Biologen beobachten Evolution in Echtzeit

Die Tarnfarbe von Läusen, die im Gefieder von Tauben leben, veränderte sich während eines Experiments. Die Anpassung fand überraschend schnell statt: innert weniger Jahre.

Tauben werden von Parasiten geplagt - das machten sich Evolutionsbiologen zunutze. Foto: Keystone

Tauben werden von Parasiten geplagt - das machten sich Evolutionsbiologen zunutze. Foto: Keystone

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Als Charles Darwin im Jahr 1835 die Galapagosinseln besuchte, stiess er auf eine Reihe von Singvögeln, die später nach ihm benannten Darwinfinken. Von Insel zu Insel hatten die Finken andere Schnäbel, mal spitz, mal rund, mal filigran oder kräftig geformt. Darwin vermutete darin – damals revolutionär – eine Anpassung an die Umwelt: Während beispielsweise der Grossgrundfink in seinem Lebensraum bevorzugt Samen pickt und dafür einen massiven Schnabel braucht, hatte sich der Schnabel beim Waldsängerfink im Laufe vieler Generationen zugespitzt, um damit besser Insekten jagen zu können.

Dieses Prinzip, genannt «adaptive Radiation», erhob Darwin zu einem Grundpfeiler seiner Evolutionslehre – es besagt, dass Arten sich durch Selektionsdruck evolutionär auffächern und so an neue Umweltbedingungen anpassen. Ein grosser Teil der Artenvielfalt auf dem Planeten lässt sich vermutlich dadurch erklären.

Allerdings stützen sich die Beobachtungen dazu meist auf Arten, die sich vor langer Zeit auseinanderentwickelt haben, vor Hunderttausenden oder Millionen Jahren. Nun haben Biologen erstmals den umgekehrten Weg beschritten – und die adaptive Radiation experimentell und in Echtzeit nachgestellt.

Im Fachblatt «Evolution Letters» beschreibt ein Team der amerikanischen Universität Utah einen rund vier Jahre andauernden Versuch mit Taubenfederlingen – das sind läuseartige Parasiten, die das Gefieder von Haustauben besiedeln und sich von deren Federn ernähren. Die Tauben versuchen, diese Läuse loszuwerden, indem sie sich putzen und die Parasiten wegpicken.

Eingefärbte Rücken

Im Versuch spielten die Forscher gezielt mit den Farben von Tauben und Taubenfederlingen, um die evolutionären Mechanismen zwischen Wirt und Parasit zu verstehen. Zunächst malten die Biologen die Rücken der etwa zwei Millimeter langen Läuse weiss oder schwarz an und setzten sie auf weisse und schwarze Tauben.

So beobachteten sie, dass die Tauben die Parasiten vor allem am Kontrast zum eigenen Federkleid erkennen. Schwarze Läuse auf weissen Tauben und weisse Läuse auf schwarzen Tauben wurden rasch weggeputzt. Läuse mit der gleichen Farbe wie die eigenen Federn übersahen die Tauben hingegen häufig.

Anschliessend setzten die Forscher naturfarbene Feder­linge auf 32 schwarze, 32 graue und 32 weisse Tauben. Die Läuse vermehrten sich ungestört im Gefieder – abgesehen vom natürlichen Picken der Tauben als Abwehr.

Taubenfederlinge (unten) wurden auf weissen Tauben innert vier Jahren heller, damit sie vom Wirt nicht erkannt wurden. Foto: Bush et. al. / Evo Letters

Nach vier Jahren hatten sich die Nachkommen der ersten Federlinge massiv verändert. Jene auf weissen Tauben waren deutlich heller geworden, jene auf schwarzen Tauben hingegen dunkler, sodass sie für die Tauben nun schwerer zu erkennen waren als zu Beginn. Die Läuse auf den grauen Tauben dienten als Kontrollgruppe, hier gab es kaum Veränderungen.

Die Forscher konnten also das «Survival of the Fittest» in Echtzeit beobachten: Läuse, die nicht gut genug getarnt waren, überlebten nicht lange genug, um sich fortzupflanzen. Die jeweils bestgetarnten Parasiten hatten hingegen einen Selektionsvorteil, der im Laufe des Versuchs immer ausgeprägter wurde.

«Ein Wimpernschlag»

Die adaptive Radiation sei also klar am Werk gewesen, schlussfolgern die Biologen – und das innerhalb von nur vier Jahren oder etwa 60 Läusegenerationen. «Verglichen mit der Zeitskala der Evolution, ist das nicht einmal ein Wimpernschlag», erklärt der Biologe Dale Clayton von der Universität Utah in einer Mitteilung der Uni. Die Bandbreite der Farben, die sich während des Experiments evolutionär entwickelte, sei so gross gewesen wie jene von Läusen in freier Wildbahn auf rund 300 Vogelarten.

Der Versuch erinnert an die Veränderung bei Schmetterlingen zu Beginn der industriellen Revolution im 19. Jahrhundert. Im Laufe weniger Jahrzehnte nahm im Norden Englands die Zahl der schwarz gefärbten Birkenspinner rapide zu, während Schmetterlinge der gleichen Art mit weiss gefärbten Flügeln seltener wurden.

Biologen schreiben das der verstärkten Luftverschmutzung aus Fabrikschornsteinen zu: Der Russ setzte sich auch an Bäumen ab, wodurch schwarze Schmetterlinge plötzlich besser getarnt waren und dadurch einen Vorteil im evolutionären Wettrennen bekamen.

Die Evolutionsbiologen aus Utah planen nun ein weiteres ­Experiment, in dem sie unter­suchen wollen, ob sich neben der Farbe auch die Grösse der Läuse evolutionär steuern lässt. Möglicherweise könnten die Läuse so verschiedene Grössen entwickeln, dass sich kleine und grosse Läuse nicht mehr untereinander paaren können – dies wäre ein Schritt zur Entwicklung einer neuen Unterart.

(Redaktion Tamedia)

Erstellt: 24.03.2019, 18:40 Uhr

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