Große evolutionäre Veränderungen sind mit vielen kleinen Unterschieden verbunden

Die von Charles Darwin vorgeschlagene Version der Evolution konzentrierte sich auf langsame, schrittweise Veränderungen, die nur allmählich zu den Unterschieden führen, die die Arten trennen. Dies schließt jedoch die Möglichkeit plötzlicher und dramatischer Veränderungen nicht aus. Tatsächlich erschweren einige Unterschiede das Verständnis, wie ein Übergangsstaat aussehen könnte, was darauf hindeutet, dass möglicherweise ein großer Sprung erforderlich ist.

Eine neue Studie untersucht einen großen Wandel: den Übergang von der Eiablage zur Lebendgeburt bei einer Gruppe verwandter Schneckenarten. Durch die Sequenzierung der Genome mehrerer Schnecken identifizierten die Forscher Veränderungen in der DNA, die mit der Eiablage einhergehen. Es stellt sich heraus, dass trotz ihrer dramatischen Natur eine große Anzahl von Genen mit der Veränderung verbunden ist.

Verzichte auf Eier

Die betreffenden Schnecken sind vorhanden Sex rief an LitorinaDie im Nordatlantik weit verbreitet ist. Viele dieser Arten legen Eier, aber einige von ihnen bringen auch Lebendgebärende hervor. Bei diesen Arten fungiert das Organ, das die Eier mit einem proteinreichen Gelee bedeckt, bei anderen Arten stattdessen als Brutkasten und ermöglicht die Entwicklung der Eier, bis die jungen Schnecken aus dem Gehäuse ihrer Eltern kriechen können. Es wird angenommen, dass dies ein Vorteil für Tiere ist, die ihre Eier möglicherweise in Umgebungen ablegen müssen, die für ihr Überleben ungeeignet sind.

Die eierlegende Art ist ihren Verwandten so ähnlich, dass manchmal angenommen wurde, es handele sich lediglich um eine Variante der eierlegenden Art. All dies deutet darauf hin, dass sich Lebendgeburten erst vor relativ kurzer Zeit entwickelt haben, was uns eine gute Gelegenheit bietet, die genetischen Veränderungen zu verstehen, die sie ermöglicht haben.

Daher hat ein großes internationales Forscherteam die Genome von mehr als 100 einzelnen Schnecken sequenziert, die sowohl Eier legten als auch Lebendgebärende waren. Die resultierenden Daten wurden verwendet, um beispielsweise zu analysieren, wie eng verschiedene Arten miteinander verwandt sind und welche genetischen Veränderungen mit Lebendgeburten verbunden sind.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es zwei verschiedene Gruppen von Arten gibt, die sich durch Lebendgeburten vermehren. Mit anderen Worten: Im Evolutionsbaum dieser Schneckenarten gibt es einen Zweig voller eierlegender Arten, der zwei Gruppen trennt, die lebende Schnecken zur Welt bringen. Typischerweise wird diese Struktur als Hinweis darauf gewertet, dass sich Lebendgeburten zweimal entwickelten, einmal für jede der beiden Gruppen.

Dies scheint hier jedoch aus Gründen, die wir diskutieren werden, nicht der Fall zu sein.

Viele Unterschiede

Unabhängig davon suchten die Forscher nach Regionen des Genoms, die mit Lebendgeburten in Zusammenhang stehen. Und sie haben viele davon gefunden – insgesamt 88. Diese 88 Regionen wurden in beiden Organismengruppen identifiziert und die DNA-Sequenzen darin waren sehr ähnlich. Dies legt nahe, dass diese Regionen einen einzigen Ursprung hatten und in beiden Abstammungslinien erhalten blieben.

Eine Möglichkeit, dies zu erklären, besteht darin, dass eine Gruppe lebender Tiere irgendwann in ihrer Evolution wieder zur Eiablage überging. Alternativ hätte die Hybridisierung zwischen Legehennen und Lebendgeburten dazu führen können, dass sich diese Unterschiede innerhalb der eierlegenden Population ausbreiteten und schließlich wieder Lebendgeburten ermöglichten, wenn bei einzelnen Tieren genügend davon vorhanden waren, wodurch eine separate Lebendgeburtenlinie entstand.

Die 88 Regionen, die als Lebendgeburten identifiziert wurden, enthielten eine sehr geringe genetische Vielfalt, was darauf hindeutet, dass eine bestimmte genetische Variante in jeder Region so vorteilhaft ist, dass sie sich in der Bevölkerung verbreitet hat und alle anderen Versionen des DNA-Abschnitts verdrängt hat. Sie stellten jedoch einige deutliche Unterschiede fest, die außerhalb von eierlegenden Populationen selten sind und die ausreichen, um den Forschern die Abschätzung des Alters zu ermöglichen, in dem diese Teile der DNA einer evolutionären Selektion unterzogen wurden.

Die Antwort variiert je nachdem, welches der 88 Fragmente man betrachtet, sie reicht jedoch von vor etwa 10.000 bis 100.000 Jahren. Dieser Bereich legt nahe, dass die genetischen Regionen, die Lebendgeburten ermöglichen, über viele Jahre hinweg schrittweise aufgebaut wurden – genau wie die traditionelle Sicht der Evolution nahelegt.

Die Forscher räumen ein, dass sich zumindest einige dieser Bereiche wahrscheinlich weiterentwickelten, nachdem Lebendgeburten bereits zur Norm geworden waren, und lediglich die Effizienz der internen Inkubation verbesserten. Es gibt keine Möglichkeit zu wissen, wie viele (oder welche) Variablen vorhanden sein müssen, bevor Lebendgeburten möglich sind. Mittlerweile verfügen Forscher jedoch über eine umfangreiche Liste von Genen, die sie untersuchen müssen, um die Dinge besser zu verstehen.

Wissenschaft, 2024. DOI: 10.1126/science.adi2982 (Über digitale IDs).