bedeckt München 21°

Experiment mit Tauben:Biologen beobachten Evolution in Echtzeit

Weiße Tauben in Afghanistan

Tauben werden von Parasiten geplagt - das machten sich Evolutionsbiologen zunutze.

(Foto: Maurizio Gambarini/dpa)
  • Durch ein Experiment mit Läusen, die im Gefieder von Tauben leben, haben Biologen ein evolutionäres Prinzip bestätigt: die Anpassung von Arten an ihre Umwelt, auch "adaptive Radiation" genannt.
  • Während des Versuchs veränderte sich die Farbe der Läuse, somit waren diese auf dem Federkleid der Tauben besser getarnt.
  • Die Biologen sind überrascht, dass sich die Läuse innerhalb von vier Jahren so rasant anpassten.

Als Charles Darwin im Jahr 1835 die Galapagos-Inseln besuchte, stieß er auf eine Reihe von Singvögeln, die später nach ihm benannten Darwinfinken. Von Insel zu Insel hatten die Finken andere Schnäbel, mal spitz, mal rund, mal filigran oder kräftig geformt. Darwin vermutete - damals revolutionär - darin eine Anpassung an die Umwelt: Während beispielsweise der Großgrundfink in seinem Lebensraum bevorzugt Samen pickt und dafür einen massiven Schnabel braucht, hatte sich der Schnabel beim Waldsängerfink im Laufe vieler Generationen zugespitzt, um damit besser Insekten jagen zu können.

Dieses Prinzip, genannt "adaptive Radiation", erhob Darwin zu einem Grundpfeiler seiner Evolutionslehre - es besagt, dass Arten sich durch Selektionsdruck evolutionär auffächern und so an neue Umweltbedingungen anpassen. Ein großer Teil der Artenvielfalt auf dem Planeten lässt sich vermutlich dadurch erklären. Allerdings stützen sich die Beobachtungen dazu meist auf Arten, die sich vor langer Zeit aufgespreizt haben, vor Hunderttausenden oder Millionen Jahren. Nun haben Biologen erstmals den umgekehrten Weg beschritten - und die adaptive Radiation experimentell und in Echtzeit nachgestellt.

Im Fachblatt Evolution Letters beschreibt ein Team von der Universität Utah einen rund vier Jahre andauernden Versuch mit "Taubenfederlingen" - das sind läuseartige Parasiten, die das Gefieder von Haustauben besiedeln und sich von deren Federn ernähren. Die Tauben versuchen diese Läuse loszuwerden, indem sie sich putzen und die Parasiten wegpicken.

Schon innerhalb von vier Jahren zeigte sich die adaptive Radiation im Versuch

Im Versuch spielten die Forscher gezielt mit den Farben von Tauben und Taubenfederlingen, um die evolutionären Mechanismen zwischen Wirt und Parasit zu verstehen. Zunächst malten die Biologen die Rücken der etwa zwei Millimeter langen Läuse weiß oder schwarz an und setzten sie auf weiße und schwarze Tauben. So beobachteten sie, dass die Tauben die Parasiten vor allem am Kontrast zum eigenen Federkleid erkennen. Schwarze Läuse auf weißen Tauben und weiße Läuse auf schwarzen Tauben wurden rasch weggeputzt. Läuse mit der gleichen Farbe wie die eigenen Federn übersahen die Tauben hingegen häufig.

Schwarze Läuse auf weißen Tauben wurden schneller von den Vögeln erkannt und beseitigt.

(Foto: Bush et. al. / Evo Letters)

Anschließend setzten die Forscher naturfarbene Federlinge auf 32 schwarze, 32 graue und 32 weiße Tauben. Die Läuse vermehrten sich ungestört im Gefieder - abgesehen vom natürlichen Picken der Tauben als Abwehr. Nach vier Jahren hatten sich die Nachkommen der ersten Federlinge massiv verändert. Jene auf weißen Tauben waren deutlich heller geworden, jene auf schwarzen Tauben hingegen dunkler, sodass sie für die Tauben nun schwerer zu erkennen waren als zu Beginn. Die Läuse auf den grauen Tauben dienten als Kontrollgruppe, hier gab es kaum Veränderungen. Die Forscher beobachteten also das "Survival of the Fittest" in Echtzeit: Läuse die nicht gut genug getarnt waren, überlebten nicht lange genug, um sich fortzupflanzen. Die jeweils bestgetarnten Parasiten hatten hingegen einen Selektionsvorteil, der im Laufe des Versuchs immer ausgeprägter wurde.

Die adaptive Radiation sei also klar am Werk gewesen, schlussfolgern die Biologen, und das innerhalb von nur vier Jahren oder etwa 60 Läusegenerationen. "Verglichen mit der Zeitskala der Evolution ist das nicht einmal ein Wimpernschlag", erklärt der Biologe Dale Clayton von der Universität Utah in einer Mitteilung der Uni. Die Bandbreite der Farben, die sich während des Experiments evolutionär entwickelte, sei so groß gewesen wie jene von Läusen in freier Wildbahn auf rund 300 Vogelarten.

Die im Experiment beobachtete Farbspreizung war so groß wie die der Läusegattung in der Natur.

(Foto: Bush et. al. / Evo Letters)

Der Versuch erinnert an die Veränderung bei Schmetterlingen zu Beginn der industriellen Revolution im 19. Jahrhundert. Im Laufe weniger Jahrzehnte nahm im Norden Englands die Zahl der schwarz gefärbten Birkenspinner rapide zu, während Schmetterlinge der gleichen Art mit weiß gefärbten Flügeln seltener wurden. Biologen schreiben das der verstärkten Luftverschmutzung aus Fabrikschornsteinen zu: Der Ruß setzte sich auch an Bäumen ab, wodurch schwarze Schmetterlinge plötzlich besser getarnt waren und dadurch einen Vorteil im evolutionären Wettrennen bekamen.

Die Evolutionsbiologen aus Utah planen nun ein weiteres Experiment, in dem sie untersuchen wollen, ob sich neben der Farbe auch die Größe der Läuse evolutionär steuern lässt. Möglicherweise könnten die Läuse so verschiedene Größen entwickeln, dass sich kleine und große Läuse nicht mehr untereinander paaren können - dies wäre ein Schritt zur Entwicklung einer neuen Unterart.

Geowissenschaften Die Explosion des Lebens

Paläontologie

Die Explosion des Lebens

Vor etwa 540 Millionen Jahren entstanden die Vorfahren fast aller heutigen Tierarten. Nun wollen Forscher den Stammbaum des Lebens endlich vervollständigen.   Von Joshua Sokol, Fotos von John Lehmann