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Genetik : Evolution auf der Überholspur

  • -Aktualisiert am

Wildpferde in der Mongolei Bild: Claudia Feh

Die Anpassung mancher Tiere an neue Lebensbedingungen geschieht überraschend schnell. Bisweilen innerhalb weniger Generationen, wie genetische Analysen zeigen.

          5 Min.

          Die Entwicklung des Lebens verläuft nach Überzeugung der meisten Wissenschaftler im Schneckentempo. Bei Wirbeltieren wie Fischen und Pferden sind erst nach Tausenden oder Zehntausenden von Jahren ansehnliche evolutionäre Ergebnisse zu erwarten. Wenn eine rasche Anpassung an neue Lebensbedingungen gefragt ist, also Darwins „natürliche Auslese“ besonders streng daherkommt, kann es mit der Evolution aber offenkundig viel schneller vorangehen. Das haben zwei Forschergruppen festgestellt - die eine Gruppe an Jakutischen Hauspferden, die andere an Stichlingen, die an Alaskas Südküste leben.

          In Jakutien ist der Winter auch für sibirische Verhältnisse extrem frostig: Zuweilen sinkt die Temperatur unter minus 70 Grad Celsius. Ein turksprachiges Reitervolk, ursprünglich wohl am Baikalsee oder westlich davon zu Hause, ließ sich davon jedoch nicht abschrecken. Bedrängt von den benachbarten Mongolen, zog es zwischen dem 13. und 15. Jahrhundert immer weiter nach Norden. Dort entwickelten die Jakuten eine außergewöhnliche Form der Viehzucht: Die Rinder überwintern zwar in Ställen, die Schutz vor allzu eisigen Temperaturen bieten.

          Die Jakutischen Pferde, die ebenfalls Fleisch und Milch liefern, bleiben aber das ganze Jahr über im Freien und müssen auch im Winter selbst ihr Futter suchen. Mit ihrem kompakten Körperbau, kurzen, kräftigen Beinen und einem dichten, langhaarigen Winterfell scheinen sie dafür gut gerüstet. Zumal sie sich während des kurzen Sommers auch üppige Fettpolster zulegen und im Winter sparsam mit diesen Vorräten haushalten. Erst im Frühling bringen die Tiere ihren Stoffwechsel wieder richtig auf Trab.

          Von Äußerlichkeiten darf man sich nicht täuschen lassen

          Anders als manche Fachleute vermuteten, stammen die Jakutischen Pferde aber nicht von den Wildpferden ab, die einst auch so hoch im Norden gelebt haben. Ihre unmittelbaren Vorfahren waren wohl eindeutig Hauspferde. Das haben Wissenschaftler aus Dänemark, Großbritannien, den Vereinigten Staaten, Spanien, der Schweiz, Russland, Frankreich, Finnland und Saudi-Arabien herausgefunden, als sie das Genom von Jakutischen Pferden und unterschiedlichen Hauspferdrassen studierten und miteinander verglichen. Fossile Pferdeknochen aus Jakutien sowie Przewalski-Pferde, die letzten überlebenden Wildpferde, wurden ebenfalls in die Untersuchungen einbezogen.

          Wie Pablo Libradoa und Clio Der Sarkissiana von der Universität Kopenhagen und ihre Kollegen in den „Proceedings“ der amerikanischen Nationalen Akademie der Wissenschaften  berichten, stellte sich heraus, dass die Jakutischen Pferde allesamt recht eng miteinander verwandt sind. Ein schon vor zweihundert Jahren gestorbenes Tier, dessen DNA aus Knochen und Zähnen isoliert wurde, fügt sich in diesen molekulargenetischen Stammbaum ebenfalls unauffällig ein. Offenbar haben die Züchtungsversuche zu Sowjetzeiten kaum Spuren hinterlassen. Damals sollten die Pferde in Jakutien durch Kreuzung mit Hauspferden unterschiedlicher Herkunft leistungsfähiger werden - was gründlich misslang. Für das dortige Klima waren die Tiere der Jakuten wohl schon optimal geeignet.

          Mehrere hundert Jahre altes Skelett eines Jakutischen Pferdes
          Mehrere hundert Jahre altes Skelett eines Jakutischen Pferdes : Bild: o Patrice Gérad-CNRS-Mission Archeologique Francaise en Siberie Orientale

          Von Äußerlichkeiten darf man sich aber nicht täuschen lassen. Obwohl die Jakutischen Pferde so urtümlich anmuten, sind sie mit Wildpferden - in Zoologischen Gärten lebenden und fossilen Exemplaren aus Jakutien - nur weitläufig verwandt. Ihre nächsten Verwandten sind diverse Rassen von Hauspferden. Mit den robusten Mongolischen Pferden ist die genetische Übereinstimmung jedoch größer als mit edlen Arabern.

          Gut gegen frostiges Klima gewappnet

          Kein Wunder, von der ursprünglichen Heimat der Jakuten und ihrer Pferde war es wohl kein allzu weiter Weg bis zur mongolischen Steppe. Das einzige bis heute überlebende Wildpferd, nach seinem europäischen Entdeckter Przewalski benannt, bevölkerte ebenfalls innerasiatische Steppengebiete. Den Wildpferden, die in Europa von eiszeitlichen Jägern kunstvoll auf Höhlenwände gemalt wurden, sieht das Przewalski-Pferd verblüffend ähnlich. Wie die in Jakutien heimischen Wildpferde ausgesehen haben, ist allerdings nicht überliefert. Ob ihre letzten Herden noch durch die Tundra streiften, als die Jakuten mit ihren Viehherden dort eintrafen, ist ebenso wenig bekannt.

          Erwachsener männlicher Süßwasser-Stichling (Gasterosteus aculeatus)
          Erwachsener männlicher Süßwasser-Stichling (Gasterosteus aculeatus) : Bild: Anthony Lee, Berkeley

          Wie aber konnten Hauspferde so rasch derart kälteresistent werden? Die molekulargenetischen Analysen der Forscher um Libradoa lassen darauf schließen, dass bei der rasanten Evolution in Jakutien vor allem regulatorische Regionen der DNA im Spiel waren. Kleine Variationen, die bereits in der Population vorhanden sind, können dort gemeinsam eine große Wirkung entfalten: zum Beispiel die Fettpolster dicker machen und den Körperbau gedrungener.

          An solchen Stellschrauben hat die Evolution anscheinend nicht nur bei Pferden gedreht. Wie vergleichende Studien zeigen, war ein ähnliches Sortiment von Genen beteiligt, als sich die Ureinwohner subpolarer Regionen gegen ein frostiges Klima gewappnet haben.

          Aktive Wanderung ins Süßwasser

          Bei den Stichlingen, die von Wissenschaftlern um Emily A. Lescak von der University of Alaska Fairbanks und Susan L. Bassham von der University of Oregon unter die Lupe genommen wurden, gab ein Erdbeben den Startschuss für eine rasend schnelle Evolution. Am 27. März 1964 erschütterte das heftigste Beben, das jemals in Nordamerika registriert worden ist, die Südküste von Alaska. Dabei hoben sich mehrere Inseln im Prinz-William-Sund so weit empor, dass an Land neue Teiche mit Süßwasser entstanden:

          Etliche Mulden wurden vom Meer abgeschnitten und von Regengüssen geflutet. Ein Meeresbewohner, der dort überleben konnte, ist der Dreistachlige Stichling (Gasterosteus aculeatus). Mitunter wandert er sogar aktiv ins Süßwasser, um eine ruhigere Umgebung für die Fortpflanzung zu finden. Seine aufwendige Brutpflege hat man längst gründlich erforscht: Stichlingsmännchen bauen ein Nest, locken Weibchen hinein und betreuen dann die abgelegten Eier, bis der Nachwuchs geschlüpft ist.

          In Europa und Ostasien sind die nicht einmal fingerlangen Fischlein ebenso weit verbreitet wie in Nordamerika. Sie sind an der Küste wie im Binnenland, in Salz- und Brackwasser wie im Süßwasser heimisch. Auf Inseln im PrinzWilliamSund und ringsum fingen die Forscher um Lescak und Bassham mehr als tausend Dreistachlige Stichlinge, um sie bis ins Detail zu untersuchen und miteinander zu vergleichen.

          Normalerweise unterscheiden sich Süßwasserpopulationen schon auf den ersten Blick von Meeresbewohnern: Die Fische sind nicht nur kleiner und haben kürzere Stacheln. Vor allem sind sie viel spärlicher mit Schutzschilden in Form von seitlichen Knochenplatten bestückt. Im Süßwasser tragen sie weniger als zehn, im Salzwasser mehr als dreißig solche Platten.

          Evolution im Eiltempo

          Genetische Analysen haben gezeigt, dass die Populationen in den erst im Jahr 1964 entstandenen Teichen allesamt von Meeresbewohnern abstammen. Erstaunlicherweise findet sich in vielen dieser neuen Biotope aber bereits ausnahmslos die typische Süßwasserform. Manche der erst seit fünfzig Jahren existierenden Teiche beherbergen neben dem Süßwassertyp allerdings auch Stichlinge mit dem für Salzwasser charakteristischen Outfit, wie die Forscher ebenfalls in den „Proceedings“ berichten.

          In einigen der neuen Biotope schwimmen sogar ausschließlich Vertreter der Salzwasserform. Das lässt sich damit erklären, dass diese Populationen mehr oder minder häufig Zuwachs aus dem Meer bekommen. Entweder verschlägt es Stichlinge bei Sturmfluten in einen nahe gelegenen Teich, oder sie wandern aktiv ein, über die Mündung von Bächen oder kleinen Rinnsalen.

          Das halbe Jahrhundert, das seit dem folgenreichen Erdbeben vergangen ist, entspricht nur etwa 25 Stichlingsgenerationen, maximal könnten es 50 gewesen sein. Dennoch unterscheiden sich die erst bei dem Erdbeben an der Südküste Alaskas entstandenen Süßwasserpopulationen im Durchschnitt fast ebenso sehr von ihren Verwandten im Meer wie Populationen weitab der Küste, die vermutlich schon seit etlichen Jahrtausenden bestehen.

          Beim dauerhaften Wechsel vom Salzwasser zum Süßwasser verläuft die Evolution offenbar im Eiltempo: Für die entscheidenden Anpassungen genügen wenige Jahrzehnte. Was freilich noch nichts darüber aussagt, wie die Fauna mit den drastischen Veränderungen zurechtkommen wird, die durch den Klimawandel drohen.

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