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Linien fassen Tausende, wenn nicht gar Millionen Jahre zusammen, Winkel geben ein Maß für Veränderungen, und Querstriche zeigen, dass eine Art noch ex

Darwins Skizzen

Linien fassen Tausende, wenn nicht gar Millionen Jahre zusammen, Winkel geben ein Maß für Veränderungen, und Querstriche zeigen, dass eine Art noch existiert. In einfachen Zeichnungen hat Charles Darwin Grundzüge der Evolutionstheorie skizziert. Welche Gedanken er dabei zu Papier brachte und wie er sein Konzept in Bildern erarbeitete, hat Julia Voss während ihres Forschungsaufenthalts am Max-Planck-Institut für Wissenschaftsgeschichte untersucht. [mehr]

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Evolution - Schlüsselmomente der Evolution

Ralf Sommer untersucht an Fadenwürmern, wie die Evolution arbeitet. Es zeigt sich: Bewährte Abläufe werden zweckentfremdet und neu mit anderen kombiniert. So kann ein Organismus schnell neue Eigenschaften hervorbringen.

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Eine Maus beißt sich durch

Kaum ein Tier hat sich so gut an die von uns geschaffenen Lebensräume angepasst wie die Hausmaus – für Diethard Tautz lag es also nahe, die kleinen Nager als Modellsystem für die Arbeitsweise der Evolution zu erforschen [mehr]
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Und der Rundwurm, der hat Zähne

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Wissenschaftler sagen Häufigkeit und Ort von Mutationen voraus, mit denen sich ein Bakterium an neue Umweltbedingungen anpasst

Ein Modell zur Vorhersage der Evolution

21. Dezember 2018

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Leben ist Evolution

Drei Evolutionsforscher im Gespräch über Charles Darwin, die Evolution auf anderen Planeten und das massenhafte Aussterben von Tieren und Pflanzen auf der Erde

8. Februar 2019

Mit dem am 12. Februar begangenen Darwin-Tag wird jedes Jahr dem Geburtstag des großen Naturforschers gedacht. Der britische Wissenschaftler hat im 19. Jahrhundert wesentliche Erkenntnisse über die Evolution gewonnen und damit das traditionelle Verständnis vom Leben auf der Erde und der Stellung des Menschen auf den Kopf gestellt. Für Diethard Tautz und Paul Rainey vom Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön sowie Ralf Sommer vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen hat Darwin das Fundament für die Erforschung der Evolution gelegt – ein Forschungsgebiet das nicht mehr nur in die Vergangenheit blickt, sondern auch immer mehr in die Zukunft.
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Diethard Tautz: „Darwin war ein Revolutionär!“

Prof. Diethard Tautz ist Direktor am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön. Er hat unter anderem herausgefunden, dass neue Gene aus zuvor Bild vergrößern
Prof. Diethard Tautz ist Direktor am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön. Er hat unter anderem herausgefunden, dass neue Gene aus zuvor funktionslosen DNA-Abschnitten entstehen können.

Was war Ihrer Meinung nach die zentrale Erkenntnis Darwins?

Darwins große Leistung besteht darin, dass er die natürliche Selektion als treibende Kraft hinter der Evolution erkannt hat. Er hat die unglaubliche Vielfalt des Lebens auf der Erde dadurch erklärt, dass Individuen, die sich fortpflanzen und ihre Eigenschaften an Nachkommen weitergeben können, um knappe Ressourcen kämpfen. Dadurch passen sich die Individuen laufend an neue Umweltbedingungen an und bringen so die unterschiedlichsten Formen und Überlebensstrategien hervor. Ein verblüffend einfaches Prinzip für ein so ungeheuer vielfältiges Phänomen wie das Leben!

War er ein Revolutionär?

In gewisser Weise war er das! Seine Erkenntnis, dass für Leben kein übernatürlicher Schöpfer notwendig ist, fiel ja in eine Zeit, in der Religion noch eine zentrale Rolle im Leben vieler Menschen spielte. Dass er sich von der religiösen Deutung der Entstehung des Lebens gelöst hat, kann man deshalb schon als revolutionär bezeichnen. Was für ein Tabubruch das war, sieht man ja auch daran, dass er dafür bis heute von Anhängern der biblischen Schöpfungsgeschichte kritisiert wird.

Was können wir heute noch von Charles Darwin lernen?

Er war ein unglaublich genauer Beobachter. Die Erkenntnisse, die er auf seinen Weltreisen gewonnen hat, hat er sehr sorgfältig ausgewertet und auch mit Experimenten überprüft. Daraus hat er dann eine Fülle von Schlüssen gezogen. Seine Bücher quellen förmlich über vor Ideen. Das macht sie auch teilweise mühsam zu lesen, aber sie sind nach wie vor ein Fundus für Ideen.

Hat er sich nie geirrt?

Eigentlich nicht. Eine Zeitlang sah es mal so aus, als sei seine Vorstellung von Vererbung völlig falsch gewesen. Er hatte winzige Partikel, sogenannte Gemmulae, postuliert, die die Erbinformationen aus allen Körperteilen zu den Geschlechtsdrüsen transportieren sollten. Da sich Körper- von den Keimbahnzellen weitestgehend getrennt entwickeln, schien Darwins Konzept nicht zuzutreffen. Heute weiß man, dass durchaus eine Verbindung zwischen Körper- und Keimbahnzellen besteht, wenngleich die eigentliche Vererbung anders funktioniert. Obwohl zu seinen Lebzeiten die Grundlagen der Genetik noch unbekannt waren, lag er auch hier nicht völlig daneben.

Paul Rainey: „Wo Leben ist, gibt es Evolution!“

Prof. Paul Rainey leitet die Abteilung Mikrobielle Populationsbiologie am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie. Er stellt Evolution im Labor nac Bild vergrößern
Prof. Paul Rainey leitet die Abteilung Mikrobielle Populationsbiologie am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie. Er stellt Evolution im Labor nach und untersucht die dabei entstehenden Veränderungen von Bakterien.

Werden wir die Evolution eines Tages so gut verstehen, dass wir ihren Verlauf vorhersagen können?

Das ist tatsächlich ein lohnendes Ziel! Die Frage ist, wann und wie exakt wir das werden tun können. Am wenigsten schwierig ist dies bei asexuellen Organismen mit großen Individuenzahlen und starker Selektion, zum Beispiel Bakterien und Viren. Deshalb gibt es für Mikroorganismen und Viren schon Modelle, die ihre künftige Entwicklung recht zuverlässig beschreiben können. Für die Entwicklung von Impfstoffen und Antibiotika ist dies natürlich enorm wichtig.

So kennen wir inzwischen ein paar der Regeln, nach denen sich ein bestimmtes Bakterium an neue Lebensbedingungen in unserem Labor anpasst. Manche dieser Regeln lassen sich auf andere Organismen übertragen.

Wenn wir die Zeit wieder an den Ursprung des Lebens zurückdrehen könnten, würde die Evolution nochmal ähnlich ablaufen?

Ich glaube schon – zumindest in groben Zügen, denn das Leben wird wieder ähnliche Wege finden, sich an dieselben Umweltbedingungen anzupassen. Wir können dies als sogenannte Konvergenz bezeichnete Phänomen heute beispielsweise bei Beuteltieren und den höheren Säugetieren beobachten. Diese beiden Gruppen haben sich vor 100 Millionen Jahren voneinander getrennt und unabhängig voneinander entwickelt. Trotzdem besitzen sie denselben Körperbau.

Ob darunter menschenähnliche Arten sein würden, ist schwer zu sagen. Ich kann mir aber gut vorstellen, dass irgendwann wieder ein mehr oder weniger intelligenter Zweibeiner entstehen würde.

Dem könnte allerdings die Unsicherheit entgegenstehen, mit der Zellen mit Zellkern auf der Erde entstanden sind. Das war damals eine Revolution und geschah nur ein einziges Mal. Wenn die Entstehung sogenannter eukaryotischer Zellen also tatsächlich eine absolute Rarität in der Evolution ist, könnte das Leben auf der Erde auch dauerhaft nur aus Mikroorganismen bestehen.

Kann Evolution denn noch anderswo im Universum ablaufen, und was würde sie hervorbringen?

Das ist sehr gut möglich! Leben ist alles, was an Evolution durch natürliche Auslese teilnimmt. Damit Evolution stattfinden kann, müssen die Organismen sich voneinander unterscheiden und Nachkommen produzieren, die ihnen ähnlich sind. In dem Moment, in dem diese Bedingungen gegeben sind, bevorzugt die natürliche Auslese bestimmte Formen, und das ist Leben!

Auf anderen Planeten wird das Leben ebenfalls aus einzelnen Einheiten bestehen, die sich fortpflanzen und dabei Erbinformation verändern. Deshalb wird Leben immer hierarchisch aufgebaut sein und aus sich selbst kopierenden Einheiten bestehen, die in höhere, sich kopierende Einheiten eingebettet sind. Das ist eine zwangsläufige Folge der Art und Weise, wie die natürliche Selektion arbeitet.

Auf der Erde bestehen vielzellige Organismen aus einzelnen Zellen, die wiederum Organellen beherbergen, und Chromosomen mit vielen einzelnen Genen. Auf anderen Planeten gibt es vielleicht höhere Organisationsstufen, die zum Beispiel Insektenkolonien auf der Erde ähneln. Das könnten zum Beispiel menschenähnliche Organismen innerhalb eines Superorganismus sein oder Wesen, die mit künstlicher Intelligenz eine symbiotische Verbindung eingegangen sind – eine Vorstellung, die vielleicht gar nicht so weit entfernt von unserer eigenen Zukunft ist.

Ralf Sommer: „Die Evolution ist schnell und oft konservativ!“

Prof. Ralf Sommer ist Direktor am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen. Er erforscht an Fadenwürmern, wie sich Umwelt und Genetik Bild vergrößern
Prof. Ralf Sommer ist Direktor am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen. Er erforscht an Fadenwürmern, wie sich Umwelt und Genetik gegenseitig beeinflussen. [weniger]

Der Begriff „Artensterben“ ist derzeit in aller Munde. Wie wirkt sich das massenhafte Aussterben von Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen auf die Evolution aus?

Im Moment wird so viel darüber berichtet, dass man meinen könnte, das sei ein neues Phänomen. Dabei findet das Artensterben schon seit mindestens 50 Jahren statt, eigentlich schon viel länger. Inzwischen wissen wir auch, dass der Mensch in allen Regionen, die er im Lauf seiner Geschichte besiedelt hat, viele der großen Säugetierarten wie Mammuts oder Riesenfaultiere ausgerottet hat. Ebenso unter den Vögeln, wie etwa der Dodo auf Mauritius. Neu ist dagegen die Erkenntnis, dass sich das Artensterben immer weiter beschleunigt.

Im Gegensatz zu früheren Massenaussterben ist das gegenwärtige ganz eindeutig durch den Menschen verursacht – daran gibt es keinen Zweifel! Wie sich das auf die Evolution auswirken wird, lässt sich im Moment nicht vorhersagen. Das hängt von den Veränderungen ab, die der Mensch heute und in Zukunft verursacht, und die können wir zum jetzigen Zeitpunkt kaum absehen. Klar ist aber: Wir werden sehr viele Arten verlieren!

Warum können sich die Organismen nicht an die Veränderungen wie den Klimawandel anpassen? Das haben sie doch auch in der Vergangenheit schon häufiger geschafft.

Die Erwärmung erfolgt im erdgeschichtlichen Maßstab ungeheuer schnell. Manche Arten kommen mit so rasanten Veränderungen nicht zurecht. Andere werden sich anpassen können, denn die Evolution kann ebenfalls schnell sein. So galt der Birkenspanner lange Zeit als Ausnahme: Der Nachtfalter wechselte im 19. Jahrhundert innerhalb weniger Jahrzehnte seine Farbe von hell nach dunkel und passte sich so an die wegen der hohen Luftverschmutzung in England schwarz gewordenen Bäume an. Heute wissen wir, dass Veränderungen über kurze Zeiträume wie beim Birkenspanner eher die Regel sind. Generell, findet Evolution auf Populationsebene statt und nicht zwischen Arten. Zur Klimaerwärmung kommen aber noch die vielen anderen Veränderungen durch den Menschen wie die Zerstörung von Lebensräumen hinzu. Alles zusammengenommen ist für viele Arten einfach zu massiv, als dass sie sich daran anpassen können.

Was haben Sie aus Ihrer eigenen Forschung über die Evolution gelernt?

Ich interessiere mich besonders dafür, wie Genetik und Umwelt zusammenspielen und wie Neuheiten entstehen. Wie schafft es die Evolution also beispielsweise, so etwas Kompliziertes wie ein Auge oder einen Flügel hervorzubringen, und was geschieht dabei im Erbgut? Unsere Forschung und die anderer Forschungsgruppen zeigt, dass die Evolution oft sehr konservativ ist. Sie greift auf bereits vorhandene Gene zurück und gibt ihnen neue Aufgaben. Damit ist auch zu erklären, warum so andersartige Lebewesen wie Fadenwürmer oder Fruchtfliegen so viele Gene besitzen, die auch wir Menschen in uns tragen. Unsere Forschung hat gezeigt, dass diese Umwidmung von Genen ein zentrales Prinzip der Evolution ist und dass die Umwelt dabei eine entscheidende Rolle spielt. 

HR

 

 
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