Rätsel Evolution

Charles Darwin

An den Fragen, die Darwin vor 150 Jahren stellte, rätseln Forscher bis heute. Mit Computersimulationen und DNA-Tests versuchen sie das Wesen der Evolution zu verstehen.
Kathin Zöfel schreibt im Sonntag

Anderthalb Kilometer tief reicht das Wasser. «Tauchen können wir bis 40 Meter», sagt Walter Salzburger. Der Biologe arbeitet an der Universität Basel, doch seine liebsten Forschungsobjekte findet der Wissenschafter in den Tropen, genauer im Tanganyika-See in Sambia. Salzburger: «Dort gibt es 300 Buntbarscharten in einem See. Das ist unglaublich viel.»

Nicht nur, dass der Tanganyika-See viele Arten beherbergt. In evolutionsbiologischen Zeiträumen gedacht, sind diese 300 Arten in sehr kurzer Zeit entstanden, genauer innert rund 100 000 Jahren. «Wir können der Evolution hier quasi bei der Arbeit zuschauen», erklärt Salzburger. Der Biologe fährt regelmässig mit seinem Team nach Sambia, um im Tanganyika-See zu fischen. Jedes Mal holt er dabei die pure Vielfalt an Bord, Buntbarsche aller Art. Die Fische unterscheiden sich vor allem darin, wie sie sich ernähren. Es gibt Schlammgräber, Algenweider, Flossenbeisser, Schuppenfresser und Fischräuber. «Jede Art hat eine eigene, zur Nahrung passende Maulform entwickelt», erklärt Salzburger. Die Fischräuber haben zum Beispiel besonders spitze Zähne, die Algenweider ein Maul, mit dem sie Algen vom Fels schaben können.

«Wir machen es ganz ähnlich wie Darwin damals», sagt der Biologe: «Wir schauen genau hin.» Bei seiner Forschungsreise rund um die Welt in den 1830ern hatte Charles Darwin alles, was er sah, aufgezeichnet, Beobachtungen notiert, Neues gesammelt und mit Bekanntem verglichen. Aus dem, was er sah, hatte er geschlossen, dass Tiere und Pflanzen nicht durch Schöpfung entstanden waren, sondern durch graduelle Entwicklung, eine Art aus der anderen und alle aus einem gemeinsamen Ursprung.

Dieselbe Methode wendet auch der moderne Biologe Salzburger an. Mit einem Unterschied: «Darwin hatte keine Ahnung, dass es Gene gibt. Wir dagegen wissen, wie Vererbung funktioniert.» Die genetische Analyse nutzt Salzburger, um die Frage zu klären, wie nah eine Buntbarschart mit einer anderen verwandt ist. «Wenn man sich da wie Darwin nur auf das Aussehen verlässt, liegt man oft falsch», weiss er. Dafür, was er alles nicht wissen konnte, sei der Naturforscher «erstaunlich richtig gelegen».

Die Genetik war nicht das einzige nützliche Werkzeug, das Darwin fehlte. «Wäre ich doch nur ein besserer Mathematiker geworden!», schreibt er in seiner Autobiografie. Mathematiker hätten so etwas wie einen sechsten Sinn und könnten Muster erkennen, die ihm verborgen blieben.

Mit einem solchen Rätsel, das Darwin nicht lösen konnte, beschäftigt sich Daniel Rankin von der Universität Zürich. «Wenn sich immer nur der Stärkste durchsetzt, dürfte es so etwas wie Altruismus oder Kooperation nicht geben», sagt Rankin. Zur Lösung des Rätsels hat Rankin mit Kollegen von der Universität Bern eine Computersimulation entwickelt. «Die Individuen in unserer Simulation spielen eine Art Spiel, bei dem sie einander helfen können oder eben nicht.»

Jeder Spielteilnehmer spielt nach seinen eigenen Regeln. Der eine ist hilfsbereiter, der nächste egoistischer. Manche merken sich, ob sich ihre Mitspieler bisher hilfsbereit gezeigt haben, und richten ihr Verhalten danach aus, andere merken sich so etwas nicht.

5000 Generationen lang liess Rankin die Simulation ablaufen. Die Spielteilnehmer, deren Verhalten in einer Art Kosten-Nutzen-Rechnung besonders günstig war, bekamen in der nächsten Generation besonders viele Nachkommen. Am Ende hatten sich jene durchgesetzt, die kooperativ handelten und gleichzeitig alle Information nutzten, die sie über die anderen Spielteilnehmer bekommen konnten, also nur den Kollegen halfen, die vorher selbst hilfsbereit gewesen waren. «Ausserdem waren die im Vorteil, die sich sehr genau merkten, welche Spielpartner egoistisch waren, und diese mieden.» Ein gutes Gedächtnis für schlechte Erfahrungen sei also auf Dauer von Nutzen, folgert Rankin.

Fünf Jahre lang war Darwin in den 1830ern auf seiner Forschungsreise um die Welt unterwegs. Erst am Ende dachte er über den Ursprung seiner eigenen Art, des Menschen, nach. Was für den Rest der Natur galt, musste auch für ihn selbst gelten, schloss er. An diesem Punkt, der Evolution des Menschen, forscht heute Christoph Zollikofer. «Uns geht es darum, den Menschen ins Tierreich einzubetten», sagt der Zürcher Anthropologe.

Er hat für seine Forschung weder Hunderte Buntbarsche noch Generationssimulationen zur Verfügung. Die fossilen Knochen unserer Vorfahren, die bisher ausgegraben wurden, sind rar und würden bequem in Zollikofers Professorenbüro Platz finden. «Das erste komplette Schienbein des Hominiden Homo erectus hat man erst 2007 gefunden», weiss Zollikofer.

Dazu kommt, dass die Knochenstücke nach Jahrmillionen der Lagerung im Boden stark verändert zum Vorschein kommen. «So ein Schädel verformt sich etwa wie eine Orange, die langsam zusammengedrückt wird», sagt Zollikofer. Er und seine Kollegin Marcia Ponce de León vermessen die Knochen ganz genau und geben die Daten in ihre Computer ein. «Wir versuchen, aus diesen Daten zu schliessen, wie der Knochen verformt wurde und wie er ursprünglich einmal ausgesehen haben könnte. Wir können die Deformation sozusagen rückwärtsrechnen», erklärt Zollikofer.

Aus seiner Forschung weiss Zollikofer auch: Der Neanderthaler war evolutionsbiologisch betrachtet beinahe so «modern» wie wir Menschen. Das Gehirn eines frisch geborenen Neanderthalers war in etwa so gross wie das Gehirn eines Menschenbabys. «Bis heute ist nicht wirklich klar, warum wir, also der Homo sapiens, überlebt haben, und nicht der Neanderthaler.» Viel Zufall, etwa klimatische Schwankungen im Lebensraum der einen Art, spielte da eine Rolle. Einfach zu sagen, der Mensch sei höher entwickelt als der nahe Verwandte, sei zu simpel. Zollikofer: «Überleben wird nicht unbedingt der Höherentwickelte, sondern der, der zur richtigen Zeit am richtigen Ort ist.»

Sie ficken sich zutode

die madagassischen Chamäleons. Das steht heute in der Online-Ausgabe des New Scientist. Das kurze Leben des Furcifer labordi spielt sich folgendermassen ab: Es verbringt acht Monate seines Lebens im Ei, wächst innerhalb von zwei Monaten zur Geschlechtsreife heran, pflanzt sich fort und stirbt.
Der frühe Tod liege am energieintensiven Reproduktionsakt des Chamäleons, sagen die Forscher. In bisher unveröffentlichten Experimenten konnte der Forscher feststellen, dass das Sexualverhalten der kleinen Reptilien ein energetisch aufwändiges Unterfangen für beide Partner darstellt. „Zunächst raufen sich die Männchen in langen Kämpfen um ein Weibchen, ehe es dann zu einem nicht minder heftigen Paarungsgeschehen zwischen den beiden Geschlechtspartnern kommt“, erklärt der Forscher. Die Trockenzeit in Madagaskar ist eine starke physiologische Belastung sodass viele Tiere eine Art „Winterschlaf“ halten, um Energie zu sparen. Offensichtlich gibt es aber auch Arten, die das Problem durch den Tod lösen, so der Experte. Es sei für manche Spezies durchaus sinnvoll die ganze Energie in einen einzelnen Reproduktionszyklus zu bündeln. „Möglicherweise ist das bei manchen Chamäleonspezies weiter verbreitet, als bisher angenommen.“ Grillitsch berichtet, dass er selbst Chamäleon-Weibchen gesehen hat, die völlig abgemagert immer noch Eier in sich getragen haben und kurz nach dem Ablegen gestorben sind. Karsten vermutet zudem auch, dass diese Tierart sehr hohe Werte der Sexualhormone in sich tragen. Das könnte das aggressive Paarungsverhalten erklären, aber auch den frühen Tod.
ptat

Biokraftstoffe – Verbrechen gegen die Menschlichkeit?

 (AP) Jean Ziegler, UNO-Sonderberichterstatter für das Recht auf Nahrung, hat ein fünfjähriges Moratorium für die Produktion von Biokraftstoffen gefordert. Durch die Verwendung von Pflanzen wie Getreide und Zucker für die Herstellung von Biodiesel würden Grundnahrungsmittel teurer und mehr Menschen müssten hungern, erklärte Jean Ziegler am Freitag (Ortszeit) am Sitz der Vereinten Nationen in New York. «Die Umwandlung von fruchtbarem Ackerland zur Herstellung von Biokraftstoffen ist ein Verbrechen gegen die Menschlichkeit». Die Agrarproduktion müsse dafür eingesetzt werden, den Hunger einzudämmen, forderte Ziegler. Damit stellt er sich unter anderem gegen US-Präsident George W. Bush, der sich für eine verstärkte Nutzung von Biotreibstoffen einsetzt.

«Sie haben nicht das Recht, selbst wenn sie den Klimawandel bekämpfen, dieses (vom Hunger ausgelöste) völlige Massaker fortzusetzen», sagte Ziegler zu solchen Plänen. Als Beispiel schilderte Ziegler, dass es 232 Kilogramm Mais bräuchte, um 50 Liter Ethanol zu produzieren. Damit könne ein Kind in Mexiko oder Sambia ein ganzes Jahr ernährt werden.

Biokraftstoffe für Verbrennungsmotoren werden aus Biomasse hergestellt. Dazu gehören zum Beispiel Mais, Getreide, Zuckerrüben, Raps oder Pflanzenöle. Endprodukte sind meistens die Treibstoffe Biomethanol oder Biodiesel. Vorteile dieser Energiegewinnung: Sie ist nachhaltig (d.h. besteht aus nachwachsenden Rohstoffen), relativ CO2-neutral und wenig umweltbelastend. Nachteile: Die Produktion nachwachsender Rohstoffe verringert die Anbaufläche für Nahrungsmittel. Monokulturen sind schädlich für die Artenvielfalt und führen zu Abholzung und Vertreibung von Kleinbauern. In Entwicklungsländer werden Grundnahrungsmittel dadurch immer teurer.