Dienstag, April 07, 2009

Eine hungrige Gattung...

In der letzten Ausgabe von Studium Integrale Journal wurde über die Eidechsengattung Podarcis (Familie Lacertidae) berichtet (Heilig 2008). In einer vor wenigen Jahrzehnten auf einer kleinen Insel angesiedelten Population der Ruineneidechsen (P. sicula) waren bereits nach wenigen Generationen deutliche Anpassungen an die neue Umgebung beobachtet worden (Herrel et al. 2008). Aufgrund des neuen vegetarischen Speiseplans wurde eine Veränderung in Beißkraft und Schädelmorphologie etabliert. Eine neu aufgetauchte Struktur im Verdauungstrakt, welche den Weitertransport der schwerverdaulichen pflanzlichen Nahrung verlangsamte, wurde von den Autoren auf Makroevolution (Neukonstruktion) zurückgeführt. Heilig (2008) diskutiert aber auch Hinweise darauf, dass diese Struktur bereits in der Ausgangspopulation angelegt war und nicht neu entstand. Vergleichbare (homologe?) Strukturen tauchen etwa bei Podarcis lilfordi und der Lacertidae-Art Gallotia galloti auf (Herrel 2007). Das legt die Schlussfolgerung nahe, dass alle drei Arten auf eine gemeinsame Stammpopulation zurückgehen, in welcher die genetische Information für diese Anpassung an eine bestimmte Ernährungssituation bereits latent enthalten war. Andernfalls müsste man konvergente Evolution annehmen. Nun lieferten Castilla et al. (2008) bereits den nächsten Beleg für rasch erfolgende Anpassung mit Bezug zur Ernährung der Gattung Podarcis. Ihre Resultate sollen im Folgenden kurz wiedergegeben werden.

Die Spanische Mauereidechse (Podarcis hispanica) ist, wie der Name vermuten lässt, in Spanien häufig anzutreffen und ernährt sich hauptsächlich von Insekten. Auf den spanischen Columbretes-Inseln lebt der endemische (nur dort vorkommende) Podarcis-Vertreter P. atrata, der längere Zeit als Unterart der Spanischen Mauereidechse (also als P. hispanica atrata) betrachtet wurde. Als in der letzten Eiszeit der Meeresspiegel um 120 m sank, fiel der Kanal zwischen Inseln und Festland trocken und P. atrata kolonisierte die Inselgruppe. Für die letzten 120 Jahre ist durch Beobachtungen sicher bekannt, dass die Eidechsen auf besagten Inseln mit dem Skorpion Buthus occitanus zusammenlebten. Skorpione kommen in trockenen Gegenden, die wenig Nahrung wie etwa Insekten bieten, überdurchschnittlich häufig vor. Auf den genannten Inseln erreichen sie eine Dichte von 0,7 Individuen pro Quadratmeter. Daher schienen die Skorpione eine potentielle Beute für die Eidechsen darzustellen und die Forscher fragten sich, ob P. atrata gelernt hätte, Jagd auf die Skorpione zu machen. Hinzu kommt, dass aufgrund der großen Skorpion-Dichte Begegnungen zwischen den beiden Arten in ihren Lebensräumen praktisch unvermeidbar (etwa bei denselben Zufluchtsorten vor Unwetter) sind, während es auf dem Festland nur selten zu Konfrontationen kommen dürfte. Hat sich dadurch eine neue Verhaltensweise gegenüber B. occitanus eingestellt?

Castilla und Mitarbeiter gingen dieser Frage nach, indem sie mit Skorpionen nach Eidechsen „angelten“ und beobachteten, wie die Reptilien auf die am Faden präsentierte potentielle Beute reagierten: Ignorierten sie den Skorpion, flohen sie vor ihm, oder versuchten sie ihn zu attackieren? Besonders bei den Männchen zeigen sich deutliche Unterschiede in den Verhaltensweisen zwischen den Land- und den Inselnbewohnern: Während auf dem Festland 73% flohen und keine von 15 männlichen Eidechsen (und auch keine der 15 weiblichen) versuchte, den Skorpion zu erwischen, flohen auf „Columbrete Grande“ nur 10% der Männchen, während 50% zum Angriff übergingen. Da Eidechsen durchaus auch zum Speiseplan von Skorpionen gehören, spekulieren die Autoren darüber hinausgehend über die Evolution von Abwehrmechanismen bei P. atrata und postulieren, dass diese das Gift (in nicht näher angegebener Dosis) tolerieren können. Sie schließen aber auch nicht aus, dass P. atrata (zusätzlich) gelernt haben könnte, die Skorpione so zu jagen, dass sie dabei nicht gestochen werden.

Bemerkenswert ist der Zeitrahmen, den die Autoren für all diese Veränderungen veranschlagen. Zwar genügten 100 Jahre nicht, um zwischen P. atrata und P. hispanica Unterschiede im Verhalten gegenüber der Bedrohung durch eine Schlange zu evolvieren (Van Damme & Castilla 1996), aber Ergebnisse wie die Eingangs genannten von Herrel et al. (2008) belegen in den Augen von Castilla et al. (2008)rapide Anpassungen von Eidechsen bei veränderten Umweltbedingungen. Obwohl nicht bekannt ist, wie lange die Eidechsen mit den Skorpionen bereits gemeinsam auf den Inseln vorkommen, meinen die Castilla et al. (2008) daher, 100 Jahre sollten genügen. Diese Offenheit für rasant ablaufende mikroevolutive Prozesse war bisher nicht üblich.

  • Castilla AM, Herrel A & Grosá A (2008) Mainland versus island differences in behaviour of Podarcis lizards confronted with dangerous prey: the scorpion Buthus occitanus. J. Nat. Hist. 42, 2331–2342.
  • Heilig C (2008) Ruineneidechsen: Makroevolution oder Polyvalenz? Rapide Anpassung, Makroevolution und Hinweise auf programmierte Variabilität bei Podarcis sicula (Sauria: Lacertidae). Stud. Int. J. 15, 76-88.
  • Herrel A (2007) Herbivory and foraging mode in lizards. In: Reilly SM, McBrayer LD & Miles DB (eds.) Lizard Ecology: The evolutionary consequences of foraging mode. Cambridge, 209-236.
  • Herrel A, Huyghe K, Vanhooydonk B, Backeljau T, Breugelmans K, Grabac I, Van Damme R, Castilla AM (1996) Chemosensory predator recognition in the lizard Podarcis hispanica: effects of predator pressure relaxation. J. Chem. Ecol. 22, 13–22.
  • Van Damme R & Irschick DJ (2008) Rapid large-scale evolutionary divergence in morphology and performance associated with exploitation of different dietary resource. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105, 4792-4795.

4 Kommentare:

dreisam hat gesagt…

"Eine neu aufgetauchte Struktur im Verdauungstrakt ..." (C. Heilig)

Ist eine morphologische Neuerung. So etwas nennt sich Makroevolution. Es sei denn, man verwendet jene nicht-operable Makroevolution-Definition von W+W. Aber ich möchte diesen Thread nicht schon wieder abspulen:

https://www.blogger.com/comment.g?
blogID=24056920&post
ID=8773018692168979530

"Vergleichbare (homologe?) Strukturen tauchen etwa bei Podarcis lilfordi und der Lacertidae-Art Gallotia galloti auf." (C. Heilig)

Porarcis lilfordi ist die Balearen-Mauereidechse. Sie kommt nur auf den Balearen vor. Gallotia galloti ist die Kanareneidechse. Sie kommt nur auf den Kanarischen Inseln vor. Solche Artvorkommen heißen Insel-Endemiten. Selbstverständlich zeigen sie Angepasstheiten an ihre beschränkten Lebensräume - in diesem Fall Homoiologien.

"Das legt die Schlussfolgerung nahe, dass alle drei Arten auf eine gemeinsame Stammpopulation zurückgehen, in welcher die genetische Information für diese Anpassung an eine bestimmte Ernährungssituation bereits latent enthalten war." (C. Heilig)

Es legt vor allem den Schluss nahe, dass ähnliche Lebensbedingungen ähnliche Angepasstheiten forcieren. In diesem Fall dreimal unabhängig voneinander (nämlich auf verschiedenen Inseln zu verschiedenen Zeiten) morphologische Neuerungen im Darm. Für den morphogenetischen Rest möchte ich auf den schon verlinkten, anderen Thread verweisen. Dort habe ich diverse denkbare morphogenetische Möglichkeiten erwähnt: Es gibt wahrscheinlich kein Darmklappen-Gen. Es existieren einzig auf vielfache Weise modulierbare Zelldifferenzierungspfade. Diese Modulationen sind der Selektion zugänglich und vererbbar.

**

Okay, neue Schiene:

"Diese Offenheit für rasant ablaufende mikroevolutive Prozesse war bisher nicht üblich." (C. Heilig)

Richtig lautet es: "Diese Offenheit für rasant ablaufende _evolutive_ Prozesse war bisher nicht üblich". Die begriffliche Trennung zwischen 'Mikro-' und 'Makroevolution' ist entwicklungsbiologisch nicht haltbar. Sie ist ein Konstrukt unseres kategorisierenden Verstandes. Siehe anderen Thread.

So richtig zutreffend scheint mir die Aussage "bisher nicht üblich" übrigens auch gar nicht zu sein. Nur die paar Darwinisten (im Sinne von Gradualisten) müssen sich wohl umgewöhnen.

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Hallo?! *klopf, klopf*
Gibt es hier jemanden von W+W, der Stellung zum UND oder ODER in Eurer Makroevolution-Hypothese beziehen möchte?

Christoph Heilig hat gesagt…

Zur Mikro- Makrosache hier mal nix. Ich werde mich dazu wenn es die Zeit zulässt ausführlicher äußern.

Zu einer Sache aber eine Anmerkung zum Thema ob eine solche Offenheit bisher üblich gewesen wäre oder nicht. Ich will ja nicht sagen, dass bis zu dieser Arbeit jeder nur in Jahrmillionen gedacht hätte. ;-) Aber unter anderem die Ergebnisse der Forschung an Inseleidechsen -und Leguanen der sagen wir mal letzten 20 Jahre hat schon eine deutliche Änderung in dieser Hinsicht bewirkt. Man muss eines bedenken: Die Zeit der Koexistenz von Eidechse und Skorpion könnte um ein Vielfaches höher liegen. Das wäre absolut gar kein Problem das anzunehmen. Die Autoren schreiben auf Seite 3: "However, both
species could have been in contact for much longer periods of time."
Es besteht überhaupt keine Notwendigkeit hier rasante Anpassungsprozesse anzunehmen. Das absolute Gegenteil ist der Fall. Natürlich hat man auch schon früher rapide Evolutionsprozesse postuliert - aber das war dann doch meistens eher im Angesicht fehlender zeitlicher Alternativen. Dass jemand hier aber so hopsdidops daherkommt und sagt: 'Naja, diese ca. 100 Jahre werden schon gereicht haben.' ist schon ziemlich amüsant, finde ich. Das birgt auch eine gehörige Portion unkritischer Auffassung in sich, finde ich. Von dem her weiß ich gar nicht, ob es so löblich wäre, wenn diese Offenheit gegenüber rasch ablaufenden Anpassungsprozessen schon früher in diesem Ausmaß vertreten wurde... ;-)

Axel F. hat gesagt…

Hallo !
Nicht nur Tiere sind anpassungsfähig sondern auch Menschen. Ich kann mir vorstellen das wenn ein Tier in eine andere Gegend (wo es noch nie vorgekommen ist ) verschleppt wird das es sich unter Umständen dieser Region anpassen kann. Sicher können das nicht alle Tiere aber wenn es so ist wie beschrieben, kann ich mir durchaus vorstellen das die Echsen einen anderen Verdauungstrackt im Laufe mehrerer Jahre oder Jahrzehnte entwickelt haben um zu überleben.
Was würde wohl passieren wenn die Ursprungsart auf die sich umgestellte Art trifft und es zu einer Verpaarung kommt ???
Gruß Axel

theologie-der-vernunft hat gesagt…

Auch unter www.waschke.de, im Blog eins Evolutionsbiologen bzw. dem Gastbeitrag zum Darwinjahr versuche ich derzeit die neue Perspektive zu begründen.