Explosionsartige Artbildung: Evolutionsrätsel gelöst
Nicht weniger als 500 neue Buntbarsch-Arten sind im ostafrikanischen Viktoriasee in den letzten 15'000 Jahren entstanden, ein Rekord in der Tier- und Pflanzenwelt. Forschende der Eawag und der Uni Bern konnten beweisen, dass eine früher erfolgte Kreuzung zweier entfernt verwandter Buntbarscharten diese explosionsartige Artbildung ermöglichte.
Durch die komplette Vermischung zweier Buntbarscharten wurden offensichtlich sehr viele Neukombinationen von Genvarianten möglich, die es sonst in einer einzelnen Population kaum geben kann. «Das ist ähnlich, wie durch eine Neukombination von Legobausteinen für einen Traktor und ein Flugzeug ganz viele verschiedene Gefährte entstehen können», sagt die Erstautorin Dr. Joana Meier.
Tatsächlich kommen die neu entstandenen Arten in unzähligen Farbkombinationen daher und sind an unterschiedliche Lebensräume, wie Sandböden, Felsformationen oder das offene Wasser angepasst, und zwar vom besonnten Flachwasser bis in die dauernde Dunkelheit der grossen Tiefen. Je nach Art schaben sie Algen von den Felsen, fressen Plankton, brechen Schneckenschalen auf, suchen nach Insektenlarven oder jagen nach anderen Fischen, deren Eier oder Schuppen. Fachleute sprechen von einer «adaptiven Radiation», der schnellen Entstehung einer Vielzahl neuer Arten einhergehend mit Anpassungen an verschiedene ökologische Nischen.
Vermischung vor 150’000 Jahren
Die Vermischung der zwei Arten hat vor etwa 150‘000 Jahren stattgefunden, als in einer regenreichen Phase ehemalige Zuflüsse des Kongo zum Nil-Einzugsgebiet mit dem späteren Viktoriasee übertraten. In allen grösseren Seen der Region hat diese Hybridpopulation dann eine Vielzahl von Arten durch adaptive Radiation ausgebildet.
Was im Ur-Viktoriasee genau geschah, haben die Forschenden bisher nicht rekonstruiert. Aber klar ist: Nach einer Trockenphase füllte er sich vor rund 15‘000 Jahren erneut. Nachkommen der Hybridpopulation mit ihrer sehr hohen genetischen Vielfalt wanderten in den See ein. Dort bildeten sie in der – evolutionär betrachtet – kurzen Zeit von einigen tausend Jahren eine Fülle an ökologischen Spezialisierungen und spalteten sich in rund 500 neue Buntbarscharten auf, die ausschliesslich im Viktoriasee vorkommen. Dass die Buntbarsche im Viktoriasee ganz besondere Anlagen hatten und sich besonders gut an die neuen ökologischen Nischen anpassten, beweisen über 40 weitere Fischarten: Sie besiedelten den See gleichzeitig, haben sich jedoch seither kaum verändert.
Komplexes Nahrungsnetz in Rekordzeit entstanden
Für ihre Befunde haben die Forschenden mehr als drei Millionen Positionen im Genom von 100 Buntbarsch-Arten sequenziert – bis vor kurzem eine unlösbare Aufgabe. So konnte die Gruppe um Ole Seehausen (Leiter der Eawag-Abteilung Fischökologie und -evolution und Professor für aquatische Ökologie & Evolution an der Universität Bern) erstmals dessen Theorie belegen, dass die Vermischung von Arten unter gewissen Umständen zu explosionsartiger Artbildung und adaptiver Radiation führen kann. Im Viktoriasee ist durch diesen Prozess in wenigen tausend Jahren ein komplexes Nahrungsnetz entstanden, weil die neuen Arten ihrerseits auch ihr Umfeld geprägt haben.
In den letzten rund 50 Jahren haben die Landnutzung und Abwässer zu einer wachsenden Düngung (Eutrophierung) des Sees geführt. Die Folgen davon sind trüberes Wasser und in den tieferen Bereichen Sauerstoffmangel. So verschmolzen verschiedene Arten zu wenigen Hybridpopulationen, da die bunten Balzfarben, an denen die Weibchen ihre Artgenossen erkennen konnten, ihre Wirkung verloren. Tiefwasserlebensräume wurden gar gänzlich unbewohnbar. Ein Teil der Artenvielfalt und der ökologischen Vielfalt ging so wieder verloren.
Quelle: Eawag
