Metho­de zur schnel­len Arten­auf­spal­tung in Korallenriffen

In der Fach­zeit­schrift Pro­cee­dings of the Natio­nal Aca­de­my of Sci­en­ces of the USA gehen Wis­sen­schaft­ler des Leib­niz-Zen­trums für Mari­ne Tro­pen­for­schung (ZMT) der Fra­ge nach, wel­che gene­ti­schen Mecha­nis­men der rapi­den Arten­bil­dung bei Koral­len­riff-Fischen zugrun­de liegen.
Der Evo­lu­ti­ons­pro­zess, bei dem Tie­re inner­halb eines kur­zen Zeit­raums ver­schie­de­ne Arten bil­den, spielt sich häu­fig in neu ent­stan­de­nen oder geo­gra­fisch iso­lier­ten Lebens­räu­men wie bei­spiels­wei­se Inseln ab. Dort tref­fen die Grün­der­ar­ten auf unbe­setz­te Habi­ta­te und gerin­ge­ren Selek­ti­ons­druck, wodurch eine Ent­ste­hung von Arten­viel­falt begüns­tigt wird. Ein bekann­tes Bei­spiel sind die Dar­win­fin­ken der Galapagos-Inseln.
Arten kön­nen sich aber auch in kom­ple­xen Umge­bun­gen, die nicht iso­liert sind, rapi­de auf­fä­chern. Sol­che Fäl­le sind jedoch wenig erforscht, obwohl sie oft in tro­pi­schen Lebens­räu­men auf­tre­ten, die den größ­ten Teil der Tier- und Pflan­zen­viel­falt auf der Erde beherbergen.
Die Arbeits­grup­pe um Oscar Pue­bla, Mee­res­wis­sen­schaft­ler am ZMT und Pro­fes­sor für Fischöko­lo­gie und ‑evo­lu­ti­on am Insti­tut für Che­mie und Bio­lo­gie des Mee­res (ICBM) der Uni­ver­si­tät Olden­burg, nahm sich die Ham­let­bar­sche vor, um Ein­bli­cke in die zugrun­de­lie­gen­den Mecha­nis­men einer schnel­len Arten­auf­spal­tung in Koral­len­rif­fen zu bekom­men, einem sehr kom­ple­xen Lebens­raum. Dazu ana­ly­sier­ten die Wis­sen­schaft­ler die Geno­me von 170 Indi­vi­du­en aus Rif­fen vor Hon­du­ras, Beli­ze und Panama.
Ham­let­bar­sche leben in den Koral­len­rif­fen der Kari­bik und kom­men dort in zahl­rei­chen Arten mit einer erstaun­li­chen Viel­falt an Far­ben und Mus­tern vor. In den meis­ten ande­ren Merk­ma­len und in Bezug auf Lebens­raum und Ernäh­rung ähneln sie sich jedoch sehr. Man nimmt an, dass zumin­dest eini­ge Arten die Farb­mus­ter ande­rer Riff­fi­sche imi­tie­ren, um einen grö­ße­ren Erfolg beim Beu­te­fang zu haben, denn die Beu­te hält den Ham­let­barsch für einen harm­lo­sen Nach­barn und nicht für einen Fressfeind.
„Die Ham­let­bar­sche bie­ten eine her­vor­ra­gen­de Mög­lich­keit, um die gene­ti­schen Trieb­kräf­te einer schnel­len Arten­auf­spal­tung zu unter­su­chen“, erklärt Oscar Pue­bla. Auf Basis der Genom­ana­ly­se fan­den die Wis­sen­schaft­ler her­aus, dass die Auf­spal­tung in 18 Arten wahr­schein­lich inner­halb der letz­ten 10.000 Genera­tio­nen statt­fand, obwohl der Stamm­baum der Ham­let­bar­sche rund 26 Mil­lio­nen Jah­re alt ist. Das ist eine Auf­spal­tungs­ra­te, die zu den schnells­ten bei Fischen zählt.
Die Unter­su­chun­gen deu­ten auch dar­auf hin, dass die hohe Varia­bi­li­tät der Farb­mus­ter durch ver­schie­de­ne Kom­bi­na­tio­nen von Alle­len in eini­gen weni­gen Genen erzeugt wird, die gro­ße Aus­wir­kung auf die Pig­men­tie­rung haben. Alle­le sind Gen­va­ri­an­ten, die die Aus­prä­gung eines Merk­mals wie eben das Farb­mus­ter steu­ern. Ham­let­bar­sche kön­nen durch Hybri­di­sie­rung Alle­le zwi­schen den Arten aus­tau­schen, was die Mög­lich­keit bie­tet, eine Viel­zahl von Farb­mus­tern zu erzeu­gen. Eine sol­che Genom­ar­chi­tek­tur ermög­licht eine beschleu­nig­te Arten­bil­dung, die viel län­ger dau­ern wür­de, wenn sie auf neu­en Muta­tio­nen basier­te. Sie scheint im Tier­reich sehr ver­brei­tet zu sein.

„Unse­re Ergeb­nis­se ermög­li­chen es, den Pro­zess der Arten­auf­spal­tung bes­ser zu ver­ste­hen. Die Zahl der Arten auf der Erde ist ein dyna­mi­sches Gleich­ge­wicht zwi­schen der Evo­lu­ti­on neu­er Arten und dem Arten­ster­ben. Heut­zu­ta­ge machen wir uns haupt­säch­lich über den Aspekt des Aus­ster­bens Gedan­ken, aber auch die Arten­ent­ste­hung muss berück­sich­tigt werden.“
— Oscar Puebla