https://www.faz.net/-gbj-zdxe

Evolutionstheorie : Wer Augen hat, zu sehen...

  • -Aktualisiert am

Ihm reichen lichtschwache Lochkameraaugen: der archaische Kopffüßer Nautilus. Bild: AP

Die Evolution des komplexen Linsenauges plausibel zu machen, war für Darwin eine große Herausforderung. Heute können die Evolutionspfade, die zu verschieden gebauten Augen führen, als Lehrbuchbeispiele der Evolutionstheorie gelten.

          3 Min.

          Um die Existenz eines intelligenten Schöpfers zu belegen, verweisen Kreationisten gern auf die "unreduzierbare Komplexität" des menschlichen Auges. Darwin hat in der Tat eingeräumt, die Vorstellung, dass es sich mit all seinen "unnachahmlichen Vorrichtungen" allein durch natürliche Selektion entwickelt haben könne, scheine absurd. Schon im nächsten - gerne unterschlagenen - Absatz seines großen Werkes stellt er allerdings klar, wie der evolutionäre Ursprung eines so komplexen Organs eben doch plausibel werden könne: Es müsse nur gelingen, die Existenz von "zahlreichen Abstufungen von einem unvollkommenen und einfachen bis zu einem vollkommenen und zusammengesetzten Auge nachzuweisen, die alle nützlich für ihren Besitzer sind."

          Leider hinterlassen Augen, wie alle Weichteile, kaum fossile Spuren. Wie sie das Licht der Welt erblickten, lässt sich deshalb nur indirekt zeigen. Doch auch an heute lebenden Tieren finden sich die von Darwin geforderten Abstufungen in wünschenswerter Vielfalt.

          Ein Weg der kleinen Schritte

          Die einfachste Form des Lichtsinnes besteht aus einzeln unter der Haut verstreuten Sinneszellen, mit deren Hilfe etwa Regenwürmer feststellen, ob sie noch unter der Erde sind. Bei Seesternen sind etliche solcher Zellen bereits zu einem echten Auge verbunden, das noch dazu von hinten durch eine Pigmentschicht beschattet wird. Weil das Licht nun nicht mehr von allen Seiten gleichzeitig einfallen kann, machen solche Flachaugen es möglich, dessen Quelle zu bestimmen. Noch besser wird dieses Richtungssehen durch das Einstülpen der Sehschicht zum Grubenauge, wie man es bei einigen Schnecken findet: Das Licht kann die darin liegenden Sinneszellen nur noch aus Richtung der Grubenöffnung erregen.

          Echte Bilder entstehen auf der immer feiner mit Sinneszellen bestückten Augenrückseite allerdings erst, wenn die Grubenöffnung wie bei einer Camera obscura zu einem kleinen Loch verkleinert wird. Mit solchen lichtschwachen Lochkameraaugen betrachtet etwa der Nautilus, ein archaischer Kopffüßer, seinen unterseeischen Lebensraum. Aus einer Gallerte, die zunächst vermutlich nur Schmutz und Parasiten aus dem Inneren des Auges fernhalten sollte, entwickelten sich dann erste Linsen zur Bündelung des einfallenden Lichts, die trotz großer, lichtstarker Augenöffnungen ein scharfes Bild erlauben. Von einem solchen einfachen Linsenauge der Weinbergschnecke ist es dann nicht mehr weit zum komplexen Linsenauge der ebenfalls zu den Weichtieren gehörenden Tintenfische, das dem der Wirbeltiere in seinen Grundfunktionen verblüffend ähnlich ist.

          Auf verschiedenen Wegen zur Sehfunktion

          Die Details der Konstruktion zeigen jedoch, dass diese Ähnlichkeiten kein Erbe des letzten gemeinsamen Vorfahren beider Tiergruppen sind, sondern sich vielmehr unabhängig voneinander entwickelt haben. So stellen Tintenfische das Bild auf ihrer Netzhaut scharf, indem sie die Linse wie in einem Fotoapparat vor und zurück bewegen. Denselben Effekt erreicht das Wirbeltierauge, indem es die Wölbung der elastischen Linse und damit ihre Brechkraft verändert.

          Auch die Entwicklung der Augen im Embryo verläuft höchst unterschiedlich. Während das Auge des Tintenfischs aus einer Einstülpung der Haut entsteht, beginnt das Wirbeltierauge als blasenförmige Ausstülpung des Gehirns. Diese Herkunft ist auch der Grund für einen Konstruktionsfehler des Wirbeltierauges, mit dem Tintenfische keine Probleme haben: eine verdrehte Netzhaut. In ihr muss das auftreffende Licht erst mehrere Schichten von Nervenzellen und Blutgefäßen durchdringen, bevor es die eigentlichen Sinneszellen anregen kann. So kommen auch die ableitenden Nervenfasern über den Sehzellen zu liegen. Wo sie zum Sehnerv gebündelt nach hinten aus dem Auge heraustreten, entsteht zwangsläufig ein Loch im Verbund der Sehzellen. Den resultierenden blinden Fleck nimmt man allerdings kaum wahr, weil das Gehirn die entstehende Lücke im Gesichtsfeld auffüllt.

          Konvergente Evolution

          Die erstaunlichen Parallelentwicklungen im Aufbau der Augen von so unterschiedlichen Tieren wie Wal und Kalmar machen das Linsenauge zusammen mit den Grabschaufeln von Maulwurf und Maulwurfsgrille, der Stromlinienform von Fisch und Delphin oder der ähnlichen Wuchsform amerikanischer Kakteen und afrikanischer Wolfsmilchgewächse zu einem Lehrbuchbeispiel für konvergente Evolution.

          Offenbar hat die Natur also in vielen Fällen erstaunlich ähnliche Lösungen für dasselbe Problem gefunden. Das Beispiel Auge zeigt aber auch, dass sich solche analogen Entwicklungen nicht immer leicht von Ähnlichkeiten unterscheiden lassen, die tatsächlich in gemeinsamer Abstammung gründen. So sind sich Biologen bis heute uneins darüber, wie viele Male Augen unabhängig voneinander im Tierreich entstanden sind. Während die Lehrmeinung von bis zu vierzig eigenständigen Neuentwicklungen ausgeht, deuten genetische Daten auf einen einzigen gemeinsamen Ursprung in einem frühen Mehrzeller hin. Dafür spricht auch die weite Verbreitung von lichtempfindlichen Opsinen, die heute fast im gesamten Tierreich als Sehfarbstoff verwendet werden.

          Zusammenhang mit der Artenexplsion im Kambrium?

          Der Zoologe Andrew Parker von der Universität Oxford hält die Erfindung von Augen sogar für den wesentlichen Zünder der ersten großen Artenexplosion zu Beginn des Kambriums vor rund 530 Millionen Jahren. Augen erleichterten es demnach den Jägern des Urmeeres, ihre Beute zu finden, entsprechend hoch war der evolutionäre Druck auf die Gejagten, ebenfalls Augen zu entwickeln, um sich rechtzeitig in Sicherheit zu bringen.

          Die Evolution des komplexen Linsenauges, welches Darwin nach eigenem Bekunden immer wieder "kalte Schauer" der Ehrfurcht über den Rücken jagte, lässt sich also nicht nur hochplausibel nachvollziehen, sie könnte sich sogar in erdgeschichtlicher Rekordzeit vollzogen haben.

          Weitere Themen

          Blumen auf Bikini

          Ab in die Botanik : Blumen auf Bikini

          Anfang Juli war der internationalen Tag des Bikinis. Das namensgebende Südsee-Atoll hat ebenfalls eine Flora, seiner Vergangenheit zum Trotz.

          Topmeldungen

          Ein Forscher des Australian Institute of Marine Science vermisst am Clerke Reef Korallenschäden.

          Wende in der Klimakrise? : Noch ist nichts verloren

          Der Klimaforscher Mojib Latif glaubt an die Wende in der Klimakrise – gerade nach dem Corona-Schock. In seinem neuen Buch „Heißzeit“ erklärt er, was auf Politik, Wirtschaft und Gesellschaft zukommt.
          Bewohner des dicht besiedelten Viertels Hillbrow in Johannesburg, Südafrika

          Bevölkerungswachstum : Afrikas demographisches Dilemma

          Bis zum Ende des Jahrhunderts leben elf Milliarden Menschen auf der Erde. Vor allem in Afrika steigt die Zahl. Was bedeutet das für den Kontinent und seinen Nachbarn Europa – auch im Hinblick auf das Coronavirus?

          Newsletter

          Immer auf dem Laufenden Sie haben Post! Abonnieren Sie unsere FAZ.NET-Newsletter und wir liefern die wichtigsten Nachrichten direkt in Ihre Mailbox. Es ist ein Fehler aufgetreten. Bitte versuchen Sie es erneut.
          Vielen Dank für Ihr Interesse an den F.A.Z.-Newslettern. Sie erhalten in wenigen Minuten eine E-Mail, um Ihre Newsletterbestellung zu bestätigen.