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Entstehung neuer Arten: Buntbarschen wachsen Zähne nach Bedarf

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Buntbarsche: Zähne oder Zähnchen Fotos
Kevin Bauman

Buntbarsche sind wahre Anpassungskünstler: Je nach Nahrungsangebot wachsen ihnen unterschiedlich geformte Zähne und Kiefer. Auf diese Weise könnten neue Arten entstehen.

Kräftige Backenzähne oder Minibeißer? Afrikanischen Buntbarschen wachsen Zähne nach Bedarf. Gibt es nur Schnecken mit hartem Panzer zu fressen, entwickeln die Fische einen starken Kiefer mit stabilen Mahlzähnen, bekommen sie weiches Schneckenfleisch ohne Schneckenhaus gereicht, bleiben die Zähne spitz und klein. Was genau die Tiere so anpassungsfähig macht, haben Forscher um Axel Meyer von der Universität Konstanz untersucht.

Buntbarsche sind echte Anpassungskünstler. Allein im ostafrikanischen Viktoriasee, dem zweitgrößten Süßwassersee der Erde, leben 500 bis 600 Buntbarscharten. Eine enorme Vielfalt - und das obwohl der See vor etwa 15.000 Jahren nahezu vollständig ausgetrocknet war. Zum Vergleich: In ganz Europa schwimmen nur etwa 200 verschiedene Süßwasserfischarten. "Buntbarsche machen irgendwas richtig", sagt Meyer. Vor allem finden sie immer wieder neue Wege, sich Nahrung zu beschaffen, an die andere Arten nicht herankommen.

Einige Buntbarsche raspeln Algen von Steinen, andere haben sich darauf spezialisiert, Insekten aus dem See zu picken, wieder andere ernähren sich von Schuppen anderer Fische. Meyer und Kollegen untersuchten nun eine Art, die noch nicht so spezialisiert ist wie viele andere Buntbarsche. Das bietet die Gelegenheit, herauszufinden, wie sich aus einer vielseitigen Buntbarschart weitere spezialisierte entwickeln könnten.

Druck lässt kräftige Zähne sprießen

Doktorand Ralf Schneider und Postdoktorandin Helen Gunter fütterten 40 heranwachsenden Buntbarschgeschwistern über einen bis acht Monate hinweg entweder Schnecken mit Haus oder schon geknackte Schnecken und deren weiches Schneckenfleisch. Durch den Druck auf den Kiefer der Schneckenknackerfische wuchsen in ihrem Schlundkiefer festere Zähne, ähnlich unserer Backenzähne, und die Knochen des speziellen zweiten Kiefers wurden stärker. Die Buntbarsche, die weiche Kost bekommen hatten, behielten ihre vielen spitzen Zähnchen. Die Zähne im Schlundkiefer werden alle sechs bis acht Wochen ausgetauscht und wachsen ständig von unten nach.

Sichtbar wurde der Unterschied etwa ab dem fünften Monat. Doch im Körper der Barsche veränderte sich schon vorher etwas, wie Meyer und Kollegen im Fachmagazin "Molecular Ecology" berichten:

  • Durch den Druck auf den Kiefer wurden nach drei Monaten bei den Fischen, die Schnecken knacken mussten, verstärkt Gene aktiv, die die Kalziumproduktion ankurbeln. Und Kalzium ist ein wichtiger Bestandteil von Zähnen.
  • Nach fünf Monaten schalteten sich Gene ein, die die Stabilität der Kieferknochen fördern. Gleichzeitig konnten die Forscher auch äußerlich die ersten Unterschiede im Schlund der Fische erkennen.

Entstehung neuer Arten

"Man kann darüber spekulieren, dass auf diese Weise neue Arten entstehen", sagt Meyer. Dass Gene in Organismen an- und abgeschaltet werden, ist ganz normal. So kommen beim Menschen beispielsweise äußere Unterschiede zwischen eineiigen Zwillingen zustande. Bei den Fischen könnten ähnliche Mechanismen zur Anpassung führen wie bei uns, allerdings sind die Veränderungen bei den Barschen deutlich stärker und bleiben wahrscheinlich dauerhaft bestehen.

Ausprobiert, ob sich die klobigen Zähne und starken Kiefer der schneckenfressenden Exemplare wieder zurückbilden, wenn sie plötzlich weiche Nahrung bekommen, haben die Wissenschaftler aber noch nicht. In jedem Fall lässt sich sagen, dass die Anpassungsfähigkeit den Buntbarschen das Überleben sichert. "In den afrikanischen Seen gibt es ein Wettrennen, die Schalen der Schnecken werden immer härter, die Zähne der Barsche stärker", sagt Meyer.

2009 hatte ein Forscherteam um Meyer bereits gezeigt, wie durch sexuelle Selektion aus einer Buntbarschart zwei werden können. Midas-Buntbarsche, auch als Zitronenbuntbarsch bekannt, aus dem Xiloá-Kratersee in Nicaragua gibt es in Schwarz und Gold. Als die Forscher diese Art untersuchten, zeigte sich, dass sich bevorzugt gleichfarbige Paare finden - sodass mit der Zeit zwei genetisch unterschiedliche Populationen entstehen werden.

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1. hmm
cindy2009 01.08.2014
Und wo ist nun die neue Art?
2.
reuanmuc 01.08.2014
Zitat von cindy2009Und wo ist nun die neue Art?
Etwas Geduld müssen Sie schon haben. Zunächst wird von der Möglichkeit gesprochen, die jedoch sehr plausibel ist. Wenn die Nahrung wechselt, dann kann sich der ganze Organismus allmählich verändern. Die Selektion sorgt dafür, dass andere Exemplare immer weniger werden. Das Bild der Population verändert sich von Generation zu Generation. Das Bemerkenswerte hier ist, dass die Veränderungen während der Lebenszeit eintreten, nicht durch genetische Mutationen in den Folgegenerationen. Man kann also epigenetische Prozess dahinter vermuten. Die epigenetischen Veränderungen können aber möglicherweise für die nächsten Generationen fixiert werden. In der Folge davon könnte das Maul größer werden und auch andere Beute wäre dann möglich. Es ist ein weiteres Puzzlesteinchen der Evolution.
3. @reanmuc
cindy2009 01.08.2014
Dass ausgechnet Sie mir antworten beschämt mich. Danke für die Erklärung, welche mir im Grunde klar war. Nur der Artikel - leider ist der mal wieder für Laien... Sie verstehen?
4.
reuanmuc 01.08.2014
Zitat von cindy2009Dass ausgechnet Sie mir antworten beschämt mich. Danke für die Erklärung, welche mir im Grunde klar war. Nur der Artikel - leider ist der mal wieder für Laien... Sie verstehen?
Das war keinesfalls meine Absicht, offenbar hatte ich Ihre Frage etwas missverstanden. Ich hatte ohnehin vor, einen Beitrag zu schreiben und Ihrer diente mir vielleicht vorschnell als passender Aufhänger:-)
5. kein problem
cindy2009 01.08.2014
Die spannenden Seiten sind doch: wie kann sich das manifestieren, wodurch wird diese Variabilität im Genom angelegt, und was ist denn nun eine Art? Man hatte sich meines Wissens bei der angeblichen Arten Trennung am Malawi See (?) auch verrannt?
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Buntbarsche: Natürliches Experiment im Kratersee

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Evolution
Die Veränderung des Erbguts und damit des Phänotyps von Individuen von Generation zu Generation.
Population
Eine Gruppe von Organismen einer Art oder auch verschiedener Arten (Mischpopulation) an einer bestimmten Örtlichkeit.
Phänotyp
Das Erscheinungsbild eines Individuums ist die Gesamtheit der durch die Erbanlagen (Genotyp) und die Einflüsse der Umwelt sich ausprägenden Merkmale eines Lebewesens.
genetische Variabilität
Die einzelnen Individuen einer Art besitzen genetische Unterschiede.
natürliche Selektion
Das Erbgut von Individuen einer Art wird nicht mit gleicher Wahrscheinlichkeit weiter gegeben. Manche Individuen einer Population vermehren sich stärker als andere - je nachdem wie überlebenstüchtig sie in einer bestimmten Umwelt sind. Selektionsfaktoren der Umwelt üben eine natürliche Selektion aus.
sexuelle Selektion
Ein Individuum bevorzugt bei seiner Partnerwahl bestimmte Merkmale. Dadurch haben nicht alle potentiellen Sexualpartner die gleichen Chancen zur Fortpflanzung, es findet somit eine Selektion statt. Die Erbanlagen, die die Merkmale hervorbringen, die fr die Partnerwahl entscheidend waren, werden dadurch weiter gegeben.
künstliche Selektion
Vom Mensch gewünschte Eigenschaften werden durch Selektion und Zucht einzelner Individuen gezielt vermehrt.
genetische Drift
Auch Gendrift genannt. Vorgang bei der Evolution, der zu einer Veränderung im Genbestand kleiner Teilpopulationen gegenüber der Ausgangspopulation führt. Je kleiner eine Population ist, umso leichter kann der Zufall eine vom allgemeinen Durchschnitt abweichende Kombination von Genen zusammenführen. Gelangen beispielsweise nur wenige Individuen einer Art in ein isoliertes Gebiet (Insel, abgeschnittenes Gebirgstal), so können sich nun von ihrem Selektionswert unabhängige Mutationen aufgrund des Zufalls durchsetzen oder verlorengehen. Dies kann zu Formen führen, die in einzelnen Merkmalen nicht angepasst sind (beispielsweise auffällige Färbung, die sie als Beutetiere mehr gefährdet). Der Wirkungsgrad der Gendrift kann durch die mathematische Statistik erfasst werden.


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