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Johnny Depp als 505 Mio Jahre altes Fossil – ein Seeskorpion mit Scherenhänden (mit Link)

Der Schauspieler war es in letzter Zeit nicht gerade für seine darstellerischen Fähigkeiten im Gespräch, sondern wegen seinen Gerichtsterminen. Davon war 2013 noch lange nicht die Rede.
Wie kommt er aber in diesen Thread?

Die Burgess Shale ist eines der ältesten überlieferten Ökosysteme der Welt. Der Schwarze Schiefer im kanadischen Yoho-Nationalpark enthält Fossilien mit erhaltenen Weichteilen. Manche der Fossilien kann man heute existierenden Tiergruppen zuordnen, andere sind den Paläontologen bis heute ein Rätsel. Die Verwirrung der Wissenschaftler hat zu Namen wie Hallucigenia oder Anomalocaris geführt. Die Burgess Shale-Faunengesellschaft ist immer noch gut für neue Fossilien, bis heute werden Tiere neu beschrieben.

Bildquelle: http://novataxa.blogspot.com/2013/05/kooteninchela.html

Neuzugang der Burgess Shale-Urviecher im Jahr 2013 war Kooteninchela deppi.
Kooteninchela deppi ist ein ein entfernter Verwandter unserer heutigen Spinnentiere und hat als herausragendes Merkmal große Scheren. In einer Zeit, in der es noch keine Fische gab, waren er und seine Verwandten Top-Prädatoren.
Kooteninchela deppi ist mit seinen vier Zentiemtern ein kleines Exemplar – bestenfalls ein Jägerchen.

Hier gehts zum Journal (englisch)
https://www.sciencedaily.com/releases/2013/05/130516063842.htm

David Legg, sein Entdecker, erzählt im Interview, dass er beim Anblick der Scheren sofort an Edward mit den Scherenhänden denken musste.
Der "Seeskorpion" mit den Scherenhänden aus einer der schrägsten Fossilfundstellen der Welt passt dann doch wieder wunderbar zu Johnny Depps verschrobenem Charakteren.

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Was ist falsch an der bekanntesten Grafik zur Evolution des Menschen?

Dies ist wahrscheinlich die berühmteste Abbildung zum Thema Evolution:

Fast jeder hat sie schon einmal irgendwo gesehen. Auf Buchumschlägen, in Zeitschriften, als Graffiti auf Häuserwänden oder als Logo von irgendeiner Stiftung. Und wenn nicht unbedingt in dieser vereinfachten Form, dann in einer ihrer endlosen Parodien, wie z.B. dieser hier:

Nur wenige wissen allerdings, woher diese Zeichnung eigentlich kommt. Die Originalzeichnung ist von Rudolph Zallinger und wurde unter dem Titel "The Road to Homo sapiens" in einem von Time-Life publizierten Buch zur Evolution des Menschen angefertigt. Bekannt wurde die Abbildung unter dem Titel "March of Progress". Beide Titel sind sehr unglücklich gewählt und wahrscheinlich der Grund für die Unbeliebtheit der Abbildung. Ursprünglich waren 15 Vorfahren darauf zu erkennen:

Ich habe ja schon das eine oder andere Mal zugegeben, dass ich mit der Abbildung gar nicht so ein Problem habe wie manch anderer. Aber es gibt sicher Einige, die mir widersprechen, wenn ich sage: "Mit dieser Abbildung ist doch alles in Ordnung." 2011 tauchte auf den amerikanischen ScienceBlogs dieses Motiv dann in einem Artikel auf, der 5 falsche wissenschaftliche Abbildungen auflistete (Artikel nicht mehr verfügbar), die mittlerweile so wiedererkennbar sind, dass sie trotz ihrer Fehler für Realität gehalten werden. Zum Beispiel kann man an diesem Modell des Sonnensystems den Eindruck bekommen, dass wir viiiiel näher an der Sonne sind als das der Fall ist:

Ich frage aber jetzt noch einmal, warum genau diese Abbildung menschlicher Evolution auf der Liste landete. Was ist falsch an der bekanntesten Grafik zur Evolution des Menschen?

Lassen wir einmal außer Betracht, dass die Details in der Abbildung recht variabel sind und dass wir die eine oder andere grafische Änderung unserer Vorfahren mit hoher Wahrscheinlichkeit vornehmen müssen. Der Homo neanderthalensis ist in dieser Liste eindeutig als Vorfahre vom Homo sapiens zu erkennen, obwohl die beiden vor ca. 400 000 Jahren ihre separaten Wege gingen (auch wenn sie sich ca. 300 000 Jahre später noch einmal über den Weg liefen). Und Australopithecus sediba fehlt selbstverständlich hier noch (da er vor gerade einmal 11 Jahren in der Zeitschrift Science präsentiert wurde). Mir geht es bei dem Bild auch eher darum, ob es einen falschen Prozess darstellt und nicht ob die Details stimmen. Würden wir ein Sonnensystem in korrekten Größenverhältnissen darstellen wollen, könnten wir auch außer Betracht lassen, ob die Färbung von Saturn nun 100%ig korrekt ist. Und ich muss zugeben, ich tue mich schwer damit, diese Evolutions-Abbildung für das zu kritisieren, was sie ist.

Und was ist sie?

Wir sehen die Entwicklung von einem kleinen, tanzenden Affen zu einem recht vetraut aussehenden hominiden Mann. Die x-Achse ist dabei eine Zeitachse; die y-Achse soll wohl die Größe darstellen. Soweit ist alles mehr oder weniger korrekt, oder? Was fehlt dann bei dem Bild? Natürlich fehlen viele Zwischenformen, aber das ist verständlich, denn für eine Grafik wie diese steht nur wenig Platz zur Verfügung (und für die Abbildung in seinem Originalzustand musste man sie extra aus dem Buch ausklappen um die Primaten alle zu sehen). Viele evolutionäre Sackgassen sind außerdem weg gelassen, genauso wie die erfolgreichen anderen Lebewesen, die nach dem tanzenden Affen entstanden sind. Warum? Weil es hier nur um den Menschen geht und nicht um den Gorilla?

Das Hauptproblem ist aber wahrscheinlich eher die Suggestion von Fortschritt. Doch tut die Abbildung das wirklich? Würde es um ein anderes Tier gehen als den Menschen, käme man wahrscheinlich nie auf den Gedanken, das letzte Tier als die Krone der Schöpfung zu sehen, oder? Und es wäre auch sofort klar, dass es sich hier nur um einen Ausschnitt handelt und nicht die komplette Entwicklung.

Man hat bei dieser Art von Darstellung (egal ob mit Mensch oder mit Wal) zwangsläufig etwas den Eindruck, dass die Richtung von links nach rechts eine Art Fortschritt darstellt – nicht zuletzt dadurch, dass das Originalmotiv “March of Progress” genannt wurde. Das ist natürlich völlig falsch, und sobald in einem Buch diese Abbildung benutzt wird, um Fortschritt zu erklären, bricht der Sinn der Abbildung zusammen. Aber zeigt die Abbildung selbst, dass es eine konstante Weiterentwicklung hin zum prächtigen Homo sapiens gab? All unsere Vorfahren nehmen in der Größe zu, aber auch das ist nicht wirklich falsch. Der Gedanke an Fortschritt entsteht lediglich durch unsere Sicht, dass wir am Ende der Reihe stehen. Drehen wir also das Ganze mal um:

Wir beginnen beim Menschen und schauen uns nach und nach die einzelnen Vorfahren an. Ich finde das informativ und anschaulich gestaltet. Diese Abbildungen haben weder Anfang noch Ende; und ich denke dass den meisten Leuten das bewusst ist. Zumindest dass der kleine Affe am Anfang nicht den Anfang darstellen kann, ist klar. Aber auch dass der Mensch nicht das Ende der Evolution darstellt, wird deutlich wenn man sich den Großteil der Parodien dazu anschaut. Der Schwerpunkt liegt meistens auf: “Was kommt nach Homo sapiens?”

Zugegeben, der Schimpanse am Anfang der letzten Variante dreht die ganze Argumentation auf den Kopf. DAS ist tatsächlich falsch. Aber ich fürchte, der Mythos, dass der Mensch vom Schimpansen abstammt, wird sich noch ein Weilchen halten. Daran ändert auch eine korrekte Abbildung des Zallinger-"Aufstiegs" nichts.

Natürlich besteht die Gefahr, dass diese Abbildung fehlgedeutet wird. Aber wie so oft bietet sie auch die Möglichkeit, das Thema "Evolution" anzusprechen und im Idealfall Missverständnisse aufzuklären. Das macht sie effektiver als fast irgendeine andere Grafik. Die Abbildung ist nicht falsch, sie könnte nur etwas erklärenden Text gebrauchen, genau wie sie es in ihrem ursprünglichen Kontext hatte.

Wenn ich auch die klassischen, verschnörkelten Stammbäume bevorzuge, um die Evolution von Arten darzustellen, manche Aussagen kann man nur mit einer linearen Abbildung richtig rüber bringen:

P.S.: Ich habe jetzt exakt 14.000 Klicks auf diesem Thread.

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Und wir evolvieren doch!

In den letzten Jahren erschienen Artikel mit Nachweisen für Evolution beim Menschen – die Selektion eines vorteilhaften Gens und seine Verbreitung in einer Bevölkerungsgruppe in möglicherweise der bisher kürzesten dokumentierten Zeitspanne. Ist das so überraschend?

Wir haben mit unserer technologisch hochentwickelten Zivilisation dem Evolutionsdruck so stark entgegen gespielt, dass man meinen könnte, wir evolvieren gar nicht mehr. Heutzutage fallen wir nicht mehr in Gräben und brechen uns das Genick, wir kaufen uns eine Brille. Und leiden wir an einer Lungenentzündung, dann gehen wir zum Arzt. Wie, fragt man dann, werden dann Eigenschaften aus einer Population ausselektiert? Oder bedeutet der fehlende Selektionsdruck dass jede genetische Mutation, jedes schlecht adaptierte Gen, eine Chance bekommt, sich in der Gesellschaft zu etablieren?

Bevor wir uns hier in eine soziale und politische Diskussion verstricken, schnell zurück zur Biologie. Denn abgesehen von der im oberen Abschnitt vernachlässigten sexuelle Selektion (ohne Nachkommen kann ein bestimmtes Gen natürlich auch verloren gehen, egal wie gut man an seine Umwelt adaptiert sein mag) und Evolution durch genetischen Drift, gibt es trotzdem natürliche Selektionsdrücke, die auf uns wirken. Zum einen muss man bedenken dass Evolution ein Prozess ist, der nicht einfach in ein, zwei Generationen nachzuhalten ist. Wir setzen uns momentan stark den verschiedensten Selektionsdrücken aus. Nur merken wir das nicht, da wir durch unsere Luxusgüter ein relativ sicheres Umfeld geschaffen haben, in dem die Gefahren recht überschaubar sind.

Aber Evolution findet über größere Zeiträume und ingesamt andere Dimensionen statt. Es gibt viele Einflüsse, die sich über Jahre, Jahrzehnte, ja, über das letzte Jahrhundert entwickelt haben und uns im Hintergrund formen – und verändern. Das beste Beispiel sind vielleicht Krankheiten. Millionen sterben an Krankheiten, weil sie weniger Abwehrkräfte besitzen als andere. Malaria ist ein berühmtes Beispiel, da eine Sichelzellenmutante des ß-globin-Gens Schutz vor dem Krankheitserreger bietet. Zwei Mutanten hingegen verursachen lebensbedrohliche Anämie. Es könnte fast keinen besseren Fall geben, um den Genpool einer Bevölkerung zu verändern. Ein anderes Beispiel ist HIV, bei der die Überlebensrate höher ist, wenn ein Patient eine bestimmte Kombination verschiedener Leukozyten-Antigene besitzt.

Da Evolution ein gradueller, langsamer Prozess ist, werden wir wahrscheinlich nicht mehr mit bekommen, ob auf diese Art und Weise die Gene sich in der gesamten Bevölkerungen eines Landes etablieren. Wir können schätzen und prognostizieren, was passiert, wenn sich ein solches Gen in der gleichen Geschwindigkeit, wie bisher in einer Population verbreitet. Laut einer Studie in PNAS von 2009 gibt es einen Trend bei Frauen zu geringerem Cholesterin, geringerer Größe, früherer Reproduktionsfähigkeit und einer späteren Menopause. Wir gründen Familien immer später, und damit beeinflussen wir unsere eigene Evolution.

Nun erschienen 2010 in Science gleich mehrere Studien zu Populationen in Tibet. Sie zeigte, dass Tibeter, die in einer Höhe von bis zu 4500 Meter leben, besser an den geringen Sauerstoffgehalt (40% weniger) angepasst waren. Han-Chinesen aus geringerer Höhe haben eine dreimal höhere Kindersterblichkeit als Tibeter, da die Überproduktion roter Blutkörper bei geringem Sauerstoffgehalt der Luft zu der berüchtigten, chronischen Höhenkrankheit führt. Tibeter kriegen diese Krankheit nicht. Sie besitzen weniger rote Blutkörperchen und dadurch weniger Hämoglobin.

Eine kleine Veränderung in einem Gen ist dafür verantwortlich. Ein bestimmter SNP – das ist ein single nucleotide polymorphism, also die Veränderung eines einzelnen Basenpaares – war bei 87% aller Tibetern aber nur bei 9% der Han-Chinesen zu finden. Und dieses Gen wird aktiviert als Reaktion auf Sauerstoffmangel. Die Wissenschaftler konnten also eine genetische Anpassung an die Umweltbedingungen in großen Höhenlagen nachweisen.
Es wird sich noch darüber gestritten, wann genau diese Abspaltung der zwei Populationen statt gefunden hat. Es könnte aber schon vor 3000 Jahren passiert sein und wäre damit der früheste dokumentierte Fall von genetischer Selektion.

Wir sind also alles andere als immun gegen Evolution. Es fällt uns in einer Weltbevölkerung von fast 8 Milliarden Menschen einfach nur nicht auf. Als Westeuropäer geht es uns relativ gut, aber wir dürfen nicht vergessen, dass es viele Orte auf der Welt gibt, in denen noch stark natürlich selektiert wird. Die Selektion hier findet weniger deutlich statt, aber sie ist ständig präsent. Durch die Wahl unserer Partner entscheiden wir, welche Gene weiter gegeben werden. Auf diese Art und Weise haben Europäer über die letzten 7000 Jahre die Fähigkeit entwickelt, Milch zu trinken. In Asien ist nur ein Bruchteil der Menschen dazu in der Lage. 7000 Jahre sind aus evolutionsbiologischer Sicht eine lächerliche Zeitspanne.

Genauso werden wir in ein paar Tausend Jahren über die Bevölkerungen von heute denken.

Quellen:

Science 329 (5987): 72-75

Science 329 (5987): 75-78

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Was bist du? | kurzgesagt (6:21 min)


https://m.youtube.com/watch?v=r0Af_AT31tc

Wer glaubt, etwas zu sein, hat aufgehört, etwas zu werden.
Philip Rosenthal, deutscher Industrieller und Politiker (1916-2001)

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Was ist etwas? | kurzgesagt (5:46 min)


https://m.youtube.com/watch?v=SN2iidFin2Q

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Was ist Intelligenz? | kurzgesagt (9:21 min)


https://m.youtube.com/watch?v=8HtnfA0nErw

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Warum kriegen Blauwale keinen Krebs? - Petos Paradoxon | Kurzgesagt (7:47 min)


https://m.youtube.com/watch?v=aMaghFZWq2A

Veröffentlicht am 20.11.2019

Krebs ist eine unheimliche und rätselhafte Krankheit. Beim Versuch sie zu verstehen um sie besser bekämpfen zu können, sind Wissenschaftler auf ein biologisches Paradoxon gestoßen, das bis heute ungelöst ist: sehr große Tiere scheinen immun gegen Krebs zu sein. Das macht keinen Sinn – je größer ein Lebewesen ist, desto mehr Krebs sollte es eigentlich haben. Um zu verstehen warum das so ist, müssen Wissenschaftler sich erstmal Krebs selbst noch genauer ansehen.

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Bakterien in Blauwalgröße | kurzgesagt (9:25 min)


https://m.youtube.com/watch?v=erDUXM8mCS8

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Where is everybody? - Teil 10: Kohlenstoff-Chauvenismus

Zu den ersten 9 Teilen:
... 147, 05.10.2021: Where is everybody? - Teil 1: Das Fermi-Paradoxon - Über die Wahrscheinlichkeit außerirdischer Intelligenzen
... 148, 07.10.2021: Where is everybody? - Teil 2: Die Drake-Gleichung - Parameter
... 149, 11.10.2021: Where is everybody? - Teil 3: Die Drake-Gleichung - Unsicherheiten
... 168, 21.01.2022: Where is everybody? - Teil 4: Das Fermi-Paradoxon - Schwache und prinzipielle Argumente
... 169, 24.01.2022: Where is everybody? - Teil 5: Das Fermi-Paradoxon - Andere Argumente
... 218, 11.08.2022: Where is everybody? - Teil 6: Der Große Filter (mit Video und Link)
... 219, 15.08.2022: Where is everybody? - Teil 7: Der Große Filter
... 220, 18.08.2022: Where is everybody? - Teil 8: Wie sehen Aliens WIRKLICH aus? - Die Kardaschow-Skala | Dinge erklärt - Kurzgesagt (11:24 min)
... 229, 04.10.2022: Where is everybody? - Teil 9: Das Wow!-Signal

Vor mittlerweile über einem Jahr habe ich diese Artikelreihe angefangen und sie hat noch kein Ende. Aber einen Vorgänger:
... 087, 22.01.2021: Panspermie - Bausteine, die vom Himmel fallen (Teil 1 - Heidelberg-Initiative und Grundbegriffe)
... 096, 02.03.2021: Panspermie - Bausteine, die vom Himmel fallen (Teil 2 - Geschichte der Hypothese)
... 104, 14.04.2021: Panspermie - Bausteine, die vom Himmel fallen (Teil 3 - Probleme und Varianten der Hypothese)
... 109, 30.04.2021: Panspermie - Bausteine, die vom Himmel fallen (Teil 4 - Für und Wider der Hypothese)
... 121, 16.06.2021: Panspermie - Bausteine, die vom Himmel fallen (Teil 5 - Heidelberg-Initiative)
... 122, 17.06.2021: Panspermie - Bausteine, die vom Himmel fallen (Teil 6 - Die Heidelberg-Initiative 2)

Und zum Thema "Leben auf einer anderen Grundlage" habe ich dereinst ein Video von maiLab eingebettet:
... 062, 10.06.2020: Video: Aliens auf Siliziumbasis? (14:19 min)

Aber stellen wir uns einmal die Frage: "Wie fremd kann außerirdisches Leben sein?"
Astrobiologen wird ja immer wieder vorgeworfen, dass sie sich in ihrer Suche nach außerirdischem Leben zu sehr einschränken. Denn die würden immer nur nach Leben suchen, so wie wir es von der Erde her kennen: Leben, das auf Kohlenstoff basiert. Dabei könnte es in den Weiten des Alls doch auch viel exotischere Möglichkeiten geben. Kohlenstoffchauvinismus ist der Fachbegriff dafür. Bereits 1973 verwendete der Astrophysiker Carl Sagan den Begriff "Kohlenstoffchauvinismus", um die Begrenztheit des menschlichen Denkens über extraterrestrisches Leben zu illustrieren. Man könne in keiner Weise ausschließen, dass sich Leben auf anderen Planeten in einer ganz anderen, anorganischen Form entwickelt habe (#1). Heute wird dieser Begriff deutlich polemischer verwendet, im Sinne einer Abkehr von dieser Wissenschaft oder dem undeuten dieses Forschungsfeldes als Pseudowissenschaft. Carl Sagan ging es lediglich darum, aufzuzeigen, dass wir vermutlich nie einen Überblick haben werden, wie sehr Leben diversivizieren kann. Als Forscher und Denker war er natürlich trotzdem dafür, es trotzdem zu versuchen.

Das beliebteste Beispiel für ein alternatives Element als Basis für Leben ist Silizium, das ähnliche Eigenschaften wie Kohlenstoff aufweist. Allerdings sind Mehrfachbindungen im Vergleich zu Kohlenstoff schwerer herzustellen, und langkettige Siliziumverbindungen sind deutlich starrer und unflexibler als entsprechende Kohlenstoffverbindungen. Außerdem gibt es in der Erdhülle mehr als 100-mal so viele Siliziumatome wie Kohlenstoffatome und dennoch basiert das irdische Leben auf Kohlenstoff.
Die weitgehende Beschränkung der Astrobiologie auf Kohlenstoff wurde in Bezug auf organisch-chemische Verbindungen bisher methodologisch gerechtfertigt: Über die Umweltbedingungen auf Planeten jenseits des Sonnensystems lagen nur wenige Daten vor. Die Astrobiologie konnte daher allenfalls zu Wahrscheinlichkeitsabschätzungen kommen, indem sie nach Planeten suche, deren Umweltbedingungen der Erde hinreichend ähnlich für die Entwicklung von organischem Leben sind. Welche Bedingungen für die Entwicklung von anorganischem Leben notwendig wären, sei demgegenüber vollkommen unbekannt, weswegen die Wissenschaft hierzu keine seriösen Aussagen machen könne. In diesem Sinne bezieht sich etwa die exobiologische Drake-Gleichung nur auf das bekannte organische Leben.
Da für das Leben und seine Entstehung nur die kohlenstoffbasierte, organische Biologie als Erfahrungswert existiert, wird diese als Ausgangspunkt für Theorien zur Entstehung von Leben im Allgemeinen verwendet.

Also: Es ist prinzipiell richtig.
Aber man muss darauf achten, dass man bei diesem Thema wissenschaftlich bleibt und nicht in die Science-Fiction abrutscht. Alle Lebewesen, die wir derzeit kennen, leben auf der Erde. Diese Art von Leben ist die einzige, die wir im Moment verstehen. Wenn wir diese Art von Leben auf anderen Himmelskörpern suchen, dann wissen wir, was wir suchen müssen. Aber nach Lebewesen zu suchen, die vollkommen anders sind, als unser irdisches Leben, ist schwierig bis unmöglich. Denn wie sollen wir erkennen, wenn wir fündig geworden sind?

Um auch nach exotischeren Lebensformen suchen zu können, müssen wir erstmal genau verstehen, wie diese aufgebaut sein könnten. Dazu wurde an der Universität Wien vor kurzem eine Forschungsplattform aufgebaut: "Exolife: Alternative Solvents as a Basis for Life Supporting Zones in (Exo-)Planetary Systems"
Im Moment suchen die Astronomen nach Planeten, auf denen die Temperaturen gerade richtig sind, so dass flüssiges Wasser an der Oberfläche existieren kann. Die Entstehung und der Aufbau des Lebens auf der Erde sind maßgeblich von den Eigenschaften des Wassers beeinflusst. Aber könnte es nicht auch andere Stoffe geben, die anderes Leben begünstigen? Planeten mit solchen Lebewesen müsste sich dann auch nicht in der klassischen “habitablen Zone” befinden, also in dem Bereich, in dem man mit flüssigem Wasser rechnen kann. Diese Planeten könnten auch viel näher am Stern oder viel weiter weg sein als dort, wo wir im Moment suchen.
Um diese Fragen zu beantworten braucht es natürlich einen interdisziplinären Ansatz. Darum finden sich im Exolife-Team auch Wissenschaftler aus verschiedenen Bereichen: Astrobiologie, Physik, Himmelsmechanik, Planetologie, ...
Dabei sucht man nicht unbedingt nach Leben auf Silizium-Basis – auch wenn das eine populäre Vorstellung unter Science-Fiction-Fans ist. Das solche Lebewesen existieren ist relativ unwahrscheinlich. Silizium ist als Element. neben den oben genannten Eigenschaften, viel zu wenig reaktionsfreudig um wirklich Chancen zu haben, im Laufe einer Evolution Leben hervorzubringen. Man untersucht vielmehr andere Kohlenstoffverbindungen, abseits der auf unserem Planeten favorisierten Kohlenstoff-Sauerstoff-Kombinationen.

Der Einwand des Kohlenstoffchauvinismus wird allerdings auch so nicht allgemein akzeptiert, so erklärt etwa Włodzisław Duch:

The number of different chemical elements at our disposal is rather limited and no other element can interact in the same way as carbon atoms do. Therefore the functionalist critique of carbon chauvinism is not valid: carbon cannot be replaced by other elements without changing the system in a fundamental way.
– What constitutes a good theory of mind? (#2)

Übersetzung: "Die Anzahl von zur Verfügung stehenden chemischen Elementen ist jedoch ziemlich begrenzt und andere Atome können nicht so interagieren wie es Kohlenstoffatome tun. Daher ist die funktionalistische Kritik des Kohlenstoffchauvinismus nicht stichhaltig: Kohlenstoff kann nicht durch andere Elemente ersetzt werden, ohne das System fundamental zu verändern."
Der Vorwurf ist also keiner, sondern er zeigt lediglich unser aktuelles Unverständnis einer Sache auf. Aber das war noch nie ein Hinderungsgrund für Forschung, sondern immer der Beginn einer neuen Wissenschaft.

#1 - Carl Sagan: The Cosmic Connection. Anchor Books, Doubleday, S. 47.

#2 - Włodzisław Duch: What constitutes a good theory of mind? In: American Neopragmatism. 1998.

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Der kälteresistente Stichling

Der dreistachlige Stichling ist ein Fisch, der für Evolutionsbiologen fast so wertvoll ist wie Drosophila und die Wanderratte. Ein Hauptunterschied ist dabei aber, dass diese Fische wertvoller sind, wenn sie nicht bis zur Unkenntlichkeit gekreuzt werden. Unsere Laborratte ist mittlerweile eine Unterart der Wanderratte Rattus norvegicus und von den Taufliegen (nicht Fruchtfliegen, wie häufig angenommen wird) gibt es so viele Mutanten, dass man leicht vergessen könnte welches doch jetzt der Wildtyp war. Nein, Stichlinge werden meist direkt aus der Natur genommen, denn dort haben sie ein paar außergewöhnliche Eigenschaften angenommen.

Stichlinge sind bis zu 10 cm große Meeresfische. Aber nach der letzten Eiszeit begannen sie Süßgewässer zu besiedeln. Im Meer besitzen sie meist eine Art Rüstung, mit Stacheln auf der Rückenflosse und Knochenplatten anstatt von Schuppen. Zur Paarungszeit nehmen viele Arten beeindruckende Farben an, mit denen sie um die Weibchen werben. Findet ein Männchen seinen Partner, folgt er ihr meist in eine Art Höhle in der er sie durch Anstoßen zur Eiablage animiert. Dann verschwindet das Weibchen und der Stichling befruchtet die gelegten Eier. Der Herr ist es hier auch der sich um die Brutpflege kümmert indem er durch Wedeln genug Sauerstoff beschafft.

Marine Stichlinge (das bunte Männchen ist unten)

Schon Niko Tinbergen führte Versuche an dem Stichling durch. Das war 1952. Mittlerweile hat sich dieser Fisch zu einem Modelltier für Evolution und phänotypische Plastizität entwickelt. Denn Stichlinge sind ausgeprägte Wanderer. Da eine unterschiedliche Umwelt viele veränderte Faktoren mit sich bringt (z.B. andere Temperatur, stärkere Regenwahrscheinlichkeit, neue Raubtiere), haben Stichlinge sich so entwickelt, dass sie je nach Umwelt unterschiedliche Phänotypen ausprägen. Besonders Prädatoren beeinflussen das Verhalten aber auch morphologische Veränderungen (etwa die Intensität der Färbung) variieren sobald ein Stichling von Salz- ins Süßwasser gelangt. Diese von der Umwelt kontrollierte Plastizität erlaubt ihnen das Überleben in variablen Lebensräumen und deshalb auch das Wandern in neue Gebiete.

Doch phänotypische Plastizität alleine hat es den Fischen nicht erlaubt, den Sprung vom Meer in die Seen zu machen. 2009 hat Rowan Barrett von der Universität in British Columbia, Kanada, entdeckt, dass ein Gen, das bei Süßwasser-Unterarten die Knochenplatten reduziert, außerdem für die Tendenz zur Wanderung verantwortlich ist. Tiere mit einem bestimmten Allel dieses Gens wandern eher zu anderen Gewässern, wobei es sich dabei nicht um eine Präferenz für höheren oder geringeren Salzgehalt handelt. Das Wandern alleine macht den Unterschied.

Unten: Rowan Barrett und Kollegen testen wie kalt das Wasser ist.

2010 hat Barrett ein Experiment gemacht, von dem die Vancouver Sun (hoffentlich nicht die kanadische Variante der berüchtigten The Sun) behauptet, dass es "eine der schnellsten evolutionären Reaktionen" zeigt, die von Wissenschaftlern bisher beobachtet wurden. Die Zeitung meinte damit, einen der schnellsten Fälle von in der Natur beobachteter phenotypischer Adaption. Barrets Team transferierte Stichlinge aus dem Meer in einen Süßwassersee und untersuchte welche Tiefsttemperaturen die Fische aushielten. Innerhalb von drei Generationen hat sich der Mittelwert der Kältetoleranz um 2,5 °C nach unten verlagert. Dabei ist es nicht phänotypische Plastizität, sondern starker Selektionsdruck, der dafür gesorgt hat, dass der dreistachlige Stichling im Experiment sich an eine neue Umgebung anpassen kann.

Der Unterschied ist ganz einfach der: In einem Fall sind verschiedene Allele in der Population, die mitunter für variable Kältetoleranz verantwortlich sind, und bei einem starken Selektionsdruck verschiebt sich die Allelfrequenz innerhalb der Population bei der Umsiedlung in einen neuen Lebensraum, dass heißt ins Süßwasser, hin zur stärkeren Toleranz. Phänotypische Plastizität hingegen braucht keine verschiedenen Allele. Der individuelle Fisch hat die Fähigkeit, seinen Phänotyp zu ändern. Das passiert durch verstärkte Genregulation, gesteigerte Hormonproduktion und andere physiologische Prozesse.

Während in diesem Experiment die Stichlinge sich über ganz wenige Generationen an neue Temperaturen angepasst haben, heißt das jedoch nicht, dass sie gegen starke Klimaschwankungen immun sind. "Die experimentelle Süßwasser-Population", so sagt Barrett, "ist nach der dritten Generation in einem der kältesten Winter seit Temperaturaufzeichnung komplett umgekommen." Drei Generationen haben also anscheinend nicht genügt um sich auf solch einen verhängnisvollen Temperatursturz vorzubereiten.

Quelle:

Proceedings of the Royal Society B, online first