Mikro­plas­tik kann evo­lu­tio­nä­re Ver­än­de­run­gen auslösen

Mikro­plas­tik gelangt in immer grö­ße­ren Kon­zen­tra­tio­nen in die Umwelt und zer­setzt sich nur sehr lang­sam. Die bis zu fünf Mil­li­me­ter klei­nen Kunst­stoff-Par­ti­kel wer­den durch Was­ser und Wind ver­brei­tet. Inzwi­schen wur­de Mikro­plas­tik bereits in allen Öko­sys­te­men nach­ge­wie­sen, von der Tief­see bis zu hoch­al­pi­nen Glet­schern. Obwohl es immer mehr Hin­wei­se dar­auf gibt, dass die Auf­nah­me von Mikro­plas­tik – je nach Grö­ße, Men­ge und Zusam­men­set­zung – schäd­lich für Orga­nis­men sein könn­te, ist der Grad der Gefähr­lich­keit noch nicht abschlie­ßend geklärt.
Dass Mikro­plas­tik auch evo­lu­tio­nä­re Ver­än­de­run­gen aus­lö­sen kann, zeigt nun zum ers­ten Mal ein inter­na­tio­na­les Team von Wissenschaftler*innen des LOEWE-Zen­trums für Trans­la­tio­na­le Bio­di­ver­si­täts­ge­no­mik (TBG), des Sencken­berg Bio­di­ver­si­tät und Kli­ma For­schungs­zen­trums Frank­furt (SBiK‑F) und des Est­ni­schen Natio­nal­la­bors für Che­mie und Phy­sik. Ihre geno­mi­sche Stu­die wur­de im Fach­ma­ga­zin „Che­mo­s­phe­re“ ver­öf­fent­licht. Dem­nach löst die Auf­nah­me von Mikro­plas­tik­par­ti­keln bei der Zuck­mü­cke Chi­ro­no­mus ripa­ri­us eine evo­lu­tio­nä­re Anpas­sung aus.
In einem Expe­ri­ment über meh­re­re Mücken-Genera­tio­nen wur­den sie einer Kon­zen­tra­ti­on von Mikro­plas­tik aus­ge­setzt, wie sie auch in der Umwelt zu fin­den ist. Dabei zeig­te sich zunächst ein Fit­ness­ver­lust in Form von Todes­ra­ten von bis zu 50 Pro­zent. Dar­auf­fol­gend setz­te jedoch eine inter­es­san­te Ent­wick­lung ein: Inner­halb von drei Genera­tio­nen pass­ten sich die Mücken an die Auf­nah­me des Schad­stoffs an, so dass hin­sicht­lich der Über­le­bens­ra­ten kein Unter­schied zur Kon­troll­grup­pe mehr fest­zu­stel­len war. Gleich­zei­tig wur­den jedoch in ihrem gesam­ten Genom Ver­än­de­run­gen regis­triert, die sich als Grund für die­se unge­mein schnel­le Anpas­sung deu­ten las­sen. Ins­be­son­de­re zeig­ten die­je­ni­gen Gene Zei­chen von evo­lu­tio­nä­rer Anpas­sung, die bei der Bekämp­fung von Ent­zün­dun­gen und oxi­da­ti­vem Stress – einem stoff­li­chen Ungleich­ge­wicht in Zel­len, das Repa­ra­tur- und Ent­gif­tungs­funk­tio­nen beein­träch­tigt – eine Rol­le spielen.

„Auch wenn sich die Zuck­mü­cken sehr schnell an das Mikro­plas­tik anpas­sen konn­ten, ist das nur teil­wei­se eine gute Nach­richt. Denn dies spie­gelt mög­li­cher­wei­se nicht die Situa­ti­on in natür­li­chen Popu­la­tio­nen und Öko­sys­te­men wider. Dazu müs­sen vie­le ver­schie­de­ne Fak­to­ren berück­sich­tigt werden.“
— Dr. Hali­na Bin­de Doria, Studien-Autorin

Zum einen zei­ge die Ver­suchs­si­tua­ti­on mög­li­cher­wei­se nicht alle nega­ti­ven Aus­wir­kun­gen von Mikro­plas­tik auf das Über­le­ben bezie­hungs­wei­se die Ver­meh­rungs­ra­te, kurz die evo­lu­tio­nä­re Fit­ness. So beein­flus­se zum Bei­spiel die Auf­nah­me von Mikro­plas­tik­par­ti­keln direkt oder indi­rekt die Nähr­stoff­auf­nah­me im Darm und kön­ne in nähr­stoff­ar­men Pha­sen, zum Bei­spiel im Win­ter, nega­ti­ve Aus­wir­kun­gen haben. Auch kön­ne die Anpas­sung an Mikro­plas­tik wich­ti­ge ande­re Anpas­sun­gen, wie etwa die Kon­trol­le der Muta­ti­ons­ra­te, außer Kraft set­zen. Dar­über hin­aus sei bekannt, dass sich nicht alle Arten so schnell anpas­sen könn­ten wie die Zuck­mü­cken. Auf die­se hät­te Mikro­plas­tik län­ger­fris­tig schäd­li­che Auswirkungen.
Stu­di­en­lei­ter Prof. Mar­kus Pfen­nin­ger, eben­falls am LOEWE-Zen­trum TBG und dem SBiK‑F tätig sowie an der Johan­nes Guten­berg-Uni­ver­si­tät Mainz, fasst zusam­men: „Unse­re Stu­die zeigt, dass Mikro­plas­tik in der Umwelt das Poten­zi­al hat, die evo­lu­tio­nä­re Ent­wick­lung der ihm aus­ge­setz­ten Arten für immer zu ver­än­dern. Auch wenn unmit­tel­bar schäd­li­che Aus­wir­kun­gen schein­bar aus­blei­ben, stellt Mikro­plas­tik eine bis­her unter­schätz­te Bedro­hung aller Öko­sys­te­me dar. Wir wol­len nun wei­ter exem­pla­risch die geno­mi­schen Reak­tio­nen der Zuck­mü­cken auf Mikro­plas­tik erfor­schen, da sie auf­grund ihrer schnel­len Fort­pflan­zungs­ra­te, der leich­ten Hal­tung im Labor und des vor­han­de­nen Refe­renz­ge­noms für die­se Ana­ly­sen gut geeig­net sind.“