Evo-Devo: Schlüssel für Makroevolution?

Teil 3: Genetische Akkommodation: Schritte zum Erwerb evolutiver Neuheiten?

In den ersten beiden Artikelfolgen über Evo-Devo (Junker 2008; 2009) wurde erläutert, dass Evo-Devo-Forscher natürliche Auslese (Selektion) auf der Basis genetischer (erblicher) Variabilität für nicht ausreichend halten, um die Entstehung evolutiver Neuheiten (Makroevolution) zu erklären. Das motiviert die Suche nach Quellen von Variation, die in der Synthetischen Evolutionstheorie wenig oder keine Beachtung finden. Im zweiten Beitrag wurde die Neuverschaltung von Genen diskutiert. Als weitere Quelle für evolutionär Neues wird genetische Akkommodation betrachtet: Extreme Umwelten sollen die Flexibilität der Organismen über das normale Spektrum umweltbedingter Veränderungsmöglichkeiten (= Modifikationen) hinaus erhöhen. Versteckte Fähigkeiten, auf Umweltstress mit veränderten Eigenschaften zu reagieren (= kryptische Variation), sollen Rohmaterial für Evolution bereithalten. Durch genetische Assimilation kann die Veränderung des Erscheinungsbildes (= Phänotyp) im Erbgut verankert werden (sog. Baldwin-Effekt). Evolution soll also durch eine Erhöhung der Umweltsensitivität erfolgen, das ist eine erhöhte Anpassungsfähigkeit bei Umweltänderung. Die Umweltsensitivität soll zunächst durch Umweltstress phänotypisch sichtbar und dann auch genetisch fixiert werden: genetische Akkommodation. Bei diesem weitgehend hypothetischen Vorgang wird also die „Antwortfähigkeit“ des Phänotyps auf Umweltänderungen gesteigert und diese zugleich auch genetisch (im Erbgut) verankert. Zur Evolution der Erhöhung der Umweltsensitivität diskutiert Moczek (2008) folgende Idee: Lebewesen sind gegen genetische und umweltbedingte Störungen abgepuffert („Entwicklungs-Belastbarkeit“, developmental capacitance). Entwicklungsprozesse können also ein gewisses Maß an genetischer Variation abpuffern und vor Selektion schützen, weil sie sich (vorerst) nicht im Phänotyp bemerkbar macht. Es gibt somit eine Art Kanalisation in der ontogenetischen Entwicklung. Innerhalb der „Pufferzone“ können neue versteckte (kryptische) Variationen angesammelt werden. Wenn nun bestimmte Schwellen der verkraftbaren Umweltstörungen überschritten werden, dann kann eine Änderung phänotypisch „durchbrechen“ und dadurch in Erscheinung treten. Nun kommt es darauf an, dass diese phänotypisch sichtbar gewordene Änderung zufällig an die neue Umwelt angepasst ist und daher ausgelesen werden kann. Gleichzeitig muss aber auch eine Mutation eintreten, die diese Änderung fixiert (genetische Assimilation) und das bisherige Spektrum der Modifikationen verschiebt. Der Vorteil dieser Idee ist, dass umweltbedingte Modifikationen sich nicht wie Mutationen allmählich in einer Fortpflanzungsgemeinschaft durchsetzen müssen, sondern dass sie sofort und gleichzeitig alle ihre Mitglieder betreffen, solange der betreffende Umweltfaktor gegeben ist; sie können sich also viel schneller in einer Population ausbreiten. Allerdings muss die später notwendige genetische Änderung sich dennoch wie alle genetischen Änderungen in der Population ausbreiten. In diesem dritten Teil der Artikelserie über Evo-Devo sollen genetische Assimilation, genetische Akkommodation und „Entwicklungs-Belastbarkeit“ vorgestellt werden. Es soll diskutiert werden, ob der Mechanismus der genetischen Akkommodation realistischerweise zu evolutiven Neuheiten führen kann und ob er als Quelle für schnelle mikroevolutive Veränderungen in Frage kommt.

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