Vorhersehbare Evolution

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Vorhersehbare Evolution

Beitrag  exi am Fr 19 Aug - 15:24

Hallo zusammen,

bisher habe ich das Thema nur bei Heise/Telepolis entdeckt: http://www.heise.de/tp/artikel/35/35321/1.html

Vorhersehbare Evolution
Matthias Gräbner 18.08.2011
Führt natürliche Evolution bei identischen Anfangsbedingungen stets zum selben Ergebnis?

Wie konsequent ist die Evolution? Mäandert sie wild durch die Geschichte, folgt sie Gesetzmäßigkeiten oder steckt gar ein Plan dahinter? Die Frage ist nicht nur aus biologischer Sicht interessant: Es steckt auch ein wenig die Hoffnung mancher Kreise hinter ihr, ein Phänomen der Natur vielleicht etwas kompatibler zu den eigenen Glaubensvorstellungen gestalten zu können. Tatsächlich geht es um ein relativ simples Experiment, das etwa in der Physik keinerlei Aufsehen hervorriefe. Fällt derselbe Stein aus der gleichen Höhe immer gleich schnell nach unten? Entwickeln sich Lebewesen unter denselben Anfangsbedingungen in die gleiche Richtung?

Diese Frage haben Biologen am Beispiel von Fadenwürmern, den Nematoden, untersucht. Im Wissenschaftsmagazin Nature beschreiben sie ihre Erkenntnisse. Die Fadenwürmer haben eine Technik entwickelt, auch unter ungünstigen Umständen zu überleben. Unter hohen Temperaturen und bei großer Bevölkerungsdichte können die Tiere eine Larvenform annehmen, in der sie weder wachsen noch Nahrung benötigen oder sich reproduzieren. Dafür überstehen sie in dieser Form aber Bedingungen, die ihre ungeschützten Brüder und Schwestern töten.

Dass es gerade zu viele Nematoden auf zu wenig Raum gibt, ermitteln die einzelnen Individuen aus der Konzentration der typischen Pheromone, die jedes Exemplar abgibt. Übersteigt die Konzentration einen bestimmten Wert, heißt das, dass offenbar ein Bevölkerungskollaps droht. Denn in der Natur ist damit auch stets ein vermindertes Angebot an Nahrung verbunden.

Fadenwürmer in verschiedenen Entwicklungszuständen - oben als Dauerlarve, unten als reproduzierendes Exemplar. (Bild: Manuel Zimmer)

Das rechtzeitige Ausweichen in den Dauerlarven-Zustand sichert der Population dann das Überleben. Wenn allerdings unter den Bedingungen im Labor trotz hoher Bevölkerungsdichte noch genügend Nahrung vorhanden ist, dann ist dieses Verhalten ein evolutionärer Nachteil. Die Tiere wechseln dann wegen der hohen Pheromonkonzentration unnötigerweise in den Larvenzustand, statt weiter zu wachsen und sich zu reproduzieren.

Allerdings findet die Natur auch dafür ein Gegenmittel - und zwar, so haben es die Forscher an verschiedenen Nematoden-Stämmen ermittelt, immer dasselbe. Evolution ist also in diesem Falll vorhersehbar. Der Trick, den sie anwendet, besteht darin, immer das gleiche Set von Pheromon-Rezeptoren zu verändern.

Ein Teil der Fadenwürmer wird dadurch gegen die Duftstoffe ihrer Geschwister immun und frisst und reproduziert sich auch im größten Gemenge fröhlich weiter. Unter den Umständen in der Natur wäre das tödlich - im Labor ist es eine valide Strategie, weil zu den neuen Gegebenheiten hier auch der fütternde Forscher gehört.

Mit einer Entwicklung "nach Plan", wie sie sich Anhänger des Intelligenten Designs wünschen würden, hat das allerdings nichts zu tun. Die Arbeit zeigt lediglich, dass die Evolution, wie man es eigentlich auch erwarten würde, die Gesetze ihrer Umgebung widerspiegelt. Einen Plan braucht sie dazu nicht.
Telepolis > Wissenschaft

In einem Kurzeitexperiment sollen sich bei mehreren Versuchgruppen von Fadenwürmern, angesichts derselben unnatürlichen Millieuänderung, dieselbe Mutation als Reaktion eingestellt haben.
Direkt auf unser Thema ist es nicht übertragbar, denn die Entwicklungen in der Paläontologie sind Langzeitphänomene. Und nichtreproduzierbare Vorfälle wie Massenaussterben durch Asteroideneinschläge oder Ausbrüche von Supervulkanen sind vom Versuchsaufbau bereits ausgeschlossen.
Aber wenn man ganz vorsichtig argumentiert, dürfte man hier einen Mechanismus des Überlebens angesichts von Super-Katastrophen finden. Eine Spezies überlebt nicht weil ein (1) Mutant auftritt und sich in Rekordzeit vermehrt. Man kann nun davon ausgehen, daß als Folge einer Katastrophe in einer festen Region mehrere (!) Mutanten mit derselben Genänderung (in verschiedenen Sippen, Herden oder Horden) gleichzeitig auftreten.

Ebenfalls mit vorsichtiger Argumentation (oder Erahnung und Hoffnung) kann man erwarten, daß es eine Grund gibt, warum sich in der DNA die Aminosäuren Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin (und Uracil in der RNA) durchgesetzt haben. Rein chemisch und praktisch in den Meteoriten (welche sehr früh die Erde mit den ersten Aminosäuren impften) gäbe es eine größere Auswahl von Aminosäuren. Dennoch haben sich weltweit nur diese 5 etabliert.
Bisher konnte man nur vage rätseln. Nun dürfte man konkret rätseln können, ob die Auswahl durch die Schwerkraft, die Sonneneinstrahlung, das frühe Tag-Nacht-Verhältnis oder durch im Wasser gelöste Mineralien entschieden wurde.

exi
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