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Artenexplosion in Afrikas Seen: Das Geheimnis der rasanten Buntbarsch-Evolution

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Buntbarsche: Das Rätsel der Artenexplosion Fotos
Ad Konings

Rasend schnell haben sich in Seen Afrikas Tausende neue Buntbarscharten entwickelt. Und ständig entstehen neue Spezies. Forscher haben jetzt eine erste Theorie, was die Evolution der Fische im Eiltempo vorantreibt.

Buntbarsche gelten als Evolutionswunder: Mit über 2000 bekannten Spezies sind sie eine der artenreichsten Fischfamilien überhaupt. Sie entwickeln sich so schnell, dass man ihnen in einigen Fällen sogar bei der Evolution zuschauen kann. Was die Fische zu solch ungewöhnlichen Anpassungskünstlern macht, haben Forscher nun erstmals umfassend in einer Genanalyse untersucht.

Seit Charles Darwin im 19. Jahrhundert erkannte, dass sich Lebewesen an unterschiedliche Lebensräume anpassen und so neue Arten entstehen, konnte niemand erklären, wie genau das eigentlich funktioniert. Warum entwickeln manche Lebewesen sich schneller weiter als andere? Und warum gelingt es anderen gar nicht, sich an eine veränderte Umwelt anzupassen?

Buntbarsche scheinen die optimalen Forschungsobjekte zu sein, um diese Fragen zu beantworten: "In den afrikanischen Seen, in denen die meisten von ihnen leben, gibt es noch zahlreiche andere Fischfamilien", erklärt Axel Meyer von der Universität Konstanz. "Aber nur die Buntbarsche sind so extrem artenreich." Im Viktoriasee etwa leben über 500 bis 600 verschiedene Buntbarscharten, 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.

Viele Buntbarsche überleben nur, weil sie hochspezialisiert sind:

  • Einige ernähren sich etwa ausschließlich von Algen, die sie mit Spezialwerkzeug von Steinen abraspeln,
  • andere haben sich darauf spezialisiert, Insekten vom Grund zu picken,
  • wieder andere fressen Schuppen anderer Fische
  • oder knacken Schnecken mit einzigartigen Zähnen.

Und nicht zuletzt hat die Evolution eine Vielfalt an Farbmustern hervorgebracht, die der Tarnung dienen oder bei der Fortpflanzung nützlich sind.

Der Evolution auf der Spur

Um die Besonderheiten im Erbgut der Anpassungskünstler aufzudecken, haben Meyer und mehr als siebzig weitere Forscher nun die Genome von Fischen aus fünf Buntbarsch-Abstammungslinien untersucht. Einer der Fische, der Zuchtfisch Tilapia, den wir vor allem aus Fischrestaurants kennen, hat nur wenige Unterarten und repräsentiert die Abstammungslinie des Urahnen der Buntbarsche. Außerdem untersuchten die Forscher vier Spezies, die in unterschiedlichen Gewässern Ostafrikas heimisch sind. Genauer stellen wir die Fische in unserer Bildstrecke vor.

Beim Vergleich der Urlinie mit den sich rasant entwickelnden Buntbarscharten aus Ostafrika entdecken die Wissenschaftler im wesentlichen drei Unterschiede, wie sie im Fachmagazin "Nature" berichten:

  • Besonders häufig verändert waren Gene, die die Farbmuster der Fische beeinflussen.
  • Außerdem fanden die Forscher zahlreiche Veränderungen in den Teilen des Genoms, die andere Gene regulieren. Diese Jumping Genes können andere Gene an- oder abschalten und so wichtige Funktionen im Körper steuern.
  • Bei den sich rasant entwickelnden Arten waren zudem zahlreiche Gene doppelt zu finden.

Welches Gen macht was?

Das Problem: "Welche der jetzt von uns entdeckten genetischen Veränderungen entscheidend für die schnelle Evolution sind, lässt sich nicht sagen", sagt Meyer. Wahrscheinlich sei es das Zusammenspiel aller Veränderungen, die Buntbarsche so anpassungsfähig mache. "Es kann auch sein, dass wir die Genanalysen einfach noch nicht gut genug verstehen."

Und doch haben die Forscher eine erste Theorie, was die Buntbarsche so anpassungsfähig gemacht hat: Einige der genetischen Besonderheiten scheinen entstanden zu sein, bevor die ersten Buntbarsche aus Flüssen in Seen übergesiedelt sind. Das legt nahe, dass die Tiere zunächst im Überfluss gelebt haben. In dieser Zeit überlebten nicht nur die im Sinne der Evolutionstheorie fittesten, sondern auch zahlreiche Buntbarsche mit diversen Mutationen. In Buntbarsch-Genomen entstand so eine immer größere Vielfalt. Als die Barsche dann in den Seen um Futter konkurrieren mussten, konnten sich aus dem großen genetischen Pool schnell neue Arten entwickeln, die ihre speziellen Gene dann gezielt weitergaben.

Die fünf entzifferten Fischgenome sollen nun helfen, noch genauer zu verstehen, wie sich die genetischen Unterschiede etablieren und welchen Einfluss einzelne Gene bei der Artentstehung spielen. Die Genome dienten dabei als Basis für den Vergleich mit weiteren Buntbarscharten, sagt Meyer. So ließe sich etwa untersuchen, was Arten unterscheidet, die sich äußerlich sehr ähnlich sehen, die aber genetisch unterschiedlich eng verwandt sind. Möglicherweise hat die Natur unterschiedliche Methoden der Evolution entwickelt, die bei der Anpassung an eine ähnliche Umwelt verschiedene Arten hervorbringen.

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1. obwohl der See vor etwa 15.000 Jahren nahezu vollständig ausgetrocknet war
sok1950 05.09.2014
Soviel zur menschgemachten Erderwärmung - wie haben die das vor 15.000 Jahren nur hinbekommen?
2. Cahora Bassa
gener/atomer 05.09.2014
Im See von Cahora Bassa werden wie im Kariba Stausee komerziell sogenannte Capenta gefischt. Eine sehr kleine Fischart die sich sehr gut trocknen lässt. Sie werden Nachts gefischt mit Lampen. Die Fangquoten scheinen ab zu nehmen. Vielleicht auch durch evelution?
3. Falsche Wortwahl verwendet
peter_gurt 05.09.2014
Nicht Evolution, sondern Anpassung! Eine sogenannte Makro-Evolution gibt es nicht (Milliarden von Jahren...), das wird zwar immer wieder hoch gehalten, aber von Berichten wie diesen, oder etwa vom gefundenen Quastenflossler entmystifiziert. Der Quastenflossler sollte ja auch von Millionen von Jahren ausgestorben sein, bis man doch noch lebende Exemplare fand. Dann kam die Evo-Lobby auf die Idee dies als Wunder anzupreisen, um nicht dumm dazustehen. Micro-Evolution gibt es, aber dies wird unter dem gemeinen Volk auch Anpassung genannt, ist nichts besonderes.
4.
Indigo76 05.09.2014
Gut, dass der Mensch am anderen Ende so viele Arten ausrottet. Sonst gäbe es hinterher noch zuviele Arten auf der Welt. Danke Greanpeace - wir brauchen euch nicht mehr - und tschüss.
5. Evolution?
fatherted98 05.09.2014
...oder Mutation....das wird doch wohl etwas verwechselt...den Barschen wachsen ja keine Flügel oder Füsse...
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Buntbarsche: Zähne oder Zähnchen

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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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Buntbarsche: Natürliches Experiment im Kratersee

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