Entstehung der kambrischen Tierwelt – auch nach molekularen Daten explosiv

Eine der markantesten Diskontinuitäten in der Fossilüberlieferung bildet der Übergang vom Präkambrium zum Unterkambrium. In einem 2004 veröffentlichten umfangreichen Überblickswerk plädierte der Paläontologe James Valentine für die „Echtheit“ der sogenannten „kambrischen Explosion“. Das heißt, er führt das plötzliche Auftreten zahlreicher ausdifferenzierter verschiedenster Tierstämme innerhalb einer kurzen Zeitspanne nicht auf eine allzu lückenhafte Fossilüberlieferung zurück, sondern vertritt die Auffassung, daß die Entstehung der Tierstämme tatsächlich in geologisch sehr kurzer Zeit vor sich gegangen ist. Allerdings gibt es über die Gründe des plötzlichen fossilen Erscheinens im Kambrium auch andere Auffassungen unter den Paläontologen; der Befund selber aber ist wenig umstritten.

In einer Ende 2005 in Science veröffentlichten Studie kommt ein Team von der University of Wisconsin (Rokas et al. 2005) nun aufgrund von Sequenzvergleichen von 12.060 Amniosäuren, die von 50 Genen codiert werden, ebenfalls zum Ergebnis, daß die kambrische Explosion echt ist. 16 Arten von 9 Stämmen wurden in die Untersuchung einbezogen; darunter sind einige Tierstämme, die bei bisherigen ähnlichen Studien noch nicht angemessen berücksichtigt worden waren, schreiben Jermiin et al. (2005) in einem Kommentar. Rokas et al. untersuchten eingehend, ob ihr Befund das Ergebnis von Analyse-Artefakten sein könnte. Sie konnten dabei ausschließen bzw. unwahrscheinlich machen, daß Faktoren wie Konvergenz, „Spitzbuben“-Sequenzen (d.h., solche, die je nach Analysemethode an verschiedene Stellen des Baumes „springen“), heterogene Zusammensetzung des Datensatzes, fehlende oder schlecht ausgewählte Daten sowie Sättigung mit Mutationen die phylogenetische Hypothese beeinträchtigten.

Die Autoren schreiben in der Zusammenfassung ihres Artikels: „Trotz des Ausmaßes und der Breite der analysierten Daten bleiben die Verwandtschaftsbeziehungen der meisten Metazoen (Vielzeller-) Stämme unaufgelöst.“ Das heißt: Das Aufzweigungsmuster ist buschig, es gibt viele Polytomien, d. h. mehrere „gleichzeitige“ Verzweigungen. Rokas et al. sprechen von einer in der Zeit gestauchten Radiation. Dies ist in Übereinstimmung mit dem oben geschilderten paläontologischen Befund. Frühe molekulare Studien hatten z. T. sehr verschiedene Ergebnisse erbracht (Überblick bis 2000 siehe Junker 2001), mit Tendenz zu deutlich früheren Abspaltungszeitpunkten und einer zeitlichen Streckung der Aufzweigungen. Die Ergebnisse von Rokas et al. sprechen dagegen für zwei kurz hintereinander erfolgte Episoden mehrfacher Aufzweigungen.

Den Kommentatoren Jermiin et al. (2005) scheint dieses Ergebnis Unbehagen zu bereiten. Auf die Frage, ob der „Big Bang“ der Tierevolution real sei, antworten sie, daß die Bejahung dieser Frage vielleicht mit mehr Daten oder durch andere Analysemethoden vermieden werden könne. Seltsamerweise fragen sie auch, ob die Studie von Rokas et al. ignoriert werden sollte, verneinen dies aber mit Blick auf den großen Umfang der zugrundeliegenden Daten. Die Möglichkeit, daß auch molekulare Daten einen „Big Bang“ nahelegen, wollen sie letztlich nicht ausschließen. Dagegen unterstreicht Devitt (2005) in einer Pressemitteilung der University of Wisconsin die Schlußfolgerung von Rokas et al., daß der Familien-„Baum“ buschig aussieht und spricht von rasend schneller Evolution („frenetic bursts of evolution“). Es sei schwierig, evolutionäre Ereignisse zu unterscheiden, trotz großer Datenmengen („boatloads of data“).

Sollten sich diese Deutungen weiter bestätigen, hätte dies zwei Konsequenzen: Eine Reihe von Mutmaßungen, wonach die kambrische Explosion ein Artefakt sei, würde sich weitgehend erübrigen. Die kambrische Explosion wäre echt. Damit aber würde sich die Frage nach den Mechanismen unabweisbar und erneut mit aller Schärfe stellen.

RJ

[Devitt T (2005) New study shows animal family tree looking bushy in places.www.news.wisc.edu/11974.html; Jermiin LS, Poladian L & Charleston MA (2005) Is the „big bang“ in animal evolution real? Science 310, 1910-1911; Junker R (2001) Das Präkambrium/Kambrium-Problem: Molekulare Uhren und Fossilien. Stud. Int. J. 8, 83-85; Rokas A, Krüger D & Carroll SB (2005) Animal evolution and the molecular signature of radiations compressed in time. Science 310, 1933-1938; Valentine JW (2004) On the origin of phyla. Chicago and London.]