Von komplex nach einfach: Stachelweichtiere

Evolution der Lebewesen bedeutet u. a. schrittweiser Erwerb neuer Organe und neuer Funktionen. Alle lebendigen Konstruktionen müssen in der Regel auf einfacher gebaute Vorläufer zurückführbar sein, jedenfalls auf lange Sicht. Auch rückgebildete Organe müssen irgendwann de novo entstanden sein. Aus diesem Grund wird die Vielfalt der Organismen unter evolutionstheoretischen Voraussetzungen im hypothetischen Stammbaum primär so angeordnet, dass einfache Formen näher an der Basis stehen als vergleichbare komplexere Varianten. Allerdings ist schon lange klar, dass es auch die umgekehrte Richtung hin zu Vereinfachung oder Verkümmerung gibt. Das ändert jedoch nichts daran, dass auch rückgebildete Organe zuvor erst einmal entstehen mussten. Wenn Evolution abgelaufen ist, müssen alle Organe irgendwann „klein angefangen“ haben.

Vor diesem Hintergrund ist es überraschend, dass neuere Befunde immer wieder darauf hindeuten, dass Organismengruppen – soweit sie fossil zurückverfolgt werden können – in komplexer Ausprägung ihren Einstand in der Fossilüberlieferung geben, um anschließend zum Teil erhebliche Rückbildungen zu erleben. Über ein solches Beispiel berichten Andreas Wanninger von der Universität Wien und sein Team (Scherholz et al. 2013). Um die bis heute unklaren Abstammungsverhältnisse der Weichtiere (Mollusken) zu erhellen, untersuchten die Forscher den Entwicklungszyklus der einfach gebauten Art Wirenia argentea (Abb. 1) aus der Weichtiergruppe der Aculifera (Stachelweichtiere). Die Aculifera bilden eine der beiden großen Untergruppen der Mollusken; ihre wurmförmigen oder walzlichen Vertreter haben keine typische Molluskenschale, sondern Kalknadeln oder kalkige Platten auf der Außenhaut. Unter ihnen werden schalenlose Tiere (Aplacophora, Wurmmollusken) und beschalte Formen (Polyplacophora, Käferschnecken) unterschieden. (Die andere Untergruppe sind die Conchifera, primär einschalige Formen, zu denen Schnecken, Muscheln und Tintenfische gehören.)

Abb. 1: Der vier Millimeter lange, schalenlose Furchenfüßer Wirenia argentea liefert neue Erkenntnisse zum Entwicklungszyklus von Weichtieren. (© Universität Wien/Thomas Schwaha, Abdruck mit freundlicher Genehmigung

Bislang galten die wurmförmigen, meist nur einige Millimeter bis wenige Zentimeter großen Aplacophora als evolutionär ursprünglich, weil ihr innerer Bau deutlich einfacher ist als der der Polyplacophora. Die eher schneckenförmigen Polyplacophora haben dagegen eine ausgesprochen spezialisierte Muskulatur, Saugfüße und acht Schalenplatten.

Die Forscher fanden nun jedoch heraus, dass die Larven von Wirenia eine sehr viel komplexere Körpermuskulatur besitzen als die erwachsenen (adulten) Tiere. Der deutlich einfachere Bau der adulten Tiere wird erst nach der Metamorphose verwirklicht. Die komplexe Muskulatur der Larven gleicht dabei zudem der Muskulatur ausgewachsener Formen der Polyplacophora. Daraus ziehen die Wissenschaftler den Schluss, dass der einfache Bau der ausgewachsenen Aplacophora nicht die ursprüngliche Ausprägung gewesen sein kann, vielmehr muss dieser durch massive Vereinfachung sehr viel komplexer gebauter Vorfahren entstanden sein. Der evolutionäre Weg wäre damit von komplex nach einfach verlaufen, die Aplacophora wären sekundär vereinfacht. Das heißt umgekehrt auch, dass der mutmaßliche gemeinsame Vorfahr ziemlich komplex gebaut war und sein Ursprung im Dunkeln liegt. Ein neuerer Fossilfund, Kulindroplax perissokosmos aus dem Silur und auf 425 Millionen Jahre datiert, stützt die Rückbildungshypothese (http://idw-online.de/de/news557238). Denn diese Art gleicht in wesentlichen Merkmalen den heute lebenden Aplacophoren, nur im Besitz von Schalenplatten unterscheidet sich diese Art von heutigen Formen – ein Beispiel für Stasis (evolutionärer Stillstand). „Es sieht also ganz danach aus, dass unsere heute lebenden, einfach gebauten ‚Nicht-Schalenträger‘ von einem schalentragenden Vorfahr mit einer hochkomplexeren Muskulatur abstammen“, wird Wanninger zitiert (http://idw-online.de/de/news557238).

Wie im Falle der Knorpelfische (im vorigen Streiflicht) wird evolutionstheoretisch auch hier der Schluss einer Entwicklung Richtung Vereinfachung nahegelegt. Es gibt zahlreiche weitere Beispiele dieser Art.

R. Junker

[Scherholz M, Redl E, Wollesen T, Todt C & Wanninger A (2013) Aplacophoran mollusks evolved from ancestors with Polyplacophoran-like features. Curr. Biol. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2013.08.056.]