Die Evolution von Tieren, Pflanzen und auch Menschen ist noch lange nicht abgeschlossen. In den vergangenen 30 Jahren haben Wissenschaftler immer wieder Beispiele dafür entdeckt, dass Evolution direkt vor unseren Augen abläuft - oft in atemberaubender Geschwindigkeit. Dem Leibniz-Preisträger Detlef Weigel gibt das Anlass zur Hoffnung, dass sich Lebewesen besser an dramatische Veränderungen ihrer Umwelt - etwa durch den Klimawandel - anpassen können als oft gedacht. Der Direktor am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen wird am Samstag in München auf dem Symposium "Struggle for Life" über die Anpassung von Arten an beschleunigte Umweltveränderungen sprechen.
Der Klimawandel wird das Aussehen von Landschaften drastisch verändern. Hitze und Trockenheit werden Farmer in manchen Regionen der USA daran hindern, weiterhin Mais anzubauen.
(Foto: Foto: AP)SZ: Wie schnell kann Evolution gehen?
Weigel: Bei den Darwinfinken auf Galapagos kann sich die Schnabelgröße von einem Jahr zum anderen verändern. In trockenen Jahren gibt es nur wenige weiche Samen, die innerhalb kurzer Zeit aufgefressen sind. Dann sind ausschließlich harte Samen da, die nur Finken mit großen Schnäbeln knacken können. Sie überleben und zeugen Nachkommen, die dann auch größere Schnäbel haben. Exemplare mit kleinen Schnäbeln verhungern.
Man hat sich anfangs sehr über diese Entdeckung gewundert. Denn wenn die Evolution in dieser Geschwindigkeit die großen Schnäbel begünstigen würde, hätten die Finken innerhalb kurzer Zeit riesige Schnäbel bekommen müssen. Doch dann hat man herausgefunden, dass die Entwicklung der Schnabelgröße hin und her geht. In feuchten Jahren mit vielen weichen Samen haben Finken mit kleinerem Schnabel einen Vorteil, überleben und bekommen Nachkommen mit kleineren Schnäbeln.
SZ: Kann man daraus schließen, dass sich Lebewesen sehr viel schneller an veränderte Umweltbedingungen anpassen können als gedacht?
Weigel: Ja. Das liegt daran, dass es genug genetische Variationen innerhalb einer Art gibt, um neue, auch extreme Merkmale schnell auszubilden. Der Mensch ist da keine Ausnahme. Wenn ein Paar Kinder hat, werden sie von der Größe her meistens irgendwo zwischen Mutter und Vater liegen. Aber es kommt natürlich auch vor, dass ein Kind kleiner ist als der kleinere Elternteil oder größer als der größere Elternteil.
Das liegt daran, dass ein großgewachsener Mensch nicht nur Gene hat, die ihn groß machen. In seinem Erbgut steckt auch Information für geringe Körpergröße. Wenn das Kind zufällig von beiden Eltern die Gene für kleinen Wuchs erbt, wird es eben kleiner als der kleinere Elternteil. Diese Variationen gibt es für fast jedes biologische Merkmal, das man sich vorstellen kann.
SZ: Der Klimawandel wird die Umwelt in relativ kurzer Zeit stark verändern. Werden Tiere und Pflanzen es schaffen, sich anzupassen?
Weigel: Das ist schwierig vorherzusagen. Aber ich habe großes Vertrauen in die Wandlungsfähigkeit der Lebewesen. Wir forschen zum Beispiel an der Ackerschmalwand, die zur Familie der Kohlgewächse gehört. Die Pflanze kommt sowohl in Nordafrika als auch in Nordschweden vor. Es handelt sich immer um Varianten ein und derselben Art.
Die einen haben sich an die Hitze und Trockenheit in Afrika angepasst, die anderen an die harten Winter in Schweden. Innerhalb der Art gibt es also genug Variation, dass die Ackerschmalwand mit beiden Extremen fertig wird. Wenn jetzt die Temperaturen auf der Nordhalbkugel aufgrund des Klimawandels ansteigen würden, könnte die schwedische Linie vielleicht aussterben. Stattdessen würde die deutsche Variante möglicherweise in Schweden wachsen. Die Art als solche würde aber erhalten bleiben.
SZ: Was passiert mit Lebewesen, deren Variationsbreite nicht so groß ist wie die der Ackerschmalwand?
Weigel: Natürlich wird es auch Tiere und Pflanzen geben, die nicht so flexibel sind, und die dann tatsächlich aussterben.
SZ: Welche Eigenschaften brauchen Tiere und Pflanzen, um den Klimawandel zu überleben?
Weigel: Das ist sehr komplex. Sie müssen mit den höheren Temperaturen zurechtkommen, aber auch damit, dass der Kohlendioxidgehalt der Luft ansteigen wird. Das spielt vor allem für Pflanzen eine Rolle, die ja bei der Photosynthese Kohlendioxid umsetzen.
Es ist umstritten, wie sich der erhöhte Kohlendioxidgehalt auswirken wird. Trockenheit spielt natürlich eine Rolle, beziehungsweise, dass das Wetter extremer wird. Entscheidend wird auch sein, wie Tiere und Pflanzen mit Krankheitserregern umgehen, die sich aufgrund der höheren Temperaturen möglicherweise stärker vermehren.
SZ: Werden sich Kulturpflanzen, von denen die Ernährung der Menschen abhängt, schnell genug anpassen können?
Weigel: Was das betrifft, machen mir die Erreger von Pflanzenkrankheiten die meisten Sorgen. Möglicherweise werden sie in dem für sie günstigen Klima ganze Ernten vernichten. Eins ist klar: Wenn sich das Klima wandelt, wird auch unsere Umwelt anders aussehen.
SZ: Wie?
Weigel: Die Artenzusammensetzung wird anders sein. Es kann auch gut sein, dass in Zukunft andere Nutzpflanzen angebaut werden, die mit den neuen Umweltbedingungen besser zurechtkommen. Ich bin mir zum Beispiel ziemlich sicher, dass der Mais in manchen Gegenden der USA anderen Getreidearten weichen wird.
SZ: Welchen?
Weigel: Zum Beispiel der Hirse, die aus Afrika kommt.
SZ: Werden jetzt schon Nutzpflanzen gezüchtet, die besser angepasst sind?
Weigel: Das kann ich mir gut vorstellen. Schätzungen zufolge müsste zum Beispiel der Reis allein aufgrund des Wachstums der Weltbevölkerung bis zum Jahr 2020 bis zu 25 Prozent mehr Ertrag bringen. Jetzt kommt auch noch der Klimawandel dazu. Pflanzen zu züchten, die diesen Herausforderungen gewachsen sind, wird nicht ohne großen wissenschaftlichen Einsatz gehen. Solche Pflanzen müssen radikal anders sein als diejenigen, die wir heute kennen.
SZ: Inwiefern?
Weigel: Der Faktor, der momentan eine deutliche Ertragssteigerung verhindert, ist der Stickstoff. Im Moment sind wir überall auf der Welt von Stickstoffdünger abhängig. Ein Traum wären Pflanzen, die sich selbst den Stickstoff aus der Luft holen können. Das wäre ein gewaltiger Fortschritt. In Bezug auf den Klimawandel wären Pflanzen interessant, die auch noch bei extremer Trockenheit hohe Erträge bringen.
SZ: Das wären dann aber gentechnisch veränderte Pflanzen.
Weigel: Ja. Man kann zwar mit konventioneller Züchtung viel erreichen, aber nicht solche dramatischen Veränderungen.