Fische verändern sich durch das Leben in Höhlen rapide

Fische, die in dunklen Höhlen leben, haben sich während der Evolution schnell an ihre Umgebung angepasst. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass einige dieser Veränderungen innerhalb von zwei Jahren entstehen, ohne dass Mutationen an der DNA auftreten.

Lange Zeit glaubten Wissenschaftler, dass Mutationen der DNA es Höhlentieren ermöglichten, in einer dunklen Umgebung zu überleben. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass einige der hilfreichen Modifikationen in einer einzigen Generation auftreten, ohne dass Mutationen in der DNA erforderlich sind. Forscher der University of Maryland und anderer Institute entdeckten, dass Hormone und das Ein- und Ausschalten von Genen in der DNA eine Rolle spielen. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift eLife.

Übergang

Die Forscher untersuchten den mexikanischen Astyanax mexicanus: einen Süßwasserfisch. Vor ungefähr zweihunderttausend Jahren gelangten einige der Tiere in Höhlen und kamen nicht wieder heraus. Durch das Leben in Dunkelheit wurden ihre Sicht und die Pigmentierung ihrer Schuppen nutzlos, wodurch sie beide Eigenschaften verloren. Darüber hinaus verlangsamte sich ihre Verdauung, als Reaktion auf Nahrungsmittelknappheit. Trotz dieser und weiterer großer Unterschiede zwischen den höhlenlebenden und flusslebenden Fischen, ist die DNA der beiden Arten nahezu identisch.

Die Biologen wollten wissen, wieso sich Aussehen und Stoffwechsel der Fische verändert hatten, wenn dies nicht an Mutationen in der DNA gelegen haben konnte. Daher ahmten sie den Übergang von Fluss zu Höhle nach, indem sie junge Flussfische im Dunkeln züchteten. Sie verglichen sie mit Fischen, die mit einem normalen Tag-Nacht-Rhythmus aufwuchsen. Die Fische, die im Dunkeln aufwuchsen, entwickelten innerhalb von zwei Jahren einen langsameren Stoffwechsel, so wie ihn Höhlenfische haben. Die Forscher sahen auch, dass die Tiere mehr Stresshormone produzierten.

Dimmer

Neue Umweltfaktoren wie Dunkelheit beeinflussen die Aktivität von Genen (DNA-Stücke, die ein erbliches Merkmal regulieren). Gene können nicht nur wie ein Schalter “ein” oder “aus” geschaltet sein, sondern die Dosierung ist wie mit einem Dimmer einstellbar. Die Studie ergab, dass Dunkelheit diesen Dimmer für viele verschiedene Gene modifiziert und Fische dazu bringt, neue Eigenschaften zu entwickeln.

Anpassungen, basierend auf Umweltfaktoren, helfen Fischen sowie anderen Tieren und Pflanzen, in einer sich schnell verändernden Umgebung zu überleben. Danach übernimmt die Evolution: Zufällige Mutationen in der DNA können die Überlebenschancen weiter erhöhen und werden an die nächste Generation weitergegeben.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6b/Texas_blind_salamander.jpg
Der Texas Blind Salamander hat keine Augen oder Pigmente.

Höhlentiere

Fische sind nicht die einzigen Tiere, die sich an das Leben in Höhlen angepasst haben. Viele andere Tiere leben in Höhlen und sind optimal an die Bedingungen angepasst, wie beispielsweise der Texanische Brunnenmolch. Wie die höhlenbewohnende Variante des Astyanax mexicanus verlor dieses Tier seine Augen und Pigmentierung. Die Autoren der Studie vermuten, dass die Besiedlung einer Höhle einen direkten Einfluss auf den Hormonhaushalt und die “Aktivität” der Gene hat. Nicht nur bei Fischen, sondern bei allen Tieren. Das könnte erklären, wie sich Höhlentiere so schnell an eine neue Umgebung anpassen können.

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