Am Anfang waren die Drosseln

Die Evolutionstheorie verbannte Gott aus der Schöpfung und erhob den Einzeller zum Urahn des Menschen. Den Anstoß für das radikal neue Weltbild lieferten ein paar unscheinbare Vögel.

 

P.M. Magazin - Mai 2015

 

Von Mauritius Much

 

Der britische Wissenschaftler Charles Darwin verbringt im Herbst 1835 einen Monat auf den Galapagos-Inseln, 1000 Kilometer westlich der südamerikanischen Küste. Seit vier Jahren darf er als unbezahlter Naturforscher an Bord des Forschungsschiffs HMS Beagle mit. Dessen Besatzung soll im Auftrag der Krone die Küsten Südamerikas vermessen. Während die Crew das Archipel kartiert, sammelt Darwin auf mehreren Hauptinseln Pflanzenproben und Tiere, darunter verschiedene Spottdrosseln.


Die Vertreter der Singvolgefamilie erscheinen ihm spannender als die heute so berühmten Finken, die er auf Galapagos entdeckt. Aus Südamerikan kennt er bereits eine Spottdrosselart. Nun stellt er fest, dass allein auf vier Inseln drei Spezies leben, die sich deutlich von den Festland-Exemplaren unterscheiden: Sie ernähren sich von Aas und leben in größeren Gruppen, während die Verwandten auf dem Kontinent Insekten fressen und als Paar oder in Kleingruppen auftreten. Doch auch die Inselbewohner unterscheiden sich voneinander in Größe und Essgewohnheiten.


Da die vulkanischen Galapagos-Inseln erdgeschichtlich wesentlich jünger sind als das südamerikanische Festland, müssen Spottdrosseln das Archipel vor langer Zeit vom Kontinent aus besiedelt haben. Ihre Nachkommen, so folgert Darwin, verbreiteten sich über die Inseln, passten sich den dortigen Lebensumständen an und entwickelten sich zu eigenständigen Arten. Dennoch ähneln sich die Spottdrosseln. Offenbar stammen sie von einem gemeinsamen Vorfahren ab – genauso wie ihre nächsten Verwandten, die Sichelspötter und die Katzendrosseln. Darwin kommt zu dem Schluss, dass sich alle Lebewesen letztlich auf einen einzigen Ursprung zurückführen lassen.


Diese zwei Prinzipien – die Veränderlichkeit der Arten und die gemeinsame Abstammung aller Lebewesen – bilden den Kern seiner Theorie der Evolution. „Unter diesem Begriff versteht man den Prozess, dass sich Arten von Lebewesen im Laufe von Generationen ändern und sich daraus neue Spezies bilden“, erklärt Franz Wuketits, Professor für Biologe an der Universität Wien. Ulrich Kutschera, Evolutionsbiologe an der Universität Kassel und der Stanford University in Kalifornien, ergänzt: „Die Evolution kann man sich als unvorstellbar lange, verzweigte Ketten von Generationen-Abfolgen vorstellen. Nur jene Individuen, die sich fortgepflanzt haben, sind in ihren Nachkommen noch heute präsent – die Kinderlosen sind ausgestorben.“


Darwin spricht in seinem 1859 erschienen Buch „Über die Entstehung der Arten" noch nicht von Evolution. Der Begriff bezweichnet damals die Entwicklung eines Embryos. Erst kurze Zeit später wandeln Wissenschaftler seine Bedeutung ab: Seitdem steht er für die Veränderung der Arten im Verlauf von Generationen.

 

Einen Hauptmechanismus für diese Veränderung beschreibt Darwin in seinem wichtigsten Werk bereits: die natürliche Auslese (Selektion). Ihr zugrunde liegt die Vorstellung, dass von jeder Organismenart mehr Individuen geboren werden, als überleben können. Schließlich sind Nahrung und Lebensraum knapp. Die Artgenossen, die sich in unzähligen kleinen Merkmalen voneinander unterscheiden, stehen in einem ständigen Wettbewerb (Kampf ums Dasein). Nur die Tauglichsten setzen sich durch. Sie besitzen Eigenschaften, die ihnen das Überleben in ihrer Umgebung erleichtern und ihnen Erfolg bei der Fortpflanzung bescheren (Überleben der Bestangepassten). Ihre Merkmale geben sie an ihre Nachkommen weiter. Artgenossen, die im Kampf ums Überleben unterliegen, können ihre Eigenschaften hingegen nicht vererben.

 

Dadurch ändert sich der Genpool von Generation zu Generation. „So kommt es im Laufe der Zeit zu einer Verschiebung der individuellen Merkmale und damit zu Evolution, weil die Natur wie ein Züchter durch die Selektion nur bestimmte Varianten fördert und andere beseitigt“, sagt Franz Wuketits.


Nicht alle Merkmale, die die Evolution hervorbringt, sind dem Überleben ihrer Besitzer zuträglich. Vögel mit prächtigem Gefieder etwa sind doppelt im Nachteil: Erstens verschwenden sie wertvolle Ressourcen auf körperliche Zier. Zweitens sind sie leichte Beute für scharfsichtige Fressfeinde.

 

Treiber für die Entstehung solcher Extravaganzen ist die sexuelle Auslese. Eine populäre These besagt: Individuen, die sich ein opulentes Gefieder leisten können, müssen gute Gene haben. Deshalb sind sie begehrte Partner. Farbenpracht mag das eigene Überleben gefährden – aber sie steigert die Chance, im Erbgut der Nachkommen fortzuleben. Nur das zählt.

 

Neben den Spielarten der natürlichen Auslese treibt aber auch der Zufall die Evolution voran: Die Häufigkeit einzelner Merkmal kann sich von einer Generation auf die nächste stark verändern (Gendrift), da bei der Vererbung Gene der Eltern nach dem Zufallsprinzip an die Nachkommen weitergegeben werden.

 

Reiner Zufall war auch, dass vor 3,8 Milliarden Jahren überhaupt Leben auf der Erde entstand. Elemente wie Wasserstoff, Stickstoff und Kohlenstoff reagierten zu einfachen Molekülen, die sich zu immer größeren Einheiten zusammenschlossen. Materie tendiere grundsätzlich dazu, sich zu organisieren, erklärt Franz Wuketits. Aus komplexen Verbindungen entstanden erste bakterienartige Zellen. „Das war ein extrem unwahrscheinliches Zufallsereignis“, sagt Ulrich Kutschera. „Dieser lottogewinnartige Urknall der Zellevolution hat letztendlich alle komplex gebauten Pflanzen, Tiere, Pilze und Menschen hervorgebracht.“ Ein intelligenter Plan oder eine göttliche Absicht ist in der Stammesgeschichte nicht erkennbar.

 

Jahrhundertelang lieferte der Schöpfungsmythos den Menschen eine Erklärung für die Entstehung des Lebens auf der Erde. Gott, so postuliert die Bibel, habe die Welt und all ihre Bewohner in sieben Tagen erschaffen. Erst Darwin brachte diese Überzeugung ins Wanken. Heute hat sich die Theorie der Evolution der Arten nahezu überall durchgesetzt. Lediglich die Kreationisten, zumeist strenggläubige Christen, zweifeln sie an. Sie wähnen eine höhere Intelligenz am Werk.

 

Tatsächlich ist auf den ersten Blick kaum zu glauben, dass sich aus Bakterien so komplexe Lebewesen wie die Menschen entwickeln konnten. „Zwischen beiden Arten liegen Millionen von Zwischenstufen“, erklärt Franz Wuketits. Aus Einzellern wurden vor etwa 1,6 Milliarden Jahren die ersten Vielzeller. Daraus entwickelten sich vor rund 500 Millionen Jahren Fische. Aus ihnen entstanden innerhalb der nächsten 300 Millionen Jahre erst Amphibien, dann Reptilien, Säugetiere und Vögel. Vor 200.000 Jahren folgte schließlich der moderne Mensch, der zur Familie der Menschenaffen gehört. Er ist die einzig überlebende Art der Gattung Homo, zu der auch der Neandertaler zählt. 


Dass ein so hoch entwickeltes Lebewesen wie der Mensch entstand, heißt jedoch nicht, dass die Evolution automatisch immer komplexere Arten hervorbringt. „Bakterien, die seit mehreren Milliarden Jahren existieren, stellen über 50 Prozent der Lebend-Biomasse der Erde und sind somit die Gewinner der Evolution“, sagt Professor Kutschera.  „Die Evolution verläuft nicht linear, sondern im Zickzack“, ergänzt Franz Wuketits. Zudem hat sie kein einheitliches Tempo: Die neuseeländische Brückenechse etwa hat sich seit Jahrmillionen kaum verändert. Im afrikanischen Viktoriasee hingegen entstanden innerhalb von 500.000 Jahren aus einer Buntbarschart mehrere hundert Spezies.

 

Diese Artenexplosion hatte mehrere Gründe. Erstens fanden die Fische paradiesische Zustände vor: Es gab keine Feinde oder Konkurrenten, dafür aber Nahrung im Überfluss. Zweitens bot das riesige Gewässer verschiedenste ökologische Nischen mit unterschiedlicher Vegetation. Drittens änderte sich der Wasserstand des Sees über die Jahrtausende dramatisch: Zwischenzeitlich war er so niedrig, dass aus einem großen See mehrere kleine wurden, in denen sich einzelne Gruppen getrennt voneinander entwickelten.

 

Das Beispiel zeigt, welch wichtige Rolle Umweltbedingungen für die Artbildung spielen. „Der zentrale Modus dafür ist die geographische Trennung von Populationen, etwa wenn sich Gebirge bilden oder Kontinente voneinander trennen“, erklärt Ulrich Kutschera. So entzweiten die Gletscher der europäischen Eiszeit vor 100.000 Jahren zwei Populationen einer Spechtart. Aus der einen entwickelten sich die Grauspechte, aus der anderen die Grünspechte.

 

Ändern sich die Umweltbedingungen hingegen zu rapide, droht einer Art zugrunde zu gehen. Bei großen Naturkatastrophen kann es sogar zu Massenaussterben kommen: So verschwanden die Dinosaurier vor 65 Millionen Jahren wohl infolge eines Meteoriteneinschlags. Die meisten Arten, die unseren Planeten einst bevölkerten, sind längst wieder ausgestorben. Nahezu eine Milliarde Spezies kamen und gingen, schätzen Wissenschaftler. Heute existieren 10 bis 20 Millionen Arten. Nur 1,5 Millionen sind bekannt. Wer auf der Suche nach einer neuen Spezies ist, dürfte am esten in der Domäne der Bakterien fündig werden: Dort sind maximal zehn Prozent der Arten beschrieben und katalogisiert.

 


Kasten: Der Wegbereiter Darwins

Vielen gilt Darwin als Begründer der Evolutionstheorie. Doch andere Forscher leisteten wichtige Vorarbeit. Einer von ihnen war Jean-Baptiste Lamarck. „Der französische Biologe hat als Erster klar erkannt, dass entgegen dem biblischen Wunderglauben die heute lebenden Arten langsam, in Stufen, aus Urformen entstanden sind“, sagt Professor Ulrich Kutschera von der Universität Kassel. „Deshalb war er der Urvater des Evolutionsgedankens.“ Lamarck glaubte, dass Lebewesen Eigenschaften vererben können, die sie im Laufe ihres Lebens erworben haben. Das bekannteste Beispiel ist die Giraffe, die sich nach den Blättern in der Baumkrone streckt. So wird ihr Hals immer länger – eine Veränderung, die sie an ihre Kinder weitergibt. Lamarcks Buch aus dem Jahr 1809 geriet jedoch schnell in Vergessenheit. Der Großteil der Wissenschaftler glaubte damals fest an die göttliche Schöpfung. Erst Darwin legte mit der Entstehung der Arten durch natürliche Selektion eine überzeugende Alternative zum biblischen Mythos vor. Der britische Naturforscher Alfred Russel Wallace kam zeitgleich zu ähnlichen Schlüssen. Die Arbeiten der beiden Forscher wurden 1858 gemeinsam der Öffentlichkeit vorgestellt. Auf Lamarck wiederum geht die Vorstellung zurück, dass Evolution ein steter Fortschritt hin zu immer höher entwickelten Lebewesen sei. Darwin schloss sich ihm diesbezüglich an. Mittlerweile ist die Sicht widerlegt: Die Evolution verläuft im  Zickzack, das Evolutionstempo unterscheidet sich von Art zu Art.

Kasten: Ist Erfahrung erblich?

Die Epigenetik ist ein wichtiger Teil der Evolutionsbiologie. Sie untersucht chemische Veränderungen des Erbguts, die Gene an- oder abschalten können. Im Gegensatz zu Mutationen schreiben solche Veränderungen nicht den genetischen Code um, sondern können spurlos rückgängig gemacht werden. Die Epigenetik widmet sich nicht zuletzt der Frage, wie innere Faktoren die Evolution beeinflussen: Können Erfahrungen von einen Generation an die nächsten weitergegeben werden? Vererben sich etwa Traumata oder die Folgen von Mangelernährung von den Eltern auf die Kinder? Jüngere Forschungen tendieren dazu, diese Fragen zumindest zum Teil zu bejahen: So zeigten Experimente mit Mäusen, dass Stress oder eine spezielle Ernährung einzelne Gene stillllegen. Die Nachkommen der untersuchten Zuchtform waren schlanker und dunkler gefärbt als üblich. In einem Versuch aus dem Jahr 2013 vererbten Mäuseriche die antrainierte Angst vor Kirschblütenduft an ihre Kinder. Werden bestimmte Regionen im Erbgut an- oder abgeschaltet, begünstigt oder verhindert das sogar den Ausbruch von Krankheiten wie Krebs oder Diabetes. Doch bereits in der nächsten Generation können die Gene wieder normal funktionieren. „Diese genetischen Modifikationen sind nicht stabil erblich und deshalb für Artbildungsereignisse nicht relevant“, sagt der Biologie Ulrich Kutschera.