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