Evolution Per Fischschwanz zum Landtier

Der Schwanz als Überbleibsel der Evolution war für Landtiere nur hinderlich? Diese lange gepflegte Annahme von Forschern stimmt so nicht. Viel wahrscheinlicher ist: Auf den Schwanz kam es an.

Afrikanischer Schlammspringer in Mangrovenlandschaft
imago/ Nature Picture Library

Afrikanischer Schlammspringer in Mangrovenlandschaft


Wirbeltiere lebten zunächst im Wasser. Aber im Laufe der Evolution haben sie sich aus dem nassen Lebensraum gelöst und sind an Land gekrabbelt. Ein flossenartiger Schwanz, wie er im Wasser für den Vortrieb äußerst nützlich ist, stört an Land aber nur - so dachten Forscher lange. Doch mithilfe ihres Schwanzes konnten Wirbeltiere vor rund 400 Millionen Jahren den Übergang vom Wasser an Land offenbar besser bewältigen.

Das haben nun US-Forscher am Beispiel des Afrikanischen Schlammspringers (Periophthalmus barbarus) und mit Robotermodellen gezeigt. Der Schwanz der Tiere verbessert gerade an sandigen oder glibberigen Hängen das Fortkommen deutlich. "Gut koordinierte Schwanzbewegungen könnten den frühesten Wirbeltieren, die sich an Land bewegten, einen deutlichen Vorteil geboten haben", schreibt das Team um Daniel Goldman vom Georgia Institute of Technology in Atlanta in der Zeitschrift "Science".

Unklar in der Forschung ist immer noch, wie sich die ersten Landwirbeltiere (Tetrapoden) in der neuen Umgebung fortbewegten - zumal der Untergrund am Ufer oft weich, glitschig und auch steil war. Bisher gingen viele Experten davon aus, dass sich die ersten Tetrapoden ähnlich wie Salamander auf vier Gliedmaßen bewegten. Andere Forscher bezweifeln, dass frühe Landbewohner wie etwa Ichthyostega ihre hinteren Extremitäten schon zum Laufen nutzen konnten.

Kleine Fischart, großer Nutzen für die Forschung

Der Afrikanische Schlammspringer lebt vor der westafrikanischen Atlantikküste und bewegt sich mit Hilfe der Brustflossen auch an Land. Zudem kann die kleine Fischart ihre Schwanzflosse in rechtem Winkel zur Körperachse bringen und sich damit abdrücken.

"Wir wollten einen der bedeutendsten Vorgänge der Geschichte untersuchen, als Tiere vom Leben im Wasser zum Leben an Land übergingen", sagt Co-Autor Richard Blob von der Clemson University (US-Stadt South Carolina). Versuche der Forscher mit Schlammspringern auf sandartigem Granulat zeigen, dass die Brustflossen zur Fortbewegung in flachem Gelände durchaus genügen. Doch je stärker der Untergrund geneigt ist, desto häufiger nehmen die Tiere gleichzeitig auch den Schwanz in Anspruch.

In ebenem Areal nutzten sie diesen bei sechs Prozent der Sprünge, bei zehn Grad Neigung schon bei 36 Prozent und bei 20 Prozent Steigung gar bei 56 Prozent. Bei diesem Neigungsgrad verdoppelte sich die zurückgelegte Distanz pro Hüpfer mit Schwanzeinsatz von 0,07 auf 0,14 Körperlängen. Darüber hinaus nutzen die Fische den Schwanz auch, um nicht zurückzurutschen.

Hintergrund
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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.

Das Prinzip stellten die Forscher an einem eigens angefertigten Modell nach, um die Mechanik genauer untersuchen zu können. "Unser Robotermodell konnte sandige Hänge nur dann ersteigen, wenn es den Schwanz zusammen mit den Extremitäten einsetzte", wird Goldman in einer Mitteilung seines Instituts zitiert.

Die Arbeit des Teams sei in der Paläontologie ein Schritt hin zu einer stärker interdisziplinären Forschung, schreibt John Nyakatura von der Humboldt-Universität Berlin in einem "Science"-Kommentar. Ob die ersten Landwirbeltiere aber tatsächlich - analog zum Schlammspringer - ihren Schwanz zur Fortbewegung genutzt hätten, müssten Analysen von Fossilien erst noch bestätigen.

Von Walter Willems, dpa/joe

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insgesamt 9 Beiträge
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Seite 1
Zitrone! 11.07.2016
1.
Ich bin immer wieder verblüfft, wenn SPON schreibt, was Forscher angeblich "lange geglaubt haben". Warum sollte ein Schwanz an Land nur hinderlich sein? Selbst ein flüchtiger Blick auf heutige Wirbeltierarten zeigt doch, wie vielseitig nutzbar so ein Schwanz ist: Sei es zum Gleichgewicht halten oder sogar steuern im Sprung, als Kletterhilfe, als "drittes Bein", als Schlagwaffe, Köder für Angreifer, zum Kommunizieren oder Protzen ... Auch ein Krokodil hat doch den Schwanz nicht nur, weil es vergessen hat, ihn abzuwerfen. Stören könnte allenfalls die spezielle Form der Schwanzflosse - aber schon Fische, die z.B. ständig am Grund leben, passen die Form der Schwanzflosse an. Der Gedanke, dass der Schwanz beim Landgang im Weg sei, dürfte ein Relikt aus der Zeit sein, als viele noch (vielleicht unbewusst) glaubten, die Entwicklung habe den Menschen als ZIEL gehabt - und damit schon seit Jahrzehnten überholt.
MephistoX 11.07.2016
2. Ich ...
... habe nie bezweifelt, dass z.B. für Kängurus - die unbestritten Landtiere sind - der Schwanz ganz nützlich ist ;)
ketzer3 11.07.2016
3. #1 Zitrone! ist zuzustimmen
Und Eichhörnchen benutzen ihren buschigen Schwanz als Fallschirm. Und es gab wohl Dinosaurier, die ihren Schwanz als tödliche Keule einsetzen konnten. #1 Zitrone!: "Der Gedanke, dass der Schwanz beim Landgang im Weg sei, dürfte ein Relikt aus der Zeit sein, als viele noch (vielleicht unbewusst) glaubten, die Entwicklung habe den Menschen als ZIEL gehabt." Genau! Ziemlich "kreationistisch". Die Kreationisten müssen erst einmal erklären, wieso die Entwicklung der Fauna in die Sackgasse der Dinosaurier geführt hat, die dann - nach Vulkanausbrüchen etc. - verschwanden, um eine andere Entwicklung einzuleiten. Letzteres war wohl "Plan B".
kross62 12.07.2016
4. Neigung oder Steigung
10 Grad Neigung und 20 Prozent Steigung ist beinahe gleich steil. Eine der beiden Angaben ist vermutlich falsch, ich weiß nur nicht welche.
fx33 12.07.2016
5. Schlangen...
Schlangen sind nur Schwanz. Geht ganz gut für die.
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