Probleme, die man niemals sicher lösen kann, sind wohl der Worst Case in den Wissenschaften. Die Evolutionsbiologie hat ein solches Problem. Das Einzige, was dessen Lösung tatsächlich ermöglichen könnte, wären Zeitreisen.
Werden wir konkreter: es geht um Artbildung, beziehungsweise Speziation. Diese beginnt bekanntlich, wenn zwei Populationen einer Art aufhören, sich zu kreuzen. In aller Regel ist damit gleichsam der Startschuss gegeben, dass Population A diejenigen Mutationen, die für die Lebensweise in ihrer aktuellen Umwelt vorteilhaft sind, von jetzt ab unabhängig von Population B fixiert – und umgekehrt. Und da der Grund für den Paarungs-Stopp zwischen A und B eben oftmals in einem Auseinanderdriften der Lebensweise besteht, fixieren A und B von da ab auch ungehemmt mehr und mehr unterschiedliche Mutationen.
Ein sehr schönes Beispiel für diesen Prozess liefert aktuell die nordamerikanische Apfelfruchtfliege (Rhagoletis pomonella). Seit Ewigkeiten legte diese ihre Eier auf unreife Früchte von Weißdornsträuchern, von denen sich dann die geschlüpften Larven ernähren. Als dann jedoch europäische Farmer Apfelbäume in Nordamerika einführten, nahmen einige der Fliegen dies dankbar an, legten ihre Eier auch dort ab und wurden plötzlich zum schlimmen Obstschädling – daher der heutige Name.
Wie aber kommt es hierbei zum möglicherweise artaufspaltenden Paarungsstopp? Der Punkt ist, dass die Fliegen sich auf den genannten Pflanzen auch verpaaren – und Apfelbäume und Weißdornbüsche eben zu verschiedenen Zeiten blühen und fruchten. Dies wiederum führte dazu, dass sich mittlerweile zwei Rhagoletis-Subgruppen entwickelt haben, für die der optimale Zeitpunkt für Paarung, Eiablage und Larvenschlüpfen deutlich auseinandergerückt ist. Wegen des optimalen Fortpflanzungs-Timings unterscheiden sich daher die Apfel-Spezialisten inzwischen auch deutlich von den Weißdorn-Liebhabern hinsichtlich ihrer physiologischen Antworten auf Temperatur und Tageslänge.
Aus all diesen Gründen kommt es mittlerweile kaum noch vor, dass sich „Weißdornler“ mit „Äpflern“ verpaaren, auch wenn sie über die gleichen Wiesen fliegen. Und wenn doch, entstehen daraus Hybrid-Fliegen, deren Paarungs-Timing so durcheinander ist, dass sie gleich wieder ausselektiert werden.
Falls die Obstbauern sie nicht vorher ausrotten, sind wir hier und heute also tatsächlich Zeugen einer Artbildung. Und wir sehen die tatsächlichen Hintergründe und Mechanismen.
Für Artbildungsprozesse in der Evolutionsgeschichte werden wir diese dagegen niemals mit Gewissheit rekonstruieren können – womit wir bei obigem „Problem“ wären. Wir können heute nur noch möglichst plausible Szenarien entwickeln. Wie etwa japanische Forscher unlängst mit der Spalthefe Schizosaccharomyces pombe. Diese mutierten den Paarungspheromon-Rezeptor der Hefezellen derart, dass sie das Wildtyp-Pheromon nicht mehr erkannten. Wohl aber erkannten sie jetzt eine im Wildtyp wirkungslose Pheromon-Variante, deren Produktion die Japaner ebenfalls durch Mutation erzwungen hatten (PNAS 112: 4405-10).
Folglich haben die Japaner mit dieser Mutanten-Doublette den Grundstein für eine neue Schizosaccharomyces-Spezies gelegt. Womit sie zugleich gezeigt haben, dass korrespondierende Mutationen in den Genen für Pheromone und ihre Rezeptoren kausal Artaufspaltung verursachen können. Aber ob das irgendwo in der Evolutionsgeschichte jemals tatsächlich so stattgefunden hat? Das werden wir womöglich nur mit einer Zeitmaschine sicher erfahren können.