Zeitung Heute : Männchen mit gleicher Färbung sind gefragt

Der Tagesspiegel

Von Matthias Glaubrecht

Das „Mysterium der Mysterien" nannte es der britische Naturforscher Charles Darwin. Für ihn war die Aufspaltung der Lebewesen in immer wieder neue und andersgestaltige Arten eines der ungelösten Rätsel der Biologie. Bis heute zählt die Frage nach Entstehung und Wesen biologischer Arten zu den spannendsten Fronten evolutionsbiologischer Forschung. Zu den besten Freiland-Laboratorien, die die Natur zu bieten hat, gehören Süßwasserseen wie etwa in Nicaragua. Dort haben Zoologen jetzt beobachtet, wie neue Arten entstehen.

Bislang waren Evolutionsbiologen meist davon ausgegangen, dass für die Bildung neuer Arten eine geographische Barriere und vergleichsweise lange Zeiträume notwendig sind. Da die Speziation – der gängigen Theorie nach – nur gemächlich abläuft, lassen sich die Details des Vorgangs nur schwer untersuchen. Um so spektakulärer, wenn Forscher behaupten, sie hätten einen anderen evolutiven Mechanismus gefunden.

Ganz ohne räumliche Trennung

Der Zoologe Axel Meyer und sein Doktorand Anthony Wilson von der Universität in Konstanz beschreiben eine sogenannte „sympatrische Speziation" – eine beginnende Artenbildung, die ohne räumliche Trennung der Ausgangsformen auskommt (Proceedings of the Royal Society in London, Serie B, Band 267, Seiten 2133-2141). Einmal mehr sind es Buntbarsche aus der Familie der Cichliden, die Anschauungsunterricht in Sachen Evolution liefern.

Vor allem in den großen Seen des ostafrikanischen Grabenbruchsystems haben Cichliden formenreiche Schwärme sehr eng verwandter Arten hervorgebracht. Da die Buntbarscharten jeweils als Spezialisten einen etwas anderen Ausschnitt an Nahrung und Lebensraum bevorzugen und somit jede ihren Platz im ökologischen System des Sees hat, vermeiden sie Konkurrenz untereinander.

Oft unterscheiden sich Buntbarsche nicht nur in ihrer äußeren Erscheinung, sondern um so mehr in ihren Freßgewohnheiten und den damit verbundenen Baueigenschaften von Maul und Zähnen. Wie aber entstehen solche Unterschiede etwa der Bezahnung? Wie beginnt der Prozess der Artenbildung, nachdem eine Ahnengruppe den Lebensraum See besiedelt hat? Und was macht eigentlich eine neue Art aus?

Darwin hatte Recht

Nachdem Darwin 1859 eine Theorie der Evolution durch natürliche Auslese vorgestellt hatte, stieß seine Idee lange auf Ablehnung. Dass er tatsächlich einen der zu Grunde liegenden Mechanismen des Artenwandels gefunden hatte, erkannte die moderne Evolutionsforschung erst rund 80 Jahre später.

Mit der sexuellen Selektion, der Auslese mittels Partnerwahl der Weibchen, hatte Darwin 1871 noch einen zweiten Mechanismus der Evolution beschrieben. Seitdem von der Fachwelt weitgehend igoniert, entdecken Zoologen erst jetzt, wie weit verbreitet diese Damenwahl im Tierreich ist und welche Rolle auch sie bei der Bildung neuer Arten spielt – etwa bei Buntbarschen.

Die Konstanzer Zoologen nutzten mit der Untersuchung hochvariabler Sequenzabschnitte (sogenannter Mikrosatelliten der DNA) moderne molekulargenetische Verfahren. Sie verglichen genetische und morphologische Variationen bei verschiedenen Populationen des Midas-Buntbarsches „Amphilophus citrinellum“. Diese Fischart lebt in fünf Seen in Nicaragua. In jedem dieser Seen kommt ein Formenpaar vor, das sich in Schuppenfärbung sowie Kiefern-Bezahnung unterscheidet. Die Tiere nutzen dort – ganz wie die Theorie es erwarten lässt – je nach Kieferstruktur etwas andere Nahrung; Buntbarsche mit kräftigen Mahlzähnen im Maul etwa knacken bevorzugt Schneckenschalen.

Die Befunde von Wilson und Meyer zeigen außerdem, dass zwischen den Buntbarschen in den Seen Nicaraguas auch genetische Unterschiede bestehen. Allerdings sind diese nicht streng mit der Kieferbezahnung der Tiere korreliert, sondern deutlich stärker mit der jeweiligen Schuppenfärbung.

Gleich gesellt sich zu gleich

Nicht die unterschiedliche Nahrungswahl habe zum Auseinanderleben der Midas-Buntbarsche geführt, glauben die Forscher daher; vielmehr sei es die Partnerwahl der Weibchen, die stets Männchen mit einer ihnen gleichen Färbung bevorzugen. Nicht die unterschiedlichen körperbaulichen Merkmale treibt demnach die Evolution voran, sondern die Wahl durch die Weibchen lässt selbst die in einem See zusammen lebende Tochterpopulationen rasch auseinander driften. Also führt sexuelle Selektion, die Vorliebe der Weibchen für bestimmte Farbmerkmale bei den Männchen, zur genetischen Isolation innerhalb eines anfangs homogenen Ausgangsbestandes.

Weil sich bei den Buntbarschen Nicaraguas offenbar stets gleich zu gleich gesellt, bauen sich Paarungsschranken auf, die schließlich ganz ohne räumliche Trennung zur Entstehung neuer Arten führen werden. Bislang hatten Evolutionsbiologen angenommen, dass neue Arten stets aus kleinen isolierten Gründerpopulationen hervorgehen, die sich von ihren nächsten Verwandten jenseits einer geographischen Barriere entwickeln. Dabei bilden sich durch zufällige genetische Mutationen allmählich Fortpflanzungsschranken zwischen den Ausgangspopulationen heraus.

Paarungsschranken auch im Kratersee

Solche unabhängig voneinander erworbene Differenzen entfremden die Tochterarten selbst dann voneinander, wenn sie später wieder miteinander in Kontakt kommen. Für Zoologen ist die fehlende Paarung heute das wichtigste Kriterium zur Bestimmung des Status einer biologischen Art.

Lange galt als umstritten, ob der genetische Austausch auch zwischen Individuen, die im selben Verbreitungsgebiet wie etwa einem See leben, derart effektiv unterbrochen werden kann, dass sich allmählich eine Artschranke aufbaut. Deshalb fahnden jetzt auch Molekularbiologen wie Axel Meyer nach Beispielen. Mittlerweile mehren sich die Hinweise, dass einige Tierformen auch bei räumlich engem Zusammenleben solche wirkungsvollen Paarungsschranken zu ihren nächsten Verwandten errichten.

Eines der überzeugendsten Beispiele dafür hat der Münchner Fischforscher Ulrich Schliewen zusammen mit dem Molekulargenetiker Diethard Tautz bei Buntbarschen in zwei kleinen und ökologisch recht einförmigen Kraterseen in Kamerun gefunden.

Die genetische Analyse der DNA-Sequenzen zeigt, dass der See nur ein einziges Mal von einer Gründerpopulation kolonisiert wurde. Diese Ahnen haben sich anschließend an Ort und Stelle in diverse Populationen aufgespalten, ohne sich untereinander noch zu paaren.

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