.



Letzte Änderungen: 12.06.2017


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