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Beobachtbare Evolution: Großartiger Artikel über Artenbildung auf Scienceblogs.com

Auf dem blog „Observations of a Nerd“ auf den englischsprachigen Scienceblogs ist ein großartiger Artikel über beobachtbare Artbildung.

 

Für jeden, der genug Englisch lesen kann unbedingt zu empfehlen.

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Beobachtbare Evolution: Die Eidechsen von Pod Mrčaru

Manchmal können Experimente durch äußere Umstände einen unerwarteten Verlauf nehmen. Als z.B. Eviatar Nevo et al. im Jahr 1971 fünf Pärchen Ruineneidechsen (Podarcis sicula) von der kroatischen Insel Pod Kopište auf der Nachbarinsel Pod Mrčaru aussetzten, um deren Interaktion mit der dort lebenden Population der adriatischen Mauereidechse (Podarcis melisellensis) zu beobachten, ahnten sie wahrscheinlich nicht, dass ihr Experiment wegen des kroatischen Unabhängigkeitskrieges länger dauern würde als erwartet.

Die Ruineneidechse (Podarcis sicula).

Abbildung 1: Bild einer Ruineneidechse (Podarcis sicula). Hans Hillewaert / CC-BY-SA-3.0

Pod Kopište und Pod Mrčaru ähneln sich sowohl in Größe, wie im Klima, jedoch ist Pod Mrčaru reicher an Vegetation.  Als 2004 wieder Wissenschaftler Pod Mrčaru betreten durften, mussten sie feststellen, dass die Ruineneidechsen die Mauereidechsen vollständig verdrängt hatten.

Und mehr noch, sie stellten fest, dass in den etwa 30 Generationen, in denen die Ruineneidechsen auf Pod Mrčaru bevölkert hatten, diese den pflanzlichen Anteil in ihrer Ernährung, im Vergleich zur Ausgangspopulation auf Pod Kopište, deutlich vergrößert hatten (Abbildung 2.A).

Bild 2: A) Anteil pflanzlicher Nahrung an der Ernährung männlicher (m) und weiblicher (w) Individuen der Pod Kopište (PK) und der Pod Mrčaru (PM) Populationen in %. B) Bisskraft dieser in N

Diese veränderte Ernährung hatte auch Auswirkungen auf den Körperbau der Eidechsen. Pflanzliches Material ist in der Regel schwerer zu kauen als tierisches. Dementsprechend haben Individuen mit einer höheren Bisskraft bei einer stärker vegetarischen Ernährungsweise einen Überlebens- und Fortpflanzungsvorteil. Bei den Ruineneidechsen von Pod Mrčaru führte das innerhalb von etwas mehr als 30 Jahren zu einer deutlichen Steigerung der durchschnittlichen Bisskraft (Abbildung 2.B) und damit verbunden zu einem massiveren Schädel.

Des weiteren besteht etwa die Hälfte des gefressenen Pflanzenmaterial aus Material mit einem hohen Celluloseanteil, wie z.B. Pflanzenblätter und -stängel. Cellulose ist nur langsam und mit der Hilfe spezieller Mikroorganismen zu verdauen. Bei der Pod Mrčaru Population der Ruineneidechsen konnten nun Einstülpungen des Darms, sogenannte Zäkalklappen (Abbildung hier), gefunden werden. Diese Verlangsamen den Fluss des Nahrungsbreis durch den Darm und formen Fermentationskammern, in denen Mikroorganismen die Cellulose in der Nahrung zersetzen können. Die Ausgangspopulation auf Pod Kopište besitzt weder Zäkalklappen, noch die nötigen Mikroorganismen um Cellulose zu verdauen. Dieses, zusammen damit, dass weniger als 1 % aller Schuppenkriechtiere (Squamata), die Ordnung, zu der Eidechsen gehören, Zäkalklappen aufweist, deutet stark darauf hin, dass diese Darmstrukturen eine echte Neuentwicklung bei der Pod Mrčaru Population sind.

Zusammenfassung

  • Fünf Paare Ruineneidechsen wurden von einer adriatischen Insel auf eine andere umgesiedelt.
  • Als Reaktion auf die veränderten Lebensbedingungen, insbesondere eine veränderte Diät, entwickelten die Ruineneindechsen einen größeren, stärkeren Schädel und eine neue Darmstruktur.

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Erlaubt uns eine australische Echsenart Einblicke in die Entwicklung der Viviparie?

Oft wird von kreationistischer Seite so getan, als wenn der Fakt, dass es sowohl Reptilien gibt, welche Eier legen (ovipar sind), als auch solche die lebend gebären (vivipar sind), ein Problem für die Evolutionstheorie wäre. Hier schwingt die unausgesprochene Vorstellung mit, dass es unmöglich ist, dass sich ähnliche Dinge mehrmals unabhängig voneinander entwickeln. Jedoch ist es hilfreich sich klar zu machen, dass oftmals der Unterschied zwischen Ovi- und Viviparie hauptsächlich in der Verweildauer der Eier im Uterus liegt.

Es ist naheliegend, dass im Uterus der Gasaustausch des Eies erschwert ist und deshalb, damit der Fötus nicht erstickt, die Schalendicke des Eies bei Viviparie reduziert werden muss. Dieses ist zwar schon durch den Vergleich von ovi- und viviparen Arten belegt wurden, jedoch hat man bei solchen interspezies Vergleichen immer eine gewisse Chance, der beobachtete Effekt durch andere Einflüsse verfälscht wird.

Eine australische Skinkart (Saiphos equalis) hilft uns nun dieses Problem zu umgehen. Diesen Skink kann man in zwei Populationen unterscheiden, eine Flachlandpopulation, die einen warmen Lebensraum besitzt und eine Bergpopulation mit einem kälteren Habitat. Die Weibchen der Flachlandart legen Eier, sie sind also ovipar, während die der Bergpopulation lebend gebären, also vivipar sind. In einer Studie wurden nun, unter anderem, die  Schalendicken der beiden Populationen miteinander verglichen. Auch hier konnte gezeigt werden das die Schalen der viviparen Population im Durchschnitt dünner waren als die der oviparen. Dieses lag sowohl an einem geringeren Anteil der schalenbildenden Proteine, als auch an einer geringeren Einlagerung von Calcium.

Dieses Calcium wird aber auch vom wachsenden Fötus gebraucht. Eine Reduzierung der Schalendicke und damit des Calciums kann also zu Mängeln beim Fötus führen. Nun hat eine andere Studie bei der selben Skinkart gefunden, dass bei beiden Populationen, also sowohl der vivi- als auch der oviparen, der Uterus der Mutter Calcium abgibt, der von den heranwachsenden Föten genutzt werden kann. Damit hat man einen ersten Schritt hin zu einer Plazenta. Interessant ist hierbei, dass man bisher abnahm, das ein Plazenta-ähnliches Organ sich immer erst nach der Entwicklung von Viviparie entwickelt. Dieses hat die letztere Studie nun  widerlegt. Man kann jetzt darüber spekulieren , ob das Vorhandensein so einer Protoplazenta sich sogar förderlich auf die Entwicklung von Viviparie auswirkt und der Grund dafür ist, dass Viviparie gerade bei Skunks recht häufig zu finden ist.

Zusammenfassung:

  • bei der Entwicklung von Viviparie verringert sich die Dicke und der Calciumgehalt der Eierschale. Dieses ist notwendig um den Gasaustausch des Eies zu gewährleisten.
  • Zu mindestens bei einigen Skunkarten gibt es eine Art primitive Plazenta, die das Ei mit Calcium (und vielleicht auch anderen Nährstoffen) versorgt.
  • Diese könnte verhindert, dass bei lebend geborenen Skinks ein Calciummangel während der Eientwicklung entsteht und so die Evolution von Viviparie unterstützen.

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