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Was clevere Delfine von der Mutter lernen

Australische Tümmler jagen ihre Beute mit Schwämmen. Forscher konnten nun zeigen, dass sich dieses Verhalten im Erbgut niederschlägt.

Schwamm als Jagdwerkzeug: Tümmler in Australien. Foto: Sina Kreicker
Schwamm als Jagdwerkzeug: Tümmler in Australien. Foto: Sina Kreicker

Shark Bay, Australien: Ein kleiner Delfin folgt seiner Mutter. Sie tauchen ab, in über zehn Meter Wassertiefe. Die Mutter ist auf der Suche nach speziellen Meeresschwämmen. Kegelförmig müssen sie sein und innen hohl. Sobald sie einen findet, bricht sie ihn ab, stülpt ihn sich über die Schnauze und beginnt damit durch den Meeresboden zu pflügen. ­Dadurch entdeckt sie vergrabene Beutetiere, der Schwamm schützt dabei ihre Schnauze. Der junge Delfin schaut es ihr ab, tut es ihr gleich. Er erlernt ihr Verhalten. Wissenschaftler nennen es Sponging – abgeleitet von «sponge», dem englischen Wort für Schwamm.

Wenn Nachkommen von ihren Eltern Verhalten erlernen, wie es beim Sponging geschieht, gilt als Kultur – im Gegensatz etwa zu einem im Erbgut festgeschriebenen Verhalten. Bei seiner Entdeckung war Sponging der erste Nachweis von kulturell übertragenem Werkzeuggebrauch bei Meeressäugern. Eine neue Studie zeigt nun: Nach mehreren Generationen dieses Lernens hat sich die genetische Zusammensetzung der Population verändert. Dies könnte der erste Schritt bei der Bildung einer neuen Tierart sein.

Langjährige Erbgutanalysen

Schon seit 1982 beobachten Wissenschaftler die Delfine der Art Tümmler von Shark Bay. Sie erkennen die einzelnen Tiere an den Rückenflossen und haben von vielen auch Hautproben genommen. Dank diesen Proben konnten die Forscher schon früh zeigen, dass alle Spongers mütterlicherseits miteinander verwandt sind. Die Forscher haben dazu das mitochondriale Erbgut getestet, welches direkt und ohne Ver­änderung von der Mutter vererbt wird. Haben verschiedene Tiere dieselbe mitochon­driale DNS, heisst das, dass alle vom gleichen weiblichen Vorfahren abstammen.

Die neue Studie, geleitet von der Zürcherin Anna Kopps, zeigt jetzt, dass in der ganzen Population drei Gruppen von Delfinen dank mitochondrialer DNS klar voneinander unterscheidbar sind. Darüber hinaus werden diese Gruppen jeweils entweder in tieferem oder flachem Wasser angetroffen, sind also auch geografisch voneinander getrennt. Während sich ein Typ aufs Flachwasser spezialisiert hat, sind die anderen beiden vornehmlich in den tieferen Gräben zu finden. Zu einem dieser Tiefwasser­typen gehören die Spongers.

Schwammjagen im Tiefwasser

Diese klare geografische Trennung der genetisch verschiedenen Gruppen ist laut Kopps’ Studie eine Folge des sozialen Lernens, also der Kultur. Dass das möglich ist, wurde bei Tieren noch nie gezeigt.

Die Spongers erlernen ihre Fähigkeiten von ihrer Mutter, von der auch die mitochondriale DNA stammt, die in Kopps’ Studie untersucht wurde. Spongers bleiben normalerweise ein Leben lang in ihrem Lebensraum, nicht zuletzt auch wegen der Spezialisierung auf diese aussergewöhnliche Jagdstrategie. «Die speziellen Schwämme, welche als Schutz gebraucht werden können, sind erst ab einer Wassertiefe von zehn Metern zu finden», erklärt Kopps, die mittlerweile im niederländischen Groningen arbeitet. «Und die Spongers verbringen etwa 80 Prozent ihrer Futtersuche mit Sponging.» Dieses Verhalten sei ausserdem in Flachwasser nicht zu beobachten, möglicherweise weil dort viel Seegras wächst oder die bevorzugten Beutearten nicht vorkommen, so die Forscherin.

Die Entwicklung dieses neuen Verhaltens erlaubte den ersten Spongers die Entdeckung neuer Beutearten, die anderweitig unerreichbar waren. Dass sich das Ernährungsspektrum der Tümmler tatsächlich verändert hat, konnten nun auch Kopps’ Kollegen um den Zürcher Biologen Michael Krützen mittels einer Gewebeanalyse zeigen. Dadurch nahm auch die Konkurrenz um Futter zwischen den einzelnen Delfinen ab. Über mehrere Generationen hat dann die Spezialisierung auf das Sponging als Jagdstrategie dazu geführt, dass sich das Vorkommen dieser Gruppe Delfine auf die tieferen Gräben beschränkte, obwohl es gelegentlich vorkommt, dass einzelne Tiere in flachere Gewässer schwimmen. Die Gräben sind in Shark Bay jedoch ­genügend gross, um den normalen Aktionsraum eines Einzeltiers abzudecken. «Die räumlichen Einschränkungen der anderen beiden Typen sind möglicherweise auf andere Spezialisierungen zurückzuführen», sagt Kopps. Welche das wären, sei aber noch nicht bekannt.

Vorläufer einer neuen Art

Das Zusammenspiel von kulturellem ­Erlernen und fast ausschliesslichem Nutzen des gelernten Verhaltens in grösseren Wassertiefen hat also bei den Delfinen von Shark Bay dazu geführt, dass genetisch verschiedene Gruppen räumlich voneinander getrennt sind. Anders gesagt: Die Kultur hat die räumliche, genetische Zusammensetzung der Population verändert. Nach der Erst­ent­deckung von Werkzeuggebrauch bei Meeressäugern lieferten diese Delfine nun den Erstnachweis des Einflusses von Kultur auf die genetische Struktur innerhalb einer wilden Tierpopulation.

Dieser Prozess könnte der erste Schritt bei der Artbildung sein. Norma­lerweise gelten Gruppen von Tieren, die sich nicht untereinander fortpflanzen können, bei Wissenschaftlern als verschiedene Arten. Ein Beispiel für eine solche Artbildung liefern die Killerwale. Zahlreiche Studien der letzten Jahre beschrieben Populationen von Killerwalen mit unterschiedlichen Jagdstrategien. Da diese weit voneinander getrennt sind, ist ein Austausch von Paarungspartnern und damit Genen hier kaum möglich. Somit konnten sich die Gruppen über die Jahrtausende in verschiedene Richtungen entwickeln und sich körperlich besser an ihre Jagdstrategie anpassen. Tatsächlich hat sich das Aussehen einzelner Populationen markant verändert. Einige Forscher betrachten die verschiedenen Typen deshalb schon als eigene Arten.

Mutter macht den Unterschied

Bei den Delfinen von Shark Bay gilt das noch nicht. Die Delfingruppen sind hier räumlich nicht weit voneinander getrennt. Es kann also gut sein, dass die Männchen zur Paarung in seichtere Gebiete schwimmen und damit für genetische Vermischung innerhalb der Population sorgen. Die genetischen Veränderungen konnten bisher nur in der mito­chondriellen, mütterlichen DNS nachgewiesen werden, welche keinen Einfluss auf die Artbildung hat. Falls aber auch die Männchen nicht mehr für Austausch im normalen Erbgut sorgen, wäre möglicherweise die Bildung neuer Arten denkbar – ursprünglich ausgelöst von kulturellen Unterschieden.

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