Invasion einer verwandten Spezies führt zu schneller Divergenz

Vor knapp 60 Jahren schlugen die beiden bekannten Biologen W. L. Brown und E. O. Wilson die evolutionsbiologische Hypothese des „character displacement“ vor. Diese sagt voraus, dass zwei eng verwandte Spezies, die beide in einem bestimmten Gebiet leben, zueinander in Konkurrenz treten werden. Um diese Konkurrenz zu vermeiden, würden sie sich auseinanderentwickeln – eine Ursache von evolutionärer Divergenz (Brown & Wilson 1956).

Nun liegt eine Arbeit einer Gruppe von Wissenschaftlern vor, die diese Hypothese in einem Freilandexperiment mit Anolis-Eidechsen testeten (Stuart et al. 2014). Anolis ist eine Gattung von Eidechsen, die im karibischen Raum häufig vorkommt und ziemlich gut erforscht ist. Da sie eine relativ kurze Generationszeit hat (unter einem Jahr) und ihr Verbreitungsgebiet viele kleine Inseln umfasst, eignet sie sich sehr gut für solche Experimente (vgl. Vedder 2012).

In diesem Fall war das Hauptuntersuchungsobjekt A. carolinensis, eine Art, die in den südlichen USA beheimatet ist (Abb. 1). Wie viele ihrer Verwandten leben Eidechsen dieser Art auf Sträuchern und Bäumen. Gibt es keine anderen Anolis-Arten in der Umgebung, so verbreiten sie sich über die gesamte Höhe des Baumes. Es wurde jedoch beobachtet, dass in Gegenden, wo A. carolinensis gemeinsam mit A. sagrei (Abb. 2) vorkommt, A. carolinensis meistens höher oben im Geäst sitzt als A. sagrei. Die Forscher vermuten, dass dieses Verhalten ausgelöst wird, um die interspezifische Konkurrenz zwischen A. carolinensis und A. sagrei zu vermindern. Wenn dem so wäre, würde das die „character displacement“-Hypothese stützen.

Abb. 1: Rotkehlanolis (Anolis carolinensis). Männchen mit aufgestelltem Kehllappen. (CC BY-SA 3.0)

1995 begannen die Forscher mit einem Experiment, in dem sie sechs kleine Inseln vor der Küste Floridas untersuchten. Die Inseln beherbergten zu der Zeit nur A. carolinensis. Die Wissenschaftler ermittelten ihre durchschnittliche Sitzhöhe. Daraufhin setzten sie auf drei der Inseln A. sagrei-Eidechsen aus. In den nächsten drei Jahren beobachteten sie, dass sich wie vorhergesagt die durchschnittliche Sitzhöhe von A. carolinensis auf den Inseln mit zwei Spezies etwa verdoppelte, während sie auf den Inseln ohne A. sagrei konstant blieb.

Abb. 2: Bahama-Anolis (Anolis sagrei) in Florida. (Foto: Ianaré Sévi, gemeinfrei)

15 Jahre später kehrten sie zu der Inselgruppe zurück, um weitere Untersuchungen vorzunehmen. Diesmal vermaßen sie die Zehen der Eidechsen. Ähnlich wie Geckos weist auch A. carolinensis Zehenpolster mit Lamellen (kleine Hautfalten, die die Oberfläche und Bodenhaftung vergrößern) auf. Es ist bekannt, das größere Zehenpolster mit mehr Lamellen beim Klettern auf dünnen Ästen einen Vorteil bieten. Folglich erwarteten die Autoren, dass die höher lebenden A. carolinensis-Eidechsen auf den Inseln mit A. sagrei diese Anpassung aufweisen sollten, eine Erwartung, die sie wiederum bestätigen konnten. Auf den Inseln ohne A. sagrei blieb auch in dieser Hinsicht alles beim Alten. Außerdem konnten die Wissenschaftler bestätigen, dass es sich bei diesem Phänomen tatsächlich um parallele genetische Adaption handelt und es nicht etwa durch Plastizität (umweltbedingte Anpassung) oder Migration (Einwanderung aus anderen Gebieten) hervorgerufen wurde.

Die Bedeutung dieser Studie liegt zum einen in der Geschwindigkeit, mit der A. carolinensis sich an die neuen Gegebenheiten anpasste. Innerhalb von zwei Monaten nach der Invasion von A. sagrei ließ sich bereits eine verhaltensbiologische Adaption beobachten (Verschiebung der Sitzhöhe) und nach weniger als 20 Generationen gab es genetisch bedingte morphologische Änderungen (die Vergrößerung der Zehenpolster). Daher zeigt die Studie auch, dass sich manche evolutionsbiologische Fragestellungen in verhältnismäßig kurzer Zeit untersuchen lassen. Es braucht keine Jahrmillionen, um Evolution in Form von genetischer Anpassung in der Natur beobachten zu können. Zum anderen stützen die Ergebnisse die „character displacement“-Hypothese sehr gut. Browns und Wilsons Hypothese kann also als ein bestätigter Mechanismus der (Mikro-)Evolution angesehen werden.

D. Vedder

[Brown WL & Wilson EO (1956) Character Displacement. Syst. Zool. 5, 49-64 • Stuart YE, Campbell TS et al. (2014) Rapid evolution of a native species following invasion by a congener. Science 346, 463-466 • Vedder D (2012) Gründereffekt bei Eidechsen: ein Freilandexperiment auf Inseln. Stud. Integr. J. 19, 107-109]