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Evolution hilft beim Abwerfen von Ballast

23.01.2013
Neue Körpermerkmale entstehen in der biologischen Evolution durch natürliche Selektion.

Aber wie ist es mit dem Verlust von Merkmalen, etwa der Augen, die der Krebs nicht mehr braucht, wenn er seinen Lebensraum in eine Höhle verlagert? Ist dies, weil vorteilhaft, ebenfalls der Selektion geschuldet, oder schlichtweg durch die Akkumulation von Genmutationen verursacht?


Oberirdische Süßwasserkrabbe von den Philippinen (links) und ihr höhlenlebender Verwandter (rechts) mit reduzierten Augen, verlorener Pigmentierung, aber dafür mit verlängerten Beinen und längeren Sinnesborsten an deren Enden.
Foto: Goethe-Universität


Oberirdische Süßwasserkrabbe von den Philippinen (links) und ihr höhlenlebender Verwandter (rechts) mit reduzierten Augen und verlorener Pigmentierung.
Foto: Goethe-Universität

Wie Evolutionsbiologen der Goethe Universität Frankfurt jetzt zusammen mit Kollegen der National University in Singapur herausgefunden haben, hat die Evolution auch beim Abwerfen von Ballast ihre Finger im Spiel.

„Wir übersehen oft, dass es im Laufe der Evolution ebenso häufig zum Verlust bestehender Merkmale kommen muss wie zur Entstehung neuer – ansonsten würden alle Tier- und Pflanzenarten noch immer alle Merkmale ihrer Vorfahren zeigen“, erklärt Dr. Sebastian Klaus. Der Mensch hätte beispielsweise immer noch die starke Körperbehaarung, die er mit dem gemeinsamen Vorfahren des Menschenaffen teilte. „Wenn der Merkmalsverlust der Selektion unterliegt, würde man eine rasche Reduktion annehmen. Anderenfalls sollte der Rückgang vergleichsweise langsam stattfinden“, ergänzt Privatdozent Dr. Martin Plath.
Wie die Evolutionsbiologen in der aktuellen Ausgabe von „Biology Letters“ mitteilen, untersuchten sie mehrere Populationen von Höhlenkrabben auf den Philippinen, die sich zu verschiedenen Zeitpunkten für ein Leben in der Dunkelheit entschieden hatten. Die Krabben zeigten deutliche Unterschiede in den Anpassungen an das Höhlenleben: Merkmale wie Augen oder Körperpigmentierung, die in Dunkelheit keine Funktion mehr haben, wurden reduziert, während Merkmale, die der besseren Orientierung in der Finsternis dienen, verstärkt ausgebildet wurden. So verlängerten sich die Extremitäten und Sinnesborsten.

Nachdem das relative Alter der verschiedenen Höhlenpopulationen mithilfe molekularbiologischer Methoden bestimmt worden war, konnten die Autoren die Geschwindigkeit der Neu- und Rückbildung von Merkmalen abschätzen und vergleichen. Dabei zeigte sich, dass die Reduktion der Augen nicht etwa langsamer verläuft als die Entstehung von verlängerten Beinen und Sinnesborsten. In beiden Fällen fand die evolutionäre Veränderung bald nach der Besiedlung einer Höhle statt. „Wir folgern daraus, dass auch der Verlust von Merkmalen der Selektion unterliegt und den Höhlenkrabben einen evolutionären Vorteil verschaffen muss“, so Klaus.

Welcher Art dieser Vorteil ist, wollen die Forscher in Folgeexperimenten untersuchen. Denkbar wäre, dass die Höhlenkrabbe Energie spart, wenn sie die Augen nicht mehr voll ausbildet. Oder die Augenreduktion ist auf Ebene der Gene mit der Ausbildung anderer, in der Dunkelheit vorteilhafter Merkmale gekoppelt.

Studie: Klaus S, Mendoza JCE, Liew J-H, Plath M, Meier R, Yeo DCJ. Rapid evolution of troglomorphic characters suggests selection rather than neutral mutation as a driver of eye reduction in cave crabs. Biol Lett 20121098.
doi: 10.1098/rsbl.2012.1098

Informationen: Dr. Sebastian Klaus, Privatdozent Dr. Martin Plath, Institut für Ökologie, Evolution und Diversität, Campus Riedberg, Tel: (069) 798-42173 - 42169; klaus@bio.uni-frankfurt.de; mplath@bio.uni-frankfurt.de.

Die Goethe-Universität ist eine forschungsstarke Hochschule in der europäischen Finanzmetropole Frankfurt. 1914 von Frankfurter Bürgern gegründet, ist sie heute eine der zehn drittmittelstärksten und größten Universitäten Deutschlands. Am 1. Januar 2008 gewann sie mit der Rückkehr zu ihren historischen Wurzeln als Stiftungsuniversität ein einzigartiges Maß an Eigenständigkeit. Parallel dazu erhält die Universität auch baulich ein neues Gesicht. Rund um das historische Poelzig-Ensemble im Frankfurter Westend entsteht ein neuer Campus, der ästhetische und funktionale Maßstäbe setzt. Die „Science City“ auf dem Riedberg vereint die naturwissenschaftlichen Fachbereiche in unmittelbarer Nachbarschaft zu zwei Max-Planck-Instituten. Mit über 55 Stiftungs- und Stiftungsgastprofessuren nimmt die Goethe-Universität laut Stifterverband eine Führungsrolle ein.
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