Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Im Archiv der Wasserflöhe: Dauerstadien erlauben Blick auf Evolutionsprozesse im Klimawandel

06.05.2013
Tiere und Pflanzen in Dauerstadien sind die Zeitreisenden der Evolution. Ihre genetische Ausstattung bleibt über lange Zeiträume intakt.

So ist es möglich, Genome einer Spezies aus unterschiedlichen Jahrzehnten zu vergleichen. Wissenschaftler des Biodiversität und Klima Forschungszentrum (BiK-F) weisen jetzt in einem in Trends of Ecology & Evolution (TREE) erschienen Artikel darauf hin, dass in den Dauerstadien mehr steckt als nur eine Abbildung der Vergangenheit: Wasserflöhe und andere Arten archivieren, wie Evolution auf der Ebene der Gene wirkt und zeigen, wie Klimawandel und Umweltveränderungen auch in Zukunft Arten verändern können.


Daphnia galeata mit Dauerei (Ephippium
© Nora Brede

Sie trotzen Nahrungsknappheit und widrigen Umweltbedingungen durch Abwarten und Nichtstun: Samen, Sporen, Zysten und Dauereier können Jahre, manche sogar Jahrzehnte „ruhen“, bevor sie schlüpfen oder keimen und zu vollständigen Organismen heranwachsen. Während dieser Wartezeit, der sogenannten Dormanz, bleibt die genetische Ausstattung im Inneren intakt, und so stellt jede einzelne Dauerform jeweils einen Schnappschuss aus dem Evolutionsgeschehen dieser Art dar. Diese Sammlung genetischer Momentaufnahmen lagert sich in Erdschichten und in Seesediment zu biologischen Archiven ab. An diesen können Wissenschaftler die Wirkung von Umweltbedingungen auf die Evolution einzelner Arten studieren. Bisher wurde dabei in die Vergangenheit geblickt. Mit Hilfe der Dauerformen sind nun auch Prognosen möglich, wie sich Klimawandel und Umweltveränderungen auf Evolutionsprozesse solcher Arten auswirken können.

Mit Wasserflöhen in die Zukunft blicken

In dem nun veröffentlichen Artikel „The evolutionary time machine: using dormant propagules to forecast how populations can adapt to changing environments” zeigen die Autoren anhand der Dauereier von Wasserflöhen (Daphnien), dass genomische Untersuchungen nicht nur eine detaillierte Rekonstruktion der Vergangenheit einer Spezies ermöglichen. Aus vergangenen Anpassungsprozessen lässt sich auf generelle Anpassungsmechanismen und das Adaptationspotenzial einer Art an veränderte Umweltbedingungen schließen. Relevant dafür sind nicht nur die genetischen Grundlagen, sondern auch ökologische Merkmale und die relative Fitness. Auch Umweltverschmutzung und Klimawandel bilden sich in den Genen ab, denn sie beeinflussen die Evolution einer Spezies.

Hier tun sich einzigartige Chancen für die Wissenschaft auf, denn das jahrzehntealte Forschungsmaterial lässt sich wieder zum Leben erwecken: „Wir können nicht nur das Genom der Art zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Vergangenheit untersuchen, sondern die komplette Evolutionsgeschichte über längere Zeiträume nachvollziehen“, berichtet Prof. Dr. Klaus Schwenk vom Biodiversität und Klimaforschungszentrum (BiK-F), und erläutert weiter: „Denn wir können alles messen, wie zum Beispiel Morphologie und Fitness der erwachsenen Individuen. Es gibt kein anderes biologisches System, dass uns solche Einblicke erlaubt.“

Genetik, Genomik und die Wiedererweckungsökologie

Geeignete Datierungsmethoden enthüllen das Alter der Dauerstadien in einer Erd- oder Schlammschicht. So zeigt sich z.B., zu welchem Zeitpunkt welche Arten vorkamen und wie sich die Artenzusammensetzung an dem Standort über die Zeit verändert hat. Dieser klassische Ansatz der Paläobiologie wurde in den letzten Jahren entscheidend erweitert. Zusätzlich zu den genetischen Veränderungen lassen sich in den zum Schlüpfen gebrachten Individuen auch die morphologischen und ökologischen Anpassungen von Populationen untersuchen. So konnte z.B. gezeigt werden, dass die Eutrophierung der Seen, eine vom Menschen verursachte ökologische Veränderung, nachhaltige evolutive Veränderungen in natürlichen Wasserfloh-Populationen der betroffenen Gewässer bedingt haben.

Studie:
Orsini, L., K. Schwenk, L. De Meester, J. K. Colbourne, M. E. Pfrender, and L. J. Weider: The evolutionary time machine: using dormant propagules to forecast how populations can adapt to changing environments. - Trends in Ecology & Evolution. Volume 28, Issue 5.
DOI 10.1016/j.tree.2013.01.009

Pressebilder unter
http://www.bik-f.de/root/index.php?page_id=32&ID=664&year=0

Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte:
Professor Dr. Klaus Schwenk
Institut of Environmental Science
Universität Koblenz-Landau
Tel. + 49 (0)6341 28031 223
schwenk@uni-landau.de

oder

Dr. Julia Krohmer
LOEWE Biodiversität und Klima Forschungszentrum (BiK-F),
Transferstelle
Tel. 49 (0)69 7542 1837
julia.krohmer@senckenberg.de

LOEWE Biodiversität und Klima Forschungszentrum, Frankfurt am Main
Mit dem Ziel, anhand eines breit angelegten Methodenspektrums die komplexen Wechselwirkungen von Biodiversität und Klima zu entschlüsseln, wird das Biodiversität und Klima Forschungszentrum (BiK‐F) seit 2008 im Rahmen der hessischen Landes‐ Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz (LOEWE) gefördert. Die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung und die Goethe Universität Frankfurt sowie weitere direkt eingebundene Partner kooperieren eng mit regionalen, nationalen und internationalen Akteuren aus Wissenschaft, Ressourcen‐ und Umweltmanagement, um Projektionen für die Zukunft zu entwickeln und wissenschaftlich gesicherte Empfehlungen für ein nachhaltiges Handeln zu geben.

Sabine Wendler | Senckenberg
Weitere Informationen:
http://www.bik‐f.de
http://www.senckenberg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher beschreiben neuartigen Antikörper als möglichen Wirkstoff gegen Alzheimer
22.08.2017 | Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

nachricht Virus mit Eierschale
22.08.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer IPM präsentiert »Deep Learning Framework« zur automatisierten Interpretation von 3D-Daten

22.08.2017 | Informationstechnologie

Globale Klimaextreme nach Vulkanausbrüchen

22.08.2017 | Geowissenschaften

RWI/ISL-Containerumschlag-Index erreicht neuen Höchstwert

22.08.2017 | Wirtschaft Finanzen