Wissenschaftler haben möglicherweise den „Alterungsprozess“ bei Arten entschlüsselt

Neue Forschungen der University of Kansas könnten ein Rätsel um den „Alterungsprozess“ von Arten lösen – oder wie sich das Risiko einer Art, auszusterben, ändert, nachdem diese Art auf der Bildfläche erscheint.

Jahrelang glaubten Evolutionsbiologen, dass ältere Arten gegenüber jüngeren keinen wirklichen Vorteil hätten, wenn es darum ging, dem Aussterben zu entgehen – eine Idee, die unter Forschern als „Theorie der Roten Königin“ bekannt ist.

„Die Theorie der Roten Königin besagt, dass Arten weiterlaufen müssen, um still zu bleiben, wie die Figur in Lewis Carrolls Buch ‚Through the Looking-Glass‘“, sagte Hauptautor James Saulsbury, Postdoktorand in der Abteilung für Ökologie und Evolutionsbiologie der Universität KU. „Diese Idee wurde in den 1970er Jahren in eine Art ökologische Theorie umgewandelt, um die Beobachtung zu erklären, dass sich das Aussterberisiko über die Lebensdauer einer Art scheinbar nicht ändert.“

Doch die Jahre waren dieser Theorie nicht wohlgesonnen.

„In den frühesten Untersuchungen dieses Phänomens schienen Arten jeden Alters etwa im gleichen Tempo auszusterben, vielleicht nur aufgrund der relativ groben Beweise, die zu diesem Zeitpunkt verfügbar waren“, sagte Saulsbury. „Dies machte im Rahmen dieses Red-Queen-Modells Sinn, wo Arten ständig mit anderen Arten konkurrieren, die sich ebenfalls an ihre Seite anpassen.“

Doch je mehr Daten gesammelt und auf ausgefeiltere Weise analysiert wurden, desto mehr fanden Wissenschaftler Widerlegungen für die Theorie der Roten Königin.

„Wissenschaftler fanden immer wieder Fälle, in denen junge Arten besonders vom Aussterben bedroht sind“, sagte Saulsbury. „Wir hatten also ein Theorievakuum – eine Reihe anomaler Beobachtungen und keine einheitliche Möglichkeit, sie zu verstehen.“

Aber jetzt hat Saulsbury die Führung übernommen Forschung erscheint im Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften Das könnte dieses Rätsel lösen. Saulsbury und seine Co-Autoren haben gezeigt, dass der Zusammenhang zwischen dem Alter einer Art und ihrem Aussterberisiko durch ein ökologisches Modell namens „neutrale Theorie der Biodiversität“ genau vorhergesagt werden kann.

Die Neutraltheorie ist ein einfaches Modell ökologisch ähnlicher Arten, die um begrenzte Ressourcen konkurrieren, wobei das Ergebnis für jede Art mehr oder weniger zufällig ist.

In der Theorie „sterben Arten entweder aus oder sie breiten sich von einer kleinen anfänglichen Population aus, um weniger anfällig für das Aussterben zu werden, aber sie sind immer anfällig dafür, durch ihre Konkurrenten ersetzt zu werden“, so a Laienzusammenfassung des PNAS Papier. Durch die Erweiterung dieser Theorie, um Vorhersagen für den Fossilienbestand zu treffen, fanden Saulsbury und Kollegen heraus, dass die neutrale Theorie „das Überleben fossilen Zooplanktons mit überraschender Genauigkeit vorhersagt und empirische Abweichungen von den Vorhersagen von Red Queen im Allgemeinen berücksichtigt“.

Saulsburys Co-Autoren waren C. Tomomi Parins-Fukuchi von der University of Toronto, Connor Wilson von der University of Oxford und der University of Arizona sowie Trond Reitan und Lee Hsiang Liow von der University of Oslo.

Auch wenn die neutrale Theorie der Theorie der Roten Königin den Garaus zu machen scheint, sagte der KU-Forscher, dass die Rote Königin immer noch einen Wert habe. Im Wesentlichen geht es dabei um die immer noch gültige Idee, dass Arten in einem Nullsummenspiel gegeneinander um endliche Ressourcen konkurrieren und immer um ein größeres Stück vom Kuchen der Natur kämpfen.

„Die Theorie der Roten Königin war eine überzeugende und wichtige Idee in der Gemeinschaft der Evolutionsbiologen, aber die Daten aus dem Fossilienbestand scheinen diese Theorie nicht mehr zu stützen“, sagte Saulsbury. „Aber ich glaube nicht, dass unser Artikel diese Idee wirklich widerlegt, denn tatsächlich sind die Theorie der Roten Königin und die Neutralitätstheorie in einer tiefen Hinsicht ziemlich ähnlich. Sie zeichnen beide das Bild eines Aussterbens als Ergebnis des Wettbewerbs zwischen ihnen.“ Arten für Ressourcen und einen ständigen Wechsel in Gemeinschaften aufgrund biologischer Interaktionen.

Letztendlich tragen die Ergebnisse nicht nur dazu bei, die Kräfte zu verstehen, die die natürliche Welt prägen, sondern können auch für Erhaltungsbemühungen relevant sein, da Arten weltweit zunehmenden Bedrohungen durch den Klimawandel und den Verlust von Lebensräumen ausgesetzt sind.

„Was macht eine Art vom Aussterben bedroht?“ fragte Saulsbury. „Die Menschen sind daran interessiert, aus den Fossilienfunden zu lernen, ob sie uns etwas zur Erhaltung der Arten sagen können. Die pessimistische Seite unserer Studie ist, dass es ökologische Situationen gibt, in denen das Schicksal der Arten nicht sehr vorhersehbar ist; das gibt es.“ Es gibt gewisse Grenzen dafür, wie weit wir das Aussterben vorhersagen können. Bis zu einem gewissen Grad wird das Aussterben durch scheinbar zufällige Kräfte entschieden – Zufälle der Geschichte. Dafür gibt es einige Belege in paläobiologischen Studien.“

Er sagte, es gebe Bemühungen, die Prädiktoren für das Aussterben im Fossilienbestand zu verstehen, aber bisher seien nicht viele allgemeine Aussagen zutage getreten.

„Es gibt keine Eigenschaft, die einen unsterblich macht oder nicht vom Aussterben bedroht“, sagte Saulsbury. „Aber die optimistische Seite unserer Studie ist, dass ganze Gemeinschaften Aussterbemuster aufweisen können, die durchaus vorhersehbar und verständlich sind. Wir können die Merkmale der Biota ziemlich gut verstehen, etwa wie sich das Aussterberisiko von Arten mit zunehmendem Alter ändert. Sogar.“ Wenn das Schicksal einer einzelnen Art schwer vorherzusagen ist, kann das Schicksal einer ganzen Gemeinschaft durchaus verständlich sein.

Saulsbury fügte einen Vorbehalt hinzu: Es bleibt abzuwarten, inwieweit die neutrale Erklärung für das Aussterben in verschiedenen Teilen des Lebensbaums erfolgreich ist.

„Unsere Studie beschäftigt sich auch mit der geologischen Zeitskala in Millionen von Jahren“, sagte er. „Auf der Zeitskala unseres eigenen Lebens kann es ganz anders aussehen.“