Der „Treibstoff der Evolution“ ist bei Wildtieren reichlicher vorhanden als bisher angenommen

Darwinsche Evolution ist der Prozess, durch den die natürliche Selektion genetische Veränderungen in Merkmalen fördert, die das Überleben und die Fortpflanzung von Individuen begünstigen. Wie schnell die Evolution abläuft, hängt entscheidend von der Fülle ihres „Treibstoffs“ ab: wie groß der genetische Unterschied in der Überlebens- und Fortpflanzungsfähigkeit ist. Neue Forschungen eines internationalen Forscherteams unter Beteiligung des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) haben nun herausgefunden, dass der Rohstoff für die Evolution in Wildtieren viel häufiger vorkommt als bisher angenommen. Die Ergebnisse wurden in veröffentlicht Wissenschaft.

Darwin betrachtete den Evolutionsprozess als etwas Langsames, sichtbar nur über geologische Zeitalter. Forscher haben jedoch seitdem viele Beispiele für eine Evolution entdeckt, die in nur wenigen Jahren stattfand. Ein solches Beispiel ist das der britischen Populationen des Birkenspanners, wo sich die Häufigkeit von zwei Farbmorphen in nur wenigen Jahrzehnten dramatisch verändert hat, als Ergebnis der Evolution durch natürliche Selektion, die je nach Grad der Luftverschmutzung unterschiedliche Morphen bevorzugt. Es war jedoch unklar, wie schnell sich Tiere mit längerer Lebensdauer wie Vögel und Säugetiere entwickeln und an Umweltveränderungen anpassen können.

Unter der Leitung von Dr. Timothée Bonnet von der Australian National University hat sich ein Team von 40 Forschern aus 27 Institutionen dieser Frage gewidmet und gemessen, wie viel des „Treibstoffs der Evolution“ insgesamt in Wildpopulationen von Vögeln und Säugetieren vorhanden ist. Die Antwort: Viele Populationen von Vögeln und Säugetieren können sich überraschend schnell entwickeln – ihre genetischen Unterschiede in der Überlebens- und Fortpflanzungsfähigkeit sind zwei- bis viermal größer als bisher angenommen.

Ein Grund, warum frühere Studien das evolutionäre Potenzial von Arten unterschätzt haben, ist, dass frühere Arbeiten Individuen, die nie Nachkommen hatten, nicht vollständig berücksichtigt haben. Dies erforderte die Entwicklung neuer statistischer Methoden sowie eine sorgfältige Auswahl der für die Studie verwendeten Daten. Nur sehr sorgfältig und über viele Jahre untersuchte Wildtierpopulationen konnten sich für diese Aufgabe qualifizieren. „Um diese Studie durchzuführen, mussten wir wissen, wann jedes Individuum geboren wurde, mit wem es sich paarte, wann es Babys bekam und wann es starb“, sagte Bonnet. Trotz dieser Schwierigkeit gelang es ihnen, über Jahrzehnte hinweg 2,6 Millionen Stunden Felddatenerfassung und genetische Analysen von 19 Populationen von 15 Arten aus der ganzen Welt zu kombinieren.

„Dies war eine bemerkenswerte Teamleistung, die möglich war, weil Forscher aus der ganzen Welt ihre Daten gerne in einer großen Zusammenarbeit geteilt haben. Es zeigt auch den Wert von Langzeitstudien mit detaillierter Überwachung der Lebensgeschichte von Tieren, um uns zu helfen, die zu verstehen Evolutionsprozess in freier Wildbahn“, sagte Professor Loeske Kruuk, ebenfalls von der ANU (und jetzt an der University of Edinburgh, UK).

Eine der in die Studie einbezogenen Populationen ist die der Tüpfelhyänen im Ngorongoro-Krater in Tansania. Leibniz-IZW-Wissenschaftler untersuchen diese Population seit mehr als 26 Jahren und haben einen genetischen Stammbaum von mehr als 2.000 Individuen aus acht Generationen erstellt. Andere Populationen waren prächtige Feenzaunkönige aus Australien, Singsperlinge aus Kanada und Rothirsche aus Schottland.

Wenn die neue Studie mehr „Treibstoff der Evolution“ offenbarte als erwartet, offenbarte sie auch deutliche Unterschiede zwischen den Arten. Es stellte sich heraus, dass Tüpfelhyänen von allen 15 untersuchten Arten den meisten „Treibstoff“ haben. Für das Team des Leibniz-IZW kam dies überraschend. „Tüpfelhyänen können in allen Arten von Lebensräumen leben und sind die am weitesten verbreiteten großen Fleischfresser in Afrika. Dies deutet darauf hin, dass sie sich gut an neue Umgebungen anpassen können, aber wir haben nicht erwartet, dass sie zu den am besten ausgestatteten aller untersuchten Arten gehören. “, sagt Dr. Oliver Höner vom Leibniz-IZW und Co-Autor der Studie.

Neben dem jahrzehntelangen Sammeln riesiger Datenmengen und der Entwicklung neuer Methoden musste das Team eine weitere Herausforderung meistern. Bei hochsozialen Arten wie der Tüpfelhyäne können Veränderungen von Merkmalen, die das individuelle Überleben und die Fortpflanzung beeinflussen, nicht nur durch genetische Vererbung, sondern auch durch soziale Prozesse wie soziales Lernen vorangetrieben werden. Die Methode, mit der die Menge des „Treibstoffs der Evolution“ bewertet wird, kann den idiosynkratischen Details jeder einzelnen Population nicht gerecht werden. Daher musste das Team einen Weg finden, um mögliche Verzerrungen durch soziale Vererbung zu überprüfen. Dazu entwarfen Dr. Alexandre Courtiol und der DFG-geförderte Postdoc Dr. Liam Bailey vom Leibniz-IZW Computersimulationen, die eine theoretische Hyänenpopulation darstellen, für die die Vererbung nur sozial erfolgen würde, und verglichen die für diese geschätzte Menge an „Treibstoff der Evolution“. virtuellen Hyänen mit der realen Population. „Dieser zusätzliche Test hat die Ergebnisse nicht verändert, was darauf hindeutet, dass Hyänenpopulationen tatsächlich eine relativ große Menge an ‚Treibstoff der Evolution‘ in ihrem Genpool eingebettet haben“, sagte Courtiol.

Laut den Forschern haben ihre Ergebnisse Auswirkungen auf die Vorhersagen der Anpassungsfähigkeit von Arten an Umweltveränderungen. „Diese Forschung hat uns gezeigt, dass die Evolution nicht als ein Prozess ignoriert werden kann, der es Arten ermöglicht, als Reaktion auf schnelle Umweltveränderungen zu überleben“, sagte Dr. Bonnet. „Da sich der Lebensraum vieler Arten immer schneller verändert, gibt es überhaupt keine Garantie dafür, dass diese Populationen mithalten können. Aber was wir sagen können, ist, dass die Evolution ein viel wichtigerer Treiber für die Anpassungsfähigkeit ist als bisher angenommen Bevölkerungen auf die Umweltveränderungen, die wir derzeit sehen.“

Bereitgestellt vom Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW)