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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Die Entstehung einer neuen Art |
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| | | Die Entstehung einer neuen Art ist in der Natur selten direkt zu beobachten. Jetzt hatten Biologen die Gelegenheit, der Evolution direkt auf die Finger zu schauen. Sie konnten die Aufspaltung einer Fischart in zwei neue Arten "live" in einem westafrikanischen See mitverfolgen. |
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Diethard Tautz und seine Kollegen von der Universität München beobachteten die Realität einer in Fachkreisen umstrittenen These, wonach die Bildung einer neuen Art nicht unbedingt durch eine vorangegangene Trennung der Ausgangspopulationen in Raum und Zeit vonstatten gehen muss.
Im Ejagham-See in Kamerun findet sich die Fischgattung "Tilapia" mit bislang fünf bekannten Arten. Die Biologen konnten beobachten, dass sich bei einer der Fisch-Spezies - die bis jetzt noch nicht wissenschaftlich kategorisiert wurde - die kleinen Exemplare mit den kleinen und die großen mit den großen paaren, wie "Molecular Ecology" in seiner Juni-Ausgabe berichtet.
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Unterschiede als Vorraussetzung für Artbildung |
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Frühere Untersuchungen dieser Fische zeigten bereits erste Unterschiede zwischen größeren und kleineren Mitgliedern der Art . Die kleineren Exemplare scheinen ihre meiste Zeit im offenen Wasser des Sees zu verbringen, um sich dort von Plankton zu ernähren.
Die größeren Artgenossen dagegen sind eher an den Rändern des Sees anzutreffen, um dort in erster Linie Insekten zu jagen. Die Kleineren nisten am nackten Grund des Sees, während die Größeren ihre Eier bevorzugt in Löchern und Spalten versunkener, abgestorbener Baumstämme ablegten. Es existieren also zwischen den beiden Populationen bereits erhebliche morphologische wie ökologische Unterschiede.
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Die Bildung einer neuen Spezies (Art)
Eine Spezies verbreitet sich über ein Areal. Innerhalb dieses Gebietes gibt es unterschiedliche Einflüsse der Umgebung und so wirkt auf die Individuen ein unterschiedlich großer Selektionsdruck. Dadurch entwickeln sich lokal unterschiedliche Spezies. Wenn die Evolution fortschreitet, wird eventuell der Gen-Fluss zwischen einer Population und der Spezies als Ganzes unterbrochen. Weil sich bei einer Population die Gen-Frequenzen ändern, kann sie sich vollständig in eine andere Richtung entwickeln bis sie sich komplett von der Ausgangspopulation unterscheidet und zu einer neuen Art geworden ist. Neue Arten bilden sich also dann, wenn in einer Untergruppe der Population eine genetische Änderung stattfindet, die dazu führt, dass sich die neue Population nicht mehr mit der ursprünglichen paaren kann. |
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 Mehr zur Artbildung |
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Artbildung ohne raum-zeitliche Trennung |
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Genetische Analysen und morphologische Untersuchungen der Fischkörper zeigten, dass es noch einen geringen genetischen Austausch zwischen den beiden Populationen gibt. Die Fische sind untereinander nichts desto weniger näher verwandt als mit den anderen vier Fischarten des Sees.
Die ökologische Spezialisierung der beiden Populationen, die mit Unterschieden im Paarungsverhalten einhergeht, passt zu gängigen Theorien, wie sich eine Spezies in zwei neue Arten aufspaltet. Es zeigt auch die bislang heftig diskutierte Möglichkeit der Artbildung ohne jegliche zeitliche und räumliche Trennung der Ausgangspopulationen. Diese Trennung würde einen genetischen Austausch über kurz oder lang unterbinden.
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Artbildung (2)
Echte Artbildung oder Cladogenese (siehe Infobox1) ist die häufigere Form der Evolution. Cladogenese geschieht dann, wenn reproduktionsverhindernde Mechanismen zwei Populationen daran hindern, sich untereinander zu paaren. Diese Paarungsbarrieren können sein:
1) Die Isolation eines Teils der Population durch physikalische Barrieren (Veränderungen in der Landschaft)
2) Eine Subpopulation breitet sich in einer neuen ökologischen Nische aus, die noch nicht durch die gleiche Spezies besetzt war oder
3) In einer Population tritt Polymorphismus ein, bevor sie in eine neue ökologische Nische besetzt.
Man nennt dies allopatrische Artbildung. Die sympatrische Speziation geschieht ohne geographische Isolation durch Chromosomenverdopplung und vegetative Fortpflanzung. |
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Sympatrische Artbildung |
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Die so genannte "sympatrische" Artbildung ohne raum-zeitliche Trennung der Ausgangspopulationen scheint auch in einem relativ hohen Tempo vonstatten zu gehen. Damit Forscher diese sozusagen 'live' beobachten können, müssen sie eine Umwelt finden, wo erst kürzlich Populationen in irgendeiner Weise isoliert wurden. Der Ejagham-See in Westafrika scheint alle jene Bedingungen zu erfüllen.
Vergleiche zwischen dem Erbgut der Seefische und dem nahe gelegener Flussfische offenbaren, dass der Ejagham-See vor ungefähr 10.000 Jahren 'besiedelt' wurde. Seit längerer Zeit hat er keinen Zufluss, und der einzige Abfluss mündet in einen Wasserfall. Die darin lebenden Organismen befinden sich also in einer isolierten Situation.
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Wahrscheinlichstes Szenario |
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"Die ursprünglich zwei Ur-Fischarten des Sees müssen sich an Ort und Stelle in neue Arten aufgespalten haben", so der Biologe Tautz.
Für ihn ist das wahrscheinlichste Szenario jenes, in dem der Vorfahre jener zwei Population von kleineren und größeren Fischen eine mittlere Größe eingenommen hat. Die Umwelt des Sees bevorzugte aber extreme Größenvarianten und deshalb kam es zur Aufspaltung in zwei Populationen mit Exemplaren in unterschiedlicher Größe.
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Leichte Zweifel bei Kollegen |
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Axel Meyer, der sich mit der Artbildung bei Fischen an der Universität Konstanz auseinander setzt, findet die Ergebnisse sehr interessant. Für ihn jedoch scheint die Trennung noch nicht eindeutig genug, um ganz sicher zu sein. "Die Trennung in diesem Fall scheint noch nicht scharf genug im Vergleich zu anderen Fällen von sympatrischer Artbildung. Möglicherweise haben sich die verschiedenen Fisch-Formen erst in jüngerer Zeit zu trennen begonnen."
Tautz glaubt, dass Biologen verstärkt Ökosysteme mit ähnlichen Bedingungen untersuchen sollten, um den verbliebenen Geheimnissen der Artbildung auf den Grund zu gehen. "Um Artbildung vollständig verstehen zu können, muss man möglichst nahe an den Punkt der Trennung zweier Populationen kommen," resümiert der deutsche Biologe.
(red)
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01.01.2010 |
