Die Frage, wie neue Arten entstehen und die beeindruckende Vielfalt des Lebens auf unserem Planeten entsteht, beschäftigt Biologen seit langem. Eine aktuelle Studie, die im renommierten Fachmagazin „Science“ veröffentlicht wurde, liefert neue Erkenntnisse zu diesem Thema und beleuchtet die Funktion von sogenannten „Supergenen“. Ein besonders anschauliches Beispiel für die Artenbildung bietet der Malawisee in Ostafrika, wo sich über 800 verschiedene Arten von Buntbarschen aus einem gemeinsamen Vorfahren entwickelt haben. Diese Entwicklung geschah in einem vergleichsweise kurzen Zeitraum, der in Relation zu der Evolution des Menschen von Schimpansen steht. Besonders bemerkenswert ist, dass diese Vielfalt ohne physische Barrieren entstanden ist, da die Fische im selben Gewässer leben und nicht räumlich getrennt sind.
Die Evolution der Buntbarsche ist besonders faszinierend, da sie sich in verschiedene ökologische Nischen eingeteilt haben. Einige Arten wurden zu Raubfischen, während andere sich an das Fressen von Algen oder das Durchwühlen von Sand anpassten. Die Frage, wie diese rasche Diversifikation möglich war, führte die Forscher zu einer eingehenden Analyse des Erbguts dieser Fische. Hannes Svardal von der Universität Antwerpen und Moritz Blumer von der Universität Cambridge führten zusammen mit einem internationalen Team von Wissenschaftlern umfassende genetische Untersuchungen durch. Astrid Böhne vom Leibniz-Institut zur Analyse des Biodiversitätswandels in Bonn beteiligte sich an der Analyse möglicher Geschlechtschromosomen der Buntbarsche.
Die Forscher entdeckten, dass bei mehreren Arten von Buntbarschen signifikante genetische Änderungen auftraten, insbesondere durch Chromosomeninversionen. Diese Inversionen, bei denen große Teile der DNA auf fünf Chromosomen umgedreht sind, spielen eine Schlüsselrolle in der Evolution der Buntbarsche im Malawisee. Astrid Böhne erläutert, dass diese genetischen Inversionen entscheidend für den Erfolg der verschiedenen Buntbarsch-Arten sind. Sie ermöglichen es, dass bestimmte Genkombinationen über Generationen hinweg erhalten bleiben, was die Bildung neuer Arten begünstigt.
Normalerweise erfolgt bei der Fortpflanzung eine Rekombination der DNA, bei der das genetische Material der Elternteile neu kombiniert wird. Doch bei umgedrehten Chromosomen ist dieser Prozess in den betroffenen Regionen blockiert. Dies führt dazu, dass bestimmte Genabschnitte, die als „Supergene“ bezeichnet werden, über Generationen hinweg unverändert weitergegeben werden. Diese Supergene haben eine entscheidende Funktion bei der Erhaltung von Arten, indem sie eine übermäßige Vermischung der Gene zwischen verschiedenen Buntbarsch-Arten verhindern. Dies ist besonders wichtig in den Bereichen des Sees, wo die Fische in unmittelbarer Nähe zueinander leben.
Interessanterweise steuern die Gene innerhalb dieser Supergene häufig Merkmale, die für das Überleben und die Fortpflanzung von Bedeutung sind, wie beispielsweise Sehkraft, Gehör und Verhalten. Buntbarsche, die in unterschiedlichen Tiefen des Sees leben, benötigen spezifische Anpassungen, um in ihren jeweiligen Lebensräumen erfolgreich zu sein. Die Supergene unterstützen die Aufrechterhaltung dieser Anpassungen und tragen dazu bei, dass sich die Arten weiter differenzieren.
Die Forschung ergab, dass Hybridisierungsereignisse, also Kreuzungen zwischen verschiedenen Arten, dazu führen können, dass ganze Inversionen übertragen werden. Diese Übertragungen tragen dazu bei, dass bestimmte ökologische Anpassungen zwischen den Arten weitergegeben werden. Ein weiteres interessantes Ergebnis der Studie ist, dass einige dieser umgedrehten genetischen Regionen ebenfalls als Geschlechtschromosomen agieren und bestimmen, ob ein Buntbarsch männlich oder weiblich wird. Diese Erkenntnis wirft neue Fragen über den Zusammenhang zwischen Geschlechtsbestimmung und der Bildung neuer Arten auf.
Obwohl sich die Studie auf die Buntbarsche im Malawisee konzentriert, sind Chromosomeninversionen auch bei vielen anderen Tierarten und sogar beim Menschen nachgewiesen. Sie gelten zunehmend als ein wesentlicher Faktor für die Evolution und die biologische Vielfalt. Die Ergebnisse dieser Forschung bringen uns einen Schritt näher an das Verständnis, wie das Leben auf der Erde so vielfältig und reichhaltig geworden ist und bieten wertvolle Einblicke in den Prozess der Artenbildung.
