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Streiflichter


Studium Integrale Journal
13. Jahrgang / Heft 2 - Oktober 2006
Seite 98 - 103





Als konvergente Strukturen werden Organe bezeichnet, die eine gleiche oder sehr ähnliche Funktion haben, aber unabhängig voneinander bei Organismengruppen auftreten, die nicht als (nahe) verwandt gelten. Darüber hinaus sind konvergente Strukturen oft im Aufbau untereinander so ähnlich, daß sie nach den bekannten Homologiekriterien (ohne Vorgabe evolutionstheoretischer Hypothesen) nicht von Homologien unterschieden werden können. Da solche bauplangleichen Konvergenzen durch fortschreitende Forschung immer zahlreicher werden, führt das immer häufiger zu erheblichen Merkmalskonflikten bei Stammbaumdarstellungen (Junker 2003). Auch stellt sich dadurch – besonders bei Schlüsselmerkmalen! – immer dringlicher die Frage nach dem „Wie“ ihrer evolutiven Entstehung (vgl. Junker 2005b). Hier werden zwei weitere Beispiele von Konvergenzen genannt, die bei so unterschiedlichen Lebewesengruppen wie Brachiopoden und Sauriern auftreten.

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Abb.1: Senkrechter Schnitt durch einen Brachiopoden (Armfüßer; schematisch). Zwischen Dorsalklappe (Rückenklappe; oben) und Ventralklappe (Bauchklappe) der Weichkörper. Beherrschendes und namengebendes Organ sind zwei mit Tentakeln besetzte, hier spiralig aufgerollte Kiemenarme (Lobophor), davon ist einer dargestellt. (Nach Ziegler 1998).

Brachiopoden (Armfüßer) ähneln nur äußerlich Muscheln und sind jedem Fossiliensammler gut bekannt. Wie andere Tierstämme treten sie schon im Unterkambrium mit einer erstaunlichen Formenfülle auf (Jansen 2004); dieses für die meisten Tierstämme geltende Phänomen wird seit langem als „kambrische Explosion“ bezeichnet (Valentine 2004). Bis vor wenigen Jahrzehnten kannte man aus heutigen Meeren nur wenige noch existierende Brachipodenarten; sie gelten als „lebende Fossilien“ (Thenius 2000, 101-106). Die intensivierte Forschung hat jedoch inzwischen gezeigt, daß lebende Brachiopoden gar nicht so selten sind. Vielmehr sind ihre Diversität, Häufigkeit und Artenzahl viel größer als ursprünglich gedacht; inzwischen kennt man etwa 120 rezente Gattungen (Jansen 2004). Charakteristisch und namengebend für Armfüßer ist ein Paar fleischiger, mit Tentakeln besetzter Kiemenarme (Lobophor; Abb. 1). Damit erzeugt das Tier bei leicht geöffneten Schalenklappen einen Wasserstrom durch das Innere und fängt daraus mit den Kiemenarmen winzige Nahrungspartikel. Verschiedene Ordnungen fossiler Brachiopoden besaßen ein kalkiges, spiraliges Armgerüst (Atrypida, Athyridida und Spiriferida). Die Spiralkegel des Armgerüsts sind aber bei jeder Ordnung unterschiedlich ausgerichtet, wodurch der Filterstrom verschieden verläuft. Von diesen ausgestorbenen Gruppen wird angenommen, daß sie einst evolutiv aus der Gruppe der noch heute existierenden Rhynchonellida hervorgegangen sind. Für lebende Rhynchonelliden ist ein spiraliges Lobophor charakteristisch. Aufgrund seines wechselhaften fossilen Auftretens und seines verschiedenen Baues wird vermutet, „das spiralige Armgerüst könnte mehrfach unabhängig dadurch entstanden sein, daß entlang der spiralig aufgerollten Kiemenarme ein kalkiges Stützskelett abgeschieden wurde“ (Jansen 2004, 310).

Zahlreiche Funde von kleinen Dinosauriern mit federartigen Strukturen und echte Vögel aus der Unterkreide Chinas machen seit Anfang der 1990er Jahre Furore (Überblick bei Junker 2005a). Diese teils anscheinend wirklich federartigen, teils deutlich von Federn abweichenden Hautstrukturen treten aber nicht nur bei zweibeinigen Raubdinosauriern auf (Theropoden); diese gehören zur Großgruppe der Echsenbecken-Dinosaurier (Saurischia) und gelten aufgrund ihrer Skelettmerkmale nach der derzeitigen Mehrheitsmeinung als evolutiver Ursprung der Vögel (vgl. jedoch Junker 2005a, 55f.). Solche komplexen Hautanhänge werden aber auch von Papageienschnabel-Dinosauriern (Psittacosaurier) beschrieben (vgl. Mayr 2004, 27), die jedoch zur anderen Großgruppe, den Vogelbecken-Dinosauriern (Ornithischia), gehören. Letztere gelten heute – trotz des vogelähnlichen Beckens – aufgrund der Gesamtheit ihrer Skelettmerkmale nicht als Ursprungsgruppe der Vögel. Im Zusammenhang mit dem Neufund eines ca. 1 m langen Psittacosauriers aus China, der etwa 100 rätselhafte, borstenartige Strukturen von jeweils 24 cm Länge auf der Oberseite seines Schwanzes trägt, meint Mayr (2004, 27f), daß eine „haarartige Körperbedeckung“ durchaus mehrfach unabhängig voneinander entstanden sein“ könnte (vgl. den Beitrag von M. Stephan über Flugsaurier S. 86 ff. in dieser Ausgabe). Denkbar sei „aber auch, daß sie schon bei den gemeinsamen Vorfahren von Flugsauriern, Psittacosauriern und Vögeln vorhanden war, jedoch bei Krokodilen, Squamaten (zu denen die Brückenechse sowie Eidechsen, Warane und Schlangen gehören) und vielleicht auch Schildkröten (deren genaue Verwandtschaftsbeziehungen noch unsicher sind) sekundär wieder verloren ging“.

Doch geben die (bisherigen) Daten keine Basis für solche weitreichenden Spekulationen; sie würde darauf hinauslaufen, die komplexere Konstellation als ursprünglich zu betrachten. Wenn zumindest ein Teil der (komplexen) Hautstrukturen bei verschiedenen reptilhaften Wirbeltiergruppen sich abschließend als Federn bestätigen (sollten), bedeutet(e) dieser konvergente Befund eine Schwächung der Abstammungshypothese „zweibeinige Raubdinosaurier-Vögel“, weil dieses Merkmal an „Beweiskraft“ verlieren würde.

MS

[Jansen U (2004) Armfüßer – von der „kambrischen Explosion“ bis heute. Nat. u. Mus. 134, 304-314; Junker R (2003) Baum, Baukasten, Netzwerk. Stud. Int. J. 10, 3-11; Junker R (2005a) Der Ursprung der Vögel – ein Update. Stud. Int. J. 12, 51-57; Junker R (2005b) Unerhört: Konvergenz eines Schlüsselmerkmals. Stud. Int. J. 12, 74-76; Mayr G (2004) Ein Papageienschnabel-Dinosaurier mit „Borsten“ am Schwanz. Nat. u. Mus. 134, 26-28; Thenius E (2000) Lebende Fossilien. München; Valentine JW (2004) On the Origin of Phyla. Chicago and London; Ziegler B (1998) Spezielle Paläontologie. Stuttgart.]


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Wenn Menschen und Schimpansen zwei Merkmale gemeinsam haben, denkt jeder sofort an ein gemeinsames stammesgeschichtliches Erbe. Eine gemeinsame Fähigkeit oder aber auch ein gemeinsamer Verlust einer Fähigkeit sollte beim gemeinsamen Vorfahren vorhanden gewesen und auf die Nachfahren vererbt worden sein. Daß diese Schlußfolgerung falsch sein kann, zeigten Forscher um Stephen Wooding von der University of Utah und Bernd Bufe vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung am Beispiel einer Geschmacksunempfindlichkeit, die bei manchen Menschen und manchen Schimpansen auftritt. Es handelt sich dabei um den Bitterstoff Phenylthiocarbamid (PTC), den 70% der Menschen schmecken, für den jedoch 30% unempfindlich sind. Im Jahr 1939 hatten Fisher et al. herausgefunden, daß der Anteil der nicht-sensitiven Individuen bei Menschen und Schimpansen etwa gleich groß ist, und daraus geschlossen, daß es sich um ein gemeinsames Erbe von Vorfahren handle, die vor der Aufspaltung der Linien gelebt haben, die zum Menschen und zum Schimpansen führten (Wooding et al. 2006, 930).

Nun hat sich jedoch herausgestellt, daß die Geschmacksunempfindlichkeit beim Menschen und Schimpansen auf ganz unterschiedliche Weise zustande kommt. Die Forscher sequenzierten das Gen des zuständigen Geschmacksrezeptors TAS2R38 bei 86 Schimpansen und fanden keine der vom Menschen bekannten Varianten. Außerdem scheinen die selektiven Randbedingungen, die zum Verlust der Schmeckfähigkeit geführt haben, unterschiedlich gewesen zu sein. Damit ist die klassische Schlußfolgerung von Fisher et al. widerlegt, schreiben die Autoren; die molekulare Basis der Geschmacksvariabilität sei zweimal unabhängig entstanden.

RJ

[Wooding S, Bufe B, et al. (2006) Independent evolution of bitter-taste sensitivity in humans and chimpanzees. Nature 440, 930-934.]


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Unser Muskelspiel ist ein komplexer Vorgang, bei dem zunächst Nervenimpulse, die im Gehirn oder Rückenmark (bewußt oder unbewußt) erzeugt werden, über zahlreiche Verschaltungen zu einer definierten motorischen Nervenzelle (Motoneuron) im Rückenmark übertragen werden. Zweitens wird dieser Impuls über einen langen Fortsatz jener Nervenzelle (Axon) an den Erfolgsmuskel übertragen, bei dem dann in einem dritten Schritt der elektrische Impuls über eine biochemische Reaktionskaskade eine Kontraktion (Verkürzung) der Muskelfasern auslöst. Ein erstaunliches Szenario, das als weiteres Beispiel für ein System irreduzibler Komplexität stehen dürfte.

Wie findet aber die wachsende Nervenfaser während der Embryonalentwicklung den richtigen Muskel? Denn nur die richtige Zuordnung von Nerv und Muskel erlaubt später eine koordinierte Bewegung. Um den zukünftigen Zielmuskel, der weit entfernt liegen kann, zu erreichen, braucht es daher spezielle Lenkungsfaktoren (Signalfaktoren), welche die embryonalen Axone zum Wachstum in eine bestimmte Richtung drängen. Solche Faktoren werden bereitgestellt durch die Zellen, welche während der Wanderschaft der Axone „am Weg“ liegen, entweder in Form besonderer Marker auf deren Zelloberflächen oder durch Stoffe, die von ihnen in die Umgebung abgesondert werden. Die auswachsenden embryonalen Axone besitzen Empfangsantennen, sogenannte Rezeptoren, die solche Faktoren, von denen bereits zahlreiche Typen bekannt sind, erkennen. Signalfaktoren können anziehend oder abstoßend wirken.

In experimentellen Studien beschäftigten sich Forscher um Rüdiger Klein vom Max-Planck-Institut für Neurobiologie und Wissenschaftler von den Universitäten von Michigan und Marseille mit dem Signalfaktor GDNF (engl. glial cell line-derived neurotrophic factor) und dessen Rezeptor ret. Über dieses Signalpaar war bisher nur bekannt, daß es Motoneurone am Leben erhält und das Auswachsen ihrer Axone bewirkt. Die Wissenschaftler konnten nachweisen, daß das GDNF/ret-System in der Nervenzelle eine weitere Funktion erfüllt. Es leitet auch den Weg der embryonalen Axone zum richtigen Muskelgewebe. Am Beispiel der Entwicklung einer motorischen Nervenbahn, die im Hinterbein der Maus den Strecker- und Beugermuskel steuert, wiesen sie nach, daß der Teil der Nervenbahn, der den Beugermuskel versorgt, verstärkt den Rezeptor ret bildet. Diese Axone wanderten in die Bereiche des Beines, in denen die Forscher besonders viel von dem Faktor GDNF fanden, das also in einer zeitlich abgestimmten Weise von den umgebenden Zellen zur Verfügung gestellt wird. Schalteten die Wissenschaftler das GDNF/ ret-System genetisch aus, so wanderten die Axone in die falsche Richtung. Da die Muskeln nun in der weiteren Entwicklung neurologisch falsch verschaltet wurden, konnte sich die geborene Maus nicht koordiniert bewegen.

Frühere Versuche der Forscher zeigten bereits die analoge Wirksamkeit eines anderen Signal-Rezeptor-Systems (Ephrin/eph-System). Interessanterweise funktionieren Ephrin/eph und GDNF/ ret jedoch unabhängig voneinander – das heißt, die Signalfaktoren eines Systems werden auch gebildet, wenn das andere blockiert ist. Aber ein funktionierendes Signal-Rezeptor-System allein reicht nicht aus, daß sich die Fortsätze der Nervenzellen richtig orientieren, beide müssen parallel wirksam sein.

Neben dem Erstaunen über die Genialität wirft dieses biochemische Navigationssystem Fragen zu dessen evolutionärer Entstehung auf. Warum und wie schuf die Natur gleich zwei Signalwege mit gleicher Funktion im Verlauf der Evolution? Nur gemeinsam in Aktion macht ihre Existenz Sinn, ihre Entstehung muß aber unabhängig voneinander durch zufällige Veränderungen ihrer codierenden Gene auf unterschiedlichen Chromosomen verstanden werden. Welche Selektionsdrücke halfen, dieses genetisch getrennt gelegene und regulierte System zu erhalten, funktionell zu verknüpfen und zu perfektionieren? Fragen, auf die es auch für Rüdiger Klein nicht einmal hoffnungsvolle Spekulationen, geschweige denn solide Antworten gibt. „Wir sind erst ganz am Anfang, die einzelnen feinen Mechanismen zu verstehen, die dafür sorgen, daß unser Bewegungsapparat so perfekt mit Nervenzellen verbunden und gesteuert wird. Da das menschliche Nervensystem auf den gleichen Signalsystemen basiert, könnte diese Studie auch helfen, seine Entwicklung besser zu verstehen.“

HU

[Kramer E, Knott L, Su F, Dessaud E, Krull CE, Helmbacher F & Klein R (2006) Cooperation between GDNF/Ret and ephrinA/EphA4 Signals for Motor-Axon Pathway Selection in the Limb. Neuron 50, 35-47; http://www.wissenschaft-online.de/abo/ticker/831113]


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In der zuletzt überhitzten Atmosphäre der Auseinandersetung um Evolution wurde häufig die Aga-Kröte als „Stütze“ für die Evolutionstheorie angeführt. Der „Spiegel“ wartete sogar mit der Meldung auf, daß die Australier durch diese „Gift-Kröte“ die Evolution derzeit „live zu spüren“ bekämen (www.spiegel.de/wissenschaft/erde/0,1518,401145,00.html). Was hat sich ereignet?

Vor 70 Jahren wurde diese bis zu 2 kg schwere Kröte (Bufo marinus) aus Venezuela zur Schädlingsbekämpfung in Australien eingeführt. Wie so oft waren auch hier die ökologischen Folgen dieser Einschleppung kaum absehbar. Die Tiere erwiesen sich als Meister der Ausbreitung und sind längst ihrerseits zu einer schwer bekämpfbaren Plage geworden. Nach ein paar Jahren bildeten die Kröten längere Beine aus. Untersuchungen zeigten, daß die Tiere, die sich an der Spitze der Ausbreitungsfront befanden, die längsten Beine hatten (Phillips et al. 2006).

Die Verlängerung der Beine erklärt die Schnelligkeit der Ausbreitung jedoch nicht alleine. Vielmehr kommt eine Verhaltensänderung im Ausbreitungsverhalten hinzu, die dazu führte, daß die Kröten sich nach 2-3 Jahrzehnten 5mal so schnell ausbreiteten als zu Beginn. Mittlerweile stoßen sie 50 km pro Jahr vor. Von diesen geradezu blitzschnellen Veränderungen sind die Wissenschaftler überrascht und schlagen Alarm: Eingeschleppte Arten, die in neue Lebensräume vordringen, müßten schnellstens bekämpft werden, bevor das ökologische Gleichgewicht nachhaltig gestört wird.

Diese Veränderungen sind allerdings weit davon entfernt, pauschal als Stütze für die Evolutionstheorie gelten zu können, handelt es sich doch um ein offenkundiges Beispiel von Mikroevolution. Daß Anpassungsfähigkeit und ökologische Flexibilität zu den Grundeigenschaften des Lebens gehört, ist vielfach experimentell belegt und auch nicht strittig; die Aga-Kröte liefert ein weiteres beeindruckendes Beispiel dafür. Bemerkenswert ist in diesem Zusammenhang das stark veränderte Ausbreitungsverhalten unter geänderten ökologischen Bedingungen. Ist das ökologische Gleichgewicht gestört, werden offenbar Mechanismen einer schnelleren Ausbreitung abgerufen.

Die Aga-Kröte hat wegen ihrer giftigen Haut im neuen Lebensraum kaum Feinde. Lediglich zwei Schlangenarten haben es – ebenfalls schnell – geschafft, ihrer Herr zu werden (Phillips & Shine 2004). Ihre Köpfe sind kleiner und ihr übriger Körper größer als zuvor. Deshalb können sie nur kleinere, weniger giftige Kröten fressen, deren Gift im größeren Körper nicht so wirkungsvoll ist. Auch das ist Variation von Vorhandenem – Mikroevolution; und sie kann schnell verlaufen. 20 Generationen reichten den Schlangen offenbar bereits aus. Das kann nur so schnell gehen, wenn das nötige Potential genetisch schon bereitgestellt ist, so daß Selektion in kurzer Zeit wirksam werden kann.

RJ

[Phillips BL, Brown GP, Webb JK & Shine R (2006) Invasion and the evolution of speed in toads. Nature 439, 803; Phillips BL & Shine R (2004) Adapting to an invasive species: Toxic cane toads induce morphological change in Australian snakes. Proc. Natl. Acad. Sci. 101, 17150-17155]


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Ameisen (Hymenoptera: Formicidae) gehören zu den dominanten Organismengruppen von Landlebensräumen und nehmen eine Schlüsselrolle in den ökologischen Gefügen ein. Sie weisen eine große Artenvielfalt auf und sind auch fossil in großer Zahl bekannt. Umfangreiche molekulare Analysen einer Forschergruppe der Harvard Universität werden im Sinn einer Monophylie gedeutet, d. h. man führt die Ameisen auf einen gemeinsamen Vorfahren zurück (Moreau et al. 2006). 19 der 20 Unterfamilien der Formiciden wurden in die Untersuchungen einbezogen und Sequenzdaten von 4500 Basen aus 6 Gen-Regionen ausgewertet. Mittels Kalibrierung anhand fossiler Formen wird auf ein Mindestalter der Ameisen von 140 Millionen Jahren geschlossen (untere Unterkreide); das ist viel älter als bisher angenommen. Die ersten fossilen Nachweise datieren um 100 Millionen Jahre (Grenzbereich Untere/Obere Kreide). Unter den ältesten fossilen Ameisen treten neben basalen Formen auch solche mit Merkmalen „moderner“ Gruppen auf. Die Autoren schließen aus diesem Befund, daß es eine länger dauernde Frühgeschichte der Formicidae gegeben haben müsse. Die hauptsächliche Diversifikation (erhebliche Zunahme an Vielfalt) ist aber erst ab der Oberkreide (um 80 Millionen Jahre) bis zum Eozän (um 50 Millionen Jahre) fossil nachgewiesen. Das heißt: ein größerer Abschnitt, nämlich etwa ein Drittel bis die Hälfte der Geschichte der Ameisen ist fossil nicht oder nur schwach belegt – sie müssen also während dieser Zeit in geologisch nicht überlieferten Lebensräumen existiert haben (vgl. dazu Stephan 2002). Die Autoren vermuten einen Zusammenhang zwischen der Diversifikation der Ameisen mit der Ausbreitung der Angiospermen (= bedecktsamige Blütenpflanzen). Auch bei diesen wird eine längere nicht belegte Vorgeschichte vor dem fossilen Erscheinen angenommen.

RJ

[Moreau CS, Bell CD, Vila R, Archibald SB & Pierce NE (2006) Phylogeny of the Ants: Diversification in the Age of Angiosperms. Science 312, 101-104; Stephan M (2002) Der Mensch und die geologische Zeittafel. Holzgerlingen.]


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Abb.1: Das etwa 8 cm lange Lanzettfischchen Amphioxus. Die Chorda ist ein elastischer Stützstab oberhalb des Darms, der auch in der Embryonalentwicklung der Wirbeltiere als erstes Stützorgan gebildet und im Laufe der Ontogenese durch die Wirbelsäule weitgehend ersetzt wird. Das glashelle Lanzettfischchen lebt im Sand der Meeresküsten (unten). (Nach Portmann 1976)
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Abb.2: Widersprüchliche Verwandtschaftsverhältnisse. Oben: Die klassische Lehrmeinung mit allmählicher Komplexitätszunahme; unten die Topologie nach den Daten von Delsuc et al. (Nach Gee 2006)

Ein häufig gebrauchtes, scheinbar schlagendes Argument für die „Tatsache“ einer allgemeinen Evolution ist die Übereinstimmung molekularer Ähnlichkeitsbäume mit „klassischen“ Stammbäumen, die anhand morphologischer (gestaltlicher) Merkmale aufgestellt wurden – besonders in populären Darstellungen. Die Fachliteratur spiegelt diese Einschätzung jedoch nicht wider. Im Gegenteil bringen molekulare Daten nicht selten sicher geglaubte Verwandtschaftsbeziehungen durcheinander. Dieses Schicksal scheint neuerdings auch die Beziehung zwischen den Tunikaten, den Cephalochordaten und den Wirbeltieren zu ereilen. Alle drei Gruppen bilden zusammen den Stamm der Chordatiere, die durch den Besitz eines elastischen Stützstabs (die Chorda) gekennzeichnet sind. Zu den Tunikaten (Manteltieren) gehören Salpen und Seescheiden; ein prominenter Vertreter der Cephalochordaten ist das Lanzettfischchen (Amphioxus; Abb. 1). Letzteres galt lange Zeit aufgrund der morphologischen Ähnlichkeiten ziemlich unangefochten als nächster Verwandter der Wirbeltiere.

Genau das wird durch umfangreiche molekulare Untersuchungen von Delsuc et al. (2006) in Frage gestellt. Die Forscher untersuchten 146 Gene des Zellkerns von 14 Deuterostomiern (zu denen die Chordatiere, Hemichordaten und Stachelhäuter gehören) und 24 weiteren Arten als Außengruppe. Ergebnis: Nicht die Cephalochordaten mit dem Lanzettfischchen, sondern die Tunikaten stehen den Wirbeltieren am nächsten (Abb. 2). Das Lanzettfischchen rückt demnach näher an die Stachelhäuter als an die anderen Gruppen. Damit ist auch die Monophylie der Chordaten in Frage gestellt, d. h. nicht alle Chordaten könnten auf einen einzigen gemeinsamen Vorfahren zurückgeführt werden. Das würde bedeuten, daß ein so markantes Schlüsselmerkmal wie die Chorda mindestens zweimal unabhängig (konvergent) entstanden ist. Die Autoren weisen allerdings darauf hin, daß dieses Ergebnis durch weitere Daten überprüft werden muß. Sollte sich dieser Befund bestätigen, könnte ein weiteres prominentes Schlüsselmerkmal nicht mehr als „Verwandtschaftszeiger“ verwendet werden.

Gee (2006) weist in einem Kommentar darauf hin, daß diese Ergebnisse das Lehrbuchschema der Deuterostomier-Evolution auf den Kopf stellen würden. An die Stelle einer stetigen Zunahme von chordatenartigen Merkmalen tritt eine Geschichte von anhaltendem Verlust. Der Vorfahr müßte wie ein Mischling aus einem Lanzettfischchen und einer größeren, tunikatenartigen Kaulquappenlarve ausgesehen haben. „Crazy?“ fragt Gee und antwortet „But possibly not“.

Beachtlich ist in jedem Fall, daß unter evolutionstheoretischenVoraussetzungen durchgeführte Studien bisherige evolutionstheoretische Vorstellungen umkehren. „Von komplex nach einfacher“ – so haben wir „Evolution“ jedenfalls nicht gelernt.

RJ

[Delsuc F, Brinkmann H, Chouurrout D & Philippe H (2006) Tunicates and not cephalochordates are the closest living relatives of vertebrates. Nature 439, 965-968; Gee H (2006) Careful with that amphioxus. Nature 439, 923-924.] RJ.


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Eine Studie von Andrew Whiten von der University St Andrews in Fife, UK zeigte, daß Schimpansen voneinander lernen, wie sie z.B. eine recht komplex in einer Kiste verstaute Frucht mittels eines Stockes herausbringen können. In einer standardisierten Versuchsreihe brachten Forscher einem Schimpansen eine bestimmte Lösung und einem anderen Schimpansen eine alternative Lösung bei. Diese Kenntnis vermittelten die Schimpansen dann ihren nicht eingeweihten Gruppenmitgliedern. Dabei stellte sich heraus, daß auch solche Schimpansen der Gruppe, die zwischendurch selber eine eigene Lösung entwickelten, dennoch zur zuvor gelernten und imitierten zurückkehrten.

Einen ähnlichen „Imitationseffekt“ scheint es auch beim Handgebrauch zu geben. Während ungefähr 90 % der Menschen rechtshändig sind (eine Zahl, die möglicherweise zu hoch angesetzt ist), ist im Tierreich eine solche Seitenpräferenz eher selten (allerdings kennt man sie auch bei Hühnern und Fröschen). Man hat bislang die Handpräferenz mit der Sprachevolution in Verbindung gebracht, da diese von der linken Hemisphäre getragen wird (die auch die rechte Hand steuert). So schloß man, daß wenn die Sprachentwicklung schon vor der Trennung von Menschen- und Affenvorfahren eingesetzt hat, die Schimpansen ebenfalls eine Rechts-Präferenz zeigen sollten. Seit längerem hat man die Rechtshändigkeit von in Gefangenschaft aufgezogenen Schimpansen als Hinweis auf die Ähnlichkeit mit dem Menschen und die Kopplung mit der Sprachentwicklung gesehen. Einige Studien schienen dies tendenziell auch von Wildpopulationen zu bestätigen, andere konnten keinerlei Hand-Präferenz entdecken. Nun aber wurde bei wilden Schimpansen in einer dreijährigen Studie eher das Gegenteil beobachtet: das sehr diffizile Termitenangeln wurde von 12 der 17 beobachteten Schimpansen aus dem Gombe Nationalpark in Tansania mit links erledigt, vier benutzten die rechte Hand und einer konnte es mit beiden Händen gleich gut. William D. Hopkins vom Yerkes National Primate Research Center an der Emory University in Atlanta diskutiert auch frühere Studien und vermutet, daß dies von der jeweiligen Population abhängt: Eine deutliche Handpräferenz durch das Nachahmen der Mutter infolge einer intensiven Beziehung ist offensichtlich, so daß sich eine einmal entwickelte spezifische Präferenz in einer Population mit der Zeit verstärkt. Ob dafür genetische Faktoren oder soziale Einflüsse wie die Nachahmung von Mutter bzw. Artgenossen eine Rolle spielen, wollen die Forscher nun in weiteren Studien herausfinden. In diesem Zusammenhang hoffen sie auch, Gene zu finden, die für die Unterschiede bei der Händigkeit von Schimpanse und Mensch verantwortlich sind.

Die in Gefangenschaft aufgezogenen Schimpansen haben möglicherweise wegen des engen Kontaktes zu den rechtshändigen Menschen eine stärkere Rechtspräferenz. Bei Wildpopulationen ist die Präferenz auch von der Art der Tätigkeit abhängig: Nüsse würden eher mit rechts (Kraftaufwand) geknackt, Wasser mittels Blättern ebenfalls mit rechts geschöpft, Termiten mit links gefischt. Auch Gorillas zeigen eine gewisse populationsabhängige Präferenz. Das zeigt, daß die Hand-Präferenz ein allen Hominoidea gemeinsames Merkmal ist. Daß der Mensch so stark rechtsorientiert ist, könnte ein Hinweis auf seine einzigartige Gehirnorganisation sein, meinte Hopkins. In einem Interview vertrat er die Auffassung, daß die Verbindung zwischen Sprachevolution und Handpräferenz nicht haltbar sei.

SHS

[Byrne RW & Byrne JM (2001) Manual dexterity in the gorilla: bimanual and digit role differentiation in a natural task. Animal Cognition 4, 347-361; Lonsdorf EV & Hopkins WD (2005) Wild chimpanzees show population-level handedness for tool use. Proc. Natl. Acad. Sci. 102, 12634-12638; Whiten A, Horner V & de Waal F (2005) Conformity to cultural norms of tool use in chimpanzees. Nature 437, 737-740.]


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Im Editorial des Wissenschaftsjournals „Science“ (Bd. 311 vom 24. 2. 2006) wird diese Frage durch die Autoren mit einem klaren „Ja“ beantwortet. Grund genug dafür sei schon allein die Tatsache, daß „Evolution“ als die einzig sinngebende Basis aller biologischen Forschung gilt. Dieser Anspruch wurde im gleichen Journal Ende 2005 durch den Artikel „Science’s breakthrough of the year 2005“ unterstrichen, in welchem Durchbrüche der Evolutionsforschung gefeiert wurden (vgl. aber kritisch dazu Junker 2006).

Vergegenwärtigt man sich jedoch die Struktur der medizinischen Ausbildungslandschaften weltweit oder die Inhalte der wissenschaftlichen medizinischen Publikationen, zeigt sich, daß das Thema „Evolution und Medizin“ ein Schattendasein ohne wirkliche diagnostische und therapeutische Relevanz fristet. Auf diesen Mißstand weisen die Autoren hin und fordern eine Ausrichtung der Medizin auf die Evolution in Lehre, Forschung und dem daraus abgeleiteten medizinischen Handeln.

Randolph Neese gilt als der bekannteste Protagonist der Evolutionsmedizin, sein bekanntes Buch „Warum wir krank werden – die Antworten der Evolutionsmedizin“ (1994 zusammen mit G. C. Williams, deutsche Übersetzung 1997, München) brachte jedoch nicht den erhofften Durchbruch (vgl. Buchbesprechung von W. B. Lindemann in Studium Integrale Journal 7 [2000], 46-48). Es existiert bis heute kein wissenschaftliches Journal und keine wissenschaftliche Gesellschaft, die sich dieses Themas angenommen hätte. Die Unterstützung des Anliegens von Nesse durch G. S. Omenn (Genetiker, Mediziner-Michigan, Präsident der AAAS) und Stearns (Evolutionsbiologe/Yale) scheint deshalb auch notwendig.

Die Autoren schlagen ein Aktionsprogramm vor, um das „ganze Potential der Evolutionsbiologie für menschliche Krankheiten“ nutzbar zu machen:

  1. Einschluß evolutionsbiologischer Themen in medizinische Vorlesungen, um die Verantwortlichen für die Studienpläne dazu zu bewegen, relevante evolutionsbiologische Inhalte aufzunehmen.
  2. Die Dokumentation einer hohen evolutionsbiologischen Expertise gegenüber Behörden, die biomedizinische Forschung finanziell fördern.
  3. Integration der Evolution in jede Form der höheren und mittleren schulischen Ausbildung.

„Diese drei Änderungen werden Klinikern und biomedizinischen Forschern helfen zu verstehen, daß der menschliche Körper und seine Pathogene nicht perfekt konstruierte Maschinen (‚perfect designed machines‘) sind, sondern evolvierte biologische Systeme, geformt durch die Selektion unter Zwängen von Rahmenbedingungen, die spezifische Kompromisse und Schwachstellen produzierten.“ Und gerade diese „großartigen Einsichten“ der Evolutionsbiologie erlauben es, so die Autoren weiter, neue Fragen zu stellen und Antworten zur Verbesserung der menschlichen Gesundheit zu finden.

Warum dieser Appell? Profitiert der Patient wirklich von der Evolutionsmedizin? Der Appell ist zunächst eine Reaktion auf die Tatsache, daß die Medizin die Evolutionslehre seit ihrer Begründung durch Darwin weitestgehend unbeachtet ließ, aus ihr keinen Nutzen ziehen konnte und dennoch ein solch hohes Niveau erreicht hat. Das widerlegt die gern zitierte Behauptung von Theodosius Dobzhansky: „Nichts in der Biologie macht Sinn außer im Licht der Evolution.“ Zusätzlich kommt ein nicht unbeträchtlicher Anteil der Evolutionskritiker weltweit aus dem Lager der Medizin. Ihr detailliertes Wissen über physiologische und anatomische Zusammenhänge führt zum einen immer wieder dazu, Argumente für scheinbar phylogenetisch bedingte Fehler, Kompromisse und Schwachstellen (z.B. Rekapitulationen in der Embryonalentwicklung, Aufbau und Funktion des Wirbeltierauges oder der Wirbelsäule) zu entkräften. Zum anderen sehen sie sich auch ständig mit den Resultaten von krankmachenden Mutationen konfrontiert. Die häufig bemühten Beispiele der Resistenzentwicklungen bei Bakterien auf den Intensivstationen bei intensiver Antibiotikatherapie sind Belege einer hohen genetischen Plastizität dieser Individuen, aber kein Beleg für Makroevolution.

In Bezug auf Vorbeugung, Diagnostik und Therapie von Krankheiten hilft es der Medizin und damit dem Patienten nicht (auch nicht mittelbar), gesagt zu bekommen, daß unsere evolutionäre Geschichte ihre Leiden letztlich verursacht haben könnten. Medizin ist angewandte Wissenschaft, welche die Ergebnisse der Gegenwartsforschung und nicht der Geschichtsforschung nach empirischer Prüfung zum Wohle des Patienten einsetzt.

Und von daher ist es auch zu verstehen, daß auch weiterhin alle Mediziner ihre berufstäglichen Entscheidungen unabhängig von der Frage nach der Herkunft des Lebens treffen werden.

Ob evolutionstheoretisch abgeleitete (empirisch nicht belegbare) Zusatzerklärungen für das Entstehen von Krankheit den Patienten und Medizinern mehr helfen werden, besser mit ihrer Situation umzugehen, muß von den Evolutionsmedizinern noch belegt werden.

HU

[Junker R (2006) Charles Darwin, der Held des Jahres 2005. www.genesisnet.info/schoepfung_evolution/n54.php?a=0; Neese RM, Stearns SC & Omenn GS (2006) Medicine Needs Evolution. Science 311, 1071.] HU.


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Letzte Änderung: 11.05.2008
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