Schnäbel und Gene - Neue Erkenntnisse bei Darwin

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Schnäbel und Gene - Neue Erkenntnisse bei DarwinFinken
Die berühmten Darwin-Finken sind noch lange nicht gänzlich erforscht. Im Rahmen einer
Hohenheimer Vortragsreihe anlässlich des Darwin-Jahres präsentierte Prof. Dr. Martin Blum
die neuen und neuesten Ergebnisse aus der Erforschung der Galapagos-Vögel. Die
wissenschaftlichen Erfolge beweisen zum einen Darwins Theorie der adaptiven Radiation
und steigen zum anderen in die tiefere Genetik der Schnabel-Entwicklung ein.
Im September 1835 landete Charles Darwin mit der Beagle auf den Galapagos-Inseln. Während
fünf Wochen dokumentierte er die Pflanzen- und Tierwelt des Pazifik-Archipels. Zwar fiel ihm
„eine äußerst eigentümliche Gruppe von Finken“ auf, wie er später in seinem Tagebuch
schreibt, aber ob er zu diesem Zeitpunkt ahnte, dass die Galapagos-Finken auch in mehr als
150 Jahren noch die Wissenschaft beschäftigen würden?
Von den „neuen und neuesten Ergebnissen“ in der Erforschung der „Darwin-Finken“ berichtete
Prof. Martin Blum in seinem Vortrag der Reihe „Darwin Reloaded – Evolution heute“ Mitte Juni
an der Universität Hohenheim. Wenn er von „neuen Ergebnissen“ spricht, so bezieht er sich auf
die Erkenntnisse des englischen Ehepaares Rosemary und Peter Grant, das sich seit 1973 für
mehrere Monate im Jahr auf den Galapagos-Inseln niederlässt, um genauestens Buch zu
führen über Größe und Aussehen der Finken sowie Wetter, Nahrung und andere
Umweltbedingungen auf dem Archipel. Was die beiden während mehr als drei Jahrzehnten
beobachteten, bestätigt Darwins Theorie der „adaptiven Radiation“, also die Entstehung vieler
neuer Arten aus einer Stammform.
Schon in seinem Reisetagebuch beschrieb Darwin „die vollkommene Abstufung in der Größe
des Schnabels bei den verschiedenen Arten der Geospiza. […] Wenn man diese Abstufung und
die Verschiedenartigkeit der Struktur in einer kleinen nahe untereinander verwandten Gruppe
von Vögeln sieht, so kann man sich wirklich vorstellen, dass auf diesem Archipel eine Spezies
hergenommen und zu verschiedenen Zwecken modifiziert worden sei.“ Wie die Grants
herausfanden, sollte Darwin mit dieser These Recht behalten.
Anpassungen an das Nahrungsangebot bestätigt
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Während ihrer jahrzehntelangen Studien auf der Inselgruppe bewies das Forscherpaar den
lange vermuteten Zusammenhang zwischen dem Vorhandensein einzelner FinkenPopulationen und dem Vorkommen verschiedener Nahrungsquellen. So begrenzte sich das
Nahrungsangebot während einer extremen Trockenperiode im Jahr 1977 auf überwiegend
große Samen. In dieser Zeit beobachteten die Grants den Zusammenbruch einer Population,
die sich von kleinen Samen ernährt. „Schnäbel und Finken wurden größer“, fasst Blum
zusammen.
Ein Waldsängerfink auf den Galapagos-Inseln. © Dr. Caroline Liepert
Im feuchten El-Niño-Jahr 1983, als wieder ausreichend kleine Samen vorhanden waren, sei die
Schnabelgröße hingegen wieder geschrumpft. Auch Finken mit kleinen Schnäbeln konnten
überleben und sich fortpflanzen. Genetisch bedeutet dies, „dass eine Population einen Pool von
Genanlagen besitzt, die nach Veränderung der Umweltbedingungen aktiviert werden können“,
so der Entwicklungsbiologe Blum in seinem Vortrag. Einst durch Winde auf die rund 1.000
Kilometer westlich von Südamerika gelegenen Galapagos-Inseln geweht, entwickelten sich aus
einer einzigen ursprünglichen Finkenart bis heute 14 bekannte Spezies.
Schnabelgene – es gibt sie
Doch wie findet eine Veränderung des Schnabels rein genetisch statt? Gibt es spezielle
Schnabelgene? Auch darauf hat die Wissenschaft in jüngster Vergangenheit Antworten
gefunden. Blum präsentiert nun die „neuesten Ergebnisse" der letzten vier bis fünf
Forschungsjahre: BMP4 und Calmodulin heißen die Gene, die einerseits für die Stärke,
andererseits für die Länge der Schnäbel kodieren.
Wissenschaftlern aus Harvard gelang es, die Gen-Aktivitäten in Finken-Embryonen mittels
Serienschnitten zu beobachten. Entstanden kräftige Schnäbel, konnten sie eine Korrelation mit
dem Knochenwachstumsfaktor BMP4 feststellen. Ein Experiment mit Hühnerembryonen
brachte den Beweis für den tatsächlichen Zusammenhang. Auf der Suche nach einem Gen, das
für die Schnabellänge verantwortlich ist, bedienten sich die Forscher sogenannter Genchips
und fanden Calmodulin bei der Entwicklung langer Schnäbel als besonders aktiv heraus. Ein
weiteres Hühner-Experiment lieferte den nötigen Beweis für die Wechselbeziehung. „Mit einer
unterschiedlichen Menge von BMP4 und Calmodulin sind im Hühnchen alle Schnabelformen
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Prof. Dr. Martin Blum © Katharina Reif
möglich", schildert Blum den genetischen Zusammenhang.
Weitere Veranstaltungen zum Darwin-Jahr
Im Herbst setzt sich die Vortragsreihe zum Darwin-Jahr an der Universität Hohenheim fort.
Dann wird sich der Kieler Professor Stanislav Gorb am 15. Oktober 2009 den „Haften und
Klammern im Tierreich“ widmen. Prof. Detlef Weigel vom Max-Planck-Institut für
Entwicklungsbiologie in Tübingen beleuchtet am 29. Oktober „Pflanzen im Wandel –
Anpassung in der Natur und der Züchtung“. „Was Darwin nicht wissen konnte“ schildert
außerdem der Kasseler Professor Ulrich Kutschera am 3. Dezember 2009. Darüber hinaus
werden im September und Oktober eine zweiwöchige Summer-School sowie ein viertägiges
Symposium stattfinden.
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Fachbeitrag
28.07.2009
km
BioRegio STERN
© BIOPRO Baden-Württemberg GmbH
Weitere Informationen
Prof. Dr. Martin BlumUniversität HohenheimInstitut für ZoologieE-Mail: [email protected]
DARWIN RELOADED - EVOLUTION
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Der Fachbeitrag ist Teil folgender Dossiers
Evolutionsforschung - Von der klassischen Biologie zur molekularen Phylogenie
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