Eine kleine, felsige Insel mitten im Meer wurde zum Schauplatz einer evolutionären Transformation. Wiederangesiedelte Meeresschnecken haben sich in nur wenigen Jahrzehnten so entwickelt, dass sie den vor 30 Jahren verschwundenen Schnecken ähneln. Dieses einzigartige Experiment zeigt die erstaunliche Fähigkeit von Arten, sich rasch an ihre Umgebung anzupassen.
Alles begann 1988, als die Küsten des Koster-Archipels in Schweden von einer giftigen Algenblüte heimgesucht wurden. Dieses Ereignis dezimierte die Population der Meeresschnecken der Art Littorina saxatilis auf mehreren Inselchen. Eine ökologische Katastrophe, die jedoch den Weg für ein einzigartiges Experiment ebnete.
Der Krabbentyp (links) ist größer und vorsichtiger. Der Wellentyp (rechts) ist kleiner und wagemutiger.
Bildnachweis: David Carmelet Vier Jahre nach dieser Katastrophe entschied sich die Meeresbiologin Kerstin Johannesson von der Universität Göteborg, diese Weichtiere auf einer der betroffenen kleinen Inseln wieder anzusiedeln. Die von ihr ausgewählten Schnecken gehörten jedoch zu einem anderen Typ, dem sogenannten „Krabbentyp“, und nicht zu den ursprünglich dort lebenden Schnecken, die als „Wellentyp“ bekannt sind.
Diese beiden Schneckentypen unterscheiden sich in Morphologie und Verhalten. Der Krabbentyp, größer und mit dickerer Schale, ist an Umgebungen angepasst, in denen viele Raubtiere vorhanden sind. Der Wellentyp, kleiner und kühner, lebt auf Wellen umtosten Felsen, fernab von Bedrohungen.
Der entscheidende Faktor bei diesem Experiment war die geografische Isolation der Inseln. Auf den Felsen, wo der Wellentyp zuvor gedieh, ermöglichte die Wiedereinführung der Krabbenschnecken 1992 die Beobachtung, wie sich eine Population schnell an eine andere Umgebung anpassen kann.
Bereits im ersten Jahrzehnt stellten die Forscher Anpassungen in der wiederangesiedelten Population fest. Die Schnecken begannen, ihre Form zu verändern, um sich besser an die Wellen anzupassen, die ihre neue Umgebung prägten. Dieser beschleunigte evolutionäre Prozess wurde durch den genetischen Reichtum dieser Art vorangetrieben, so Anja Marie Westram, Co-Autorin der Studie.
Die Krabbenschnecken (1992) haben sich so entwickelt, dass sie den ausgestorbenen "Wellentyp"-Schnecken ähneln.
Bildnachweis: ISTA, Bilder von Kerstin Johannesson
Die Schnecken begannen ihre Entwicklung nicht von Grund auf neu. Genetische Variationen, die in der ursprünglichen Population selten waren, wurden ausgewählt und verstärkt, was diese schnelle Transformation ermöglichte. Auch Gene benachbarter Populationen konnten dazu beitragen, diese Evolution zu beeinflussen.
Das Experiment ermöglichte Studien sowohl der phänotypischen als auch der genetischen Veränderungen der Schnecken. Insbesondere chromosomale Inversionen, Genabschnitte, die für spezifische Anpassungen verantwortlich sind, wurden identifiziert, was die Evolution noch schneller machte. Diese Studie hilft den Wissenschaftlern zu verstehen, wie eine Population Merkmale entwickeln kann, die bereits unter ähnlichen Bedingungen beobachtet wurden.
Die Ergebnisse dieser Studie sind von entscheidender Bedeutung in einer Zeit, in der viele Arten sich an rasch verändernde Klimabedingungen und Umweltverschmutzung anpassen müssen. Die Forscher hoffen, dass diese Ergebnisse die Erhaltung natürlicher Lebensräume mit reichhaltiger genetischer Vielfalt fördern werden, die für das Überleben der Arten von entscheidender Bedeutung ist.
Was ist evolution in echtzeit?
Evolution in Echtzeit bezieht sich auf die direkte Beobachtung evolutionärer Veränderungen in einer Population über einen relativ kurzen Zeitraum, in der Regel einige Jahrzehnte oder weniger. Dies steht im Gegensatz zur traditionellen Ansicht von Evolution, die oft als Prozess verstanden wird, der sich über Millionen von Jahren erstreckt.
Im Fall der Meeresschnecken Littorina saxatilis, die nach einer Naturkatastrophe auf einer kleinen Insel wiederangesiedelt wurden, wurde die Evolution in nur etwa 30 Jahren beobachtet. Sie veränderten ihr Aussehen und Verhalten, um sich an die neue Umgebung anzupassen. Diese Fähigkeit zur schnellen Evolution verdeutlicht die genetische und phänotypische Plastizität einiger Arten.
Die schnelle Anpassung der Meeresschnecken ist auf zwei Hauptfaktoren zurückzuführen: die natürliche Selektion von Merkmalen, die in der Ursprungsbevölkerung bereits in geringer Häufigkeit vorhanden waren, und den genetischen Austausch mit benachbarten Populationen. Diese kombinierten Prozesse führten zu einer beschleunigten Evolution und zeigen, dass einige Arten schnell auf Umweltveränderungen reagieren können, wenn sie über eine ausreichende genetische Vielfalt verfügen.
Dieses Konzept der schnellen Evolution ist von entscheidender Bedeutung in einer Welt, in der sich Klima und Ökosysteme rasch verändern. Es könnte den Forschern helfen zu verstehen, wie Arten auf zunehmenden Umweltdruck wie den Klimawandel und die Verschmutzung reagieren.
Quelle: Science Advances