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Darwins Schnecken: Artenbildung live und in Aktion – Was

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Eine Erde voller Leben
Darwins Schnecken: Artenbildung live und in Aktion
Darwins Schnecken: Artenbildung live und in Aktion –
Was exotische Weichtiere über den Gang der ­Evolution
erzählen
Matthias Glaubrecht
Eine Expedition in die »vergessene Welt«
der Seen auf der indonesischen Insel
­Sulawesi liefert Ein­blicke in das »Geheimnis der Geheimnisse«, das schon Darwin
zu lösen versuchte. Forscher vom Berliner
Museum für Naturkunde überprüfen vor
Ort, ob Süßwasserschnecken aus den tropischen Seen Südost­asiens helfen könnten,
ein Darwinsches Dogma zu stürzen.
Fischen. Vielleicht, so überlege ich beim Weiter­
schwimmen, sind die Schnecken hier deshalb so viel
größer gewachsen und leben so zahlreich nebeneinan­
der wie in kaum einem anderen See der Erde.
Tylomelania heißen unsere schalentragenden Haupt­
darsteller, und die zentralen Hochlandseen auf der
Insel Sulawesi mitten im indomalaiischen Archipel
sind die Bühne, auf der die Natur eines ihrer Meister­
stücke in Sachen Evolution inszeniert: das immer­
währende Spiel von genetischer Trennung und öko­
logischer Anpassung. Seit acht Jahren bin ich
gemeinsam mit Thomas von Rintelen im Rahmen
eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft
finanzierten Projektes diesen Schalenträgern auf der
Spur, die nur hier in den Seen und umliegenden
»D
Flüssen auf Sulawesi vorkommen und sich uns als
as ist ein Schnecken-Schlaraffenland!«
Modelle für evolutionsökologische Fragestellungen
Langsam gleite ich tiefer, lasse mich bis dicht über den
schießt es mir durch den Kopf, kaum dass ich
anbieten. Bisher haben wir 55 verschiedene Tylomelania-
weichen Untergrund sinken und sammle dort eine
hinabgetaucht bin in das angenehm warme
Arten auf der Insel nachgewiesen, verteilt auf mehrere
Handvoll Schnecken auf, die ich sorgfältig in einem
und klare Wasser des Matano-Sees. Der schlammige
Artenschwärme vor allem in den Zentralseen. Wir
Stoffbeutel verstaue, der mit dem Wort »Schlamm«
Schalenmorphologie nicht, wie wir inzwischen lernen
Grund des sanften Abhangs, über den ich gleite, ist
haben dabei auch mehrere für die Wissenschaft
markiert ist. Zurück im katingting, einem der traditio­
mussten. Da bringen uns nur molekulargenetische
übersät mit zahllosen fingerlangen und mehr als
gänzlich neue Arten entdeckt, wie etwa Tylomelania
nellen Auslegerboote der Fischer, das wir für unsere
Studien weiter, wie sie seit einigen Jahren für die
daumendicken Schneckenschalen. Mit ihnen ziehen
helmuti und Tylomelania bacara. Komplizierte geologische
Tauchausflüge im Matano gemietet haben, verstauen
biosystematische und insbesondere evolutionsbiolo­
die darin lebenden Weichtiere lange Furchen durch das
Prozesse, die noch nicht im Einzelnen bekannt sind,
wir die Tiere in Alkohol, um sie später in unserem
gische Forschung unverzichtbar geworden sind. Doch
Sediment, während sie Nahrungs­partikel von der
haben die Berge im Hochland der Insel aufgefaltet und
Labor im Berliner Museum für Naturkunde eingehend
noch etwas anderes unterscheidet patriarchalis deutlich
Oberfläche abweiden. Offenbar geht es ihnen recht gut
ließen hier auch einzigartige tropische Seen entste­
zu untersuchen. Doch schon am Matano fallen uns
von jener anderen Schneckenart, die mir Thomas von
in diesem limnischen Lebensraum, zu dessen Biomasse
hen. Das könnte vor etwa zwei Millionen Jahren
die kräftig skulpturierten Schalen dieser Tylomelania
Rintelen kurz zuvor beim Tauchgang entlang eines
sie nicht unwesentlich beitragen. Außer diesen Süß­
passiert sein, vielleicht aber sogar schon früher. In
patriarchalis genannten Art auf. Ihre senkrecht verlau­
Felshangs an der Südküste des Matano-Sees gezeigt
wasserschnecken begegne ich beim Tauchen nur
jedem Fall stellen die deshalb zu Recht als »alte« Seen
fenden Rippen werden regelmäßig von spiraligen
hat. Denn während wir patriarchalis stets auf schlam­
wenigen anderen Weichtieren wie Mützenschnecken
bezeichneten Gewässer Sulawesis eine Art »vergessene
Rillen gekreuzt. Allein schon diese Schalenmerkmale
migem Substrat antreffen, finden wir eine weitere Art,
und Körbchenmuscheln, einigen Krebsen, die vor mir
Welt« dar – mithin eine Arche für Tiere aus einer
helfen uns in vielen Fällen, einzelne Schneckenarten
Tylomelania zeamais, stets nur auf dem felsigen Unter­
Reißaus nehmen, und nur wenigen Zentimeter großen
anderen, früheren Lebenswelt.
zu identifizieren; bei anderen Formen jedoch hilft die
grund nahe dem Seeufer, wo sie Algen abweidet.
Abb. 1: Die Seen im zentralen Hochland von Sulawesi sind Mikrokosmos und Werkstatt der Evolution zugleich. Hier lebt eine eigentümliche Süßwasserfauna aus Arten,
die nirgendwo sonst auf der Erde vorkommen.
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Darwins Schnecken: Artenbildung live und in Aktion
Abb. 3: Bisher wurden 55 verschiedene Schneckenarten von
T y l o m e l a n i a bekannt. Diese
haben entweder Artenschwärme
in den Seen ausgebildet (A), oder
sie leben in den umliegenden
Flüssen (B).
Seen als evolutionäre
Mikrokosmen und FreilandLaboratorien
Dank molekulargenetischer Studien können wir
Abb. 2: Der indomalaiische Archipel mit den beiden Schelfregionen Asiens (Sunda) und
Australiens (Sahul). Die aus Mikrokontinenten (Terranen) aufgebaute Insel Sulawesi
nimmt eine zentrale Lage unmittelbar östlich einer als »Wallace-Linie« bekannten
Faunenscheide ein. Damit liegt sie mitten in einer der tiergeografisch interessantesten
Regionen der Erde.
nachweisen, dass allein in den sechs Hochlandseen
Sulawesis mehr als 37 verschiedene Schneckenarten der
neten fundamentalen Vorgang verdankt letztlich die
Gattung Tylomelania leben – das sind in unmittelbarer
gesamte Vielfalt des Lebens – die Biodiversität – ihre
Nachbarschaft zueinander mehr eng verwandte Arten
Existenz und Fülle.
als in irgendeinem anderen Seensystem der Erde.
Ich habe mich bei unserer Arbeit an den Seen oft
Während im Matano-See acht, im Mahalona-See elf
gefragt, was der britische Naturforscher Charles
und im Towuti mit seinen Satelliten-Seen sogar zwölf
­Darwin, der die Entstehung neuer Arten einst als das
Arten leben, kennen wir aus dem im Nordwesten
»Mysterium der Mysterien« bezeichnete, wohl gesagt
abseits gelegenen Poso-See weitere zwölf Arten. Kein
hätte, wäre er bei seiner Weltumsegelung mit dem
Zweifel also, dass Sulawesi dem Artenschwarm von
Vermessungs- und Forschungsschiff »Beagle« vor 170
Tylomelania ein wahres Paradies bescherte – und uns ein
Jahren bis hierher nach Sulawesi gekommen. Doch ihm
ideales, weil vergleichsweise überschaubares
blieben die weit abgelegenen Seen ebenso verborgen
Größe des Bodensees stießen. »Auf einem dieser Hügel
Zeigt her eure Zungen!
Freiland-Laboratorium.
wie dem Mitentdecker der Theorie einer Evolution
eröffnete sich plötzlich die Aussicht auf den Towuti-
Noch immer reicht der Regenwald als grüne Borte am
Ganz ähnlich wie ozeanische Inseln sind Seen evolutio­
durch natürliche Auslese, dem britischen Naturfor­
See. Nie werden wir den erhabenen Augenblick verges­
Matano-See bis zur Wasserlinie hinunter – oft sogar
näre Mikrokosmen, in denen sich der Mechanismus
scher Alfred Russel Wallace. Der war zwischen 1854 und
sen, wo wir als erste Europäer dieses über alle Erwar­
darüber hinaus. Beim Tauchgang dicht am Ufer ent­
vom Werden und Wandel der Arten wie unter einem
1862 kreuz und quer durch den malaiischen Archipel
tungen mächtige Becken schauen durften. Bis in
lang entdecken wir, dass einige Schnecken selbst die
Brennglas gebündelt beobachten lässt. Die durch Land
gereist und wurde so zum Begründer der Tiergeografie.
duftige Ferne dehnte sich der blaue Spiegel aus, von
ins Wasser gestürzten Baumstämme als Lebensraum
und Meer isolierten und durch tektonische Vorgänge
Erst die Schweizer Ethnografen und Naturforscher
hohen Ketten malerisch eingerahmt.« Auch ein Jahr­
erobert haben. Wir sammeln auch diese Holzbewohner
eingesenkten, tiefen Seen von Sulawesi bieten uns
Fritz und Paul Sarasin aus Basel, die zwischen 1893 und
hundert später sind die Seen noch immer überwiegend
einzeln ein und verstauen sie in entsprechend markier­
dabei eine wahre Werkstatt der Evolution. Bei unserer
1896 durch das Innere von Sulawesi streiften, gelangten
von Regenwald umgeben, obgleich die große indone­
ten Beuteln getrennt von den anderen. Anfangs ist es
wissenschaftlichen Schneckenjagd sind wir auf der
an die Seen. Begeistert schilderten sie den Moment
sisch-kanadische Minengesellschaft INCO unüberseh­
nur ein gewissermaßen biologischer Verdacht, der uns
Fährte jener Prozesse, die zur Entstehung neuer Arten
ihrer Entdeckung, als sie nach tagelangen Fußmärschen
bar ihre Spuren in der Landschaft hinterlässt.
die Tiere, die doch auf den ersten Blick zur selben Art
in der Evolution führen. Diesem als Speziation bezeich­
südlich vom Matano auf ein weiteres Gewässer von der
zu gehören scheinen, sorgfältig getrennt halten lässt.
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Der Evolution auf der Spur
Nach der bisher gängigen Theorie, die sich in den
meisten Lehrbüchern findet, bilden sich neue Lebens­
formen nur allmählich. Dabei treibt vor allem die
räumliche Trennung die Evolution neuer Tierarten
voran. Dies hat allen voran der deutschstämmige
Biosystematiker und Harvard-Zoologe Ernst Mayr
(1904 – 2005) seit den 1940er Jahren postuliert (siehe ­
Kapitel »Von biologischen Arten und ihrer
Entdeckung«).
Seen sind evolutionäre Mikrokosmen, in
denen sich der Mechanismus vom Werden
und Wandel der Arten wie unter einem
Brennglas gebündelt beobachten lässt.
Ob bei der Bildung neuer Arten tatsächlich immer
äußere Barrieren und vergleichsweise lange Zeiträume
notwendig sind, wollen wir auch bei unseren Tylomelania-Schnecken im Seen-Laboratorium auf Sulawesi
überprüfen. Die je nach Substrat und von Art zu Art
unterschiedliche Radula der Tiere lässt uns vermuten,
dass hier der ökologischen Differenzierung eine Schlüs­
selrolle zukommt. Tatsächlich bestätigen weitere
Tauchgänge in Kombination mit späteren Untersu­
chungen im Labor am Museum in Berlin, dass einzelne
Tylomelania-Arten stets auf bestimmtem Substrat leben
und jeweils spezifische Radula-Formen aufweisen,
Zurück in Berlin wollen wir mit Hilfe des Raster­
elektronenmikroskops, das uns kleinste Feinheiten
erkennen lässt, die mit feinen Zähnchen besetzte
ähnlich wie wir dies bereits bei der auf Schlamm
Abb. 4: Die sogenannten alten Seen des Malili-Systems, das aus fünf miteinander
verbundenen Seen besteht, sind eine »vergessene Welt« – eine Art Arche für Tiere einer
lebenden patriarchalis im Matano-See festgestellt haben.
früheren Lebewelt. Rot markiert sind Fundorte von Süßwasserschnecken in Flüssen
Auch in den anderen Seen fanden wir dagegen, dass
und Seen Zentralsulawesis.
Reibzunge der verschiedenen Schnecken untersuchen.
bestimmte Schnecken das Holz von ins Wasser gestürz­
Denn seit langem wissen Weichtierkundler, dass sich
ten Bäumen besiedeln, wieder andere suchen ihre
diese auch Radulae genannten Zungen im Maul der
chem oder auf hartem Untergrund aufgesammelt
Nahrung bevorzugt auf den Steinen der Uferzone.
Schnecken, mit deren Hilfe sie Nahrung abbeißen und
haben, sind wir begeistert. Unsere Vermutung, dass
Im Matano-See entdeckt Thomas von Rintelen dann bei
aufsammeln, von Gruppe zu Gruppe unterscheiden, oft
es sich trotz der äußerlich sehr ähnlichen Schalen um
zeamais ein auffälliges Muster, als er mit Studenten bei
sogar bei nahe verwandten Arten voneinander abwei­
getrennte Arten handelt, hat sich bestätigt, und wir
chen. Als mir Thomas von Rintelen dann die ersten
bekommen bei diesen Schnecken tatsächlich einen
Aufnahmen der Radulae einzelner Tylomelania-Schne­
ersten Einblick in jenes Darwinsche Geheimnis um die
cken zeigt, die wir beim Tauchen entweder auf wei­
Entstehung neuer Arten.
Abb. 5: Verschiedene Schneckenarten bevorzugen unterschiedliches Substrat.
So lebt T y l o m e l a n i a p a t r i a c h a l i s im Matano-See auf Schlamm (oben);
­T y l o m e l a n i a s a r a s i n o r u m aus dem Towuti-See ist vor allem auf dem Holz
Dutzenden von Tieren, die wir an verschiedenen
Fundorten aufgesammelt haben, den Bau der Radula­
untergetauchter ­Bäume (Mitte) zu finden; T y l o m e l a n i a g e m m i f e r a aus dem
zähne untersucht. Stets unterscheiden sich solche
Matano-See ­besiedelt vor allem Steine (unten).
Tiere, die wir auf Holz fanden, deutlich im Feinbau
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ihrer Reibzunge von denen, die auf Felsen lebten.
Ähnliche Fälle kennen wir inzwischen auch von einer
weiteren Art aus dem Towuti-See, Tylomelania sarasinorum, die wir mittlerweile intensiv untersucht haben.
Wir bekommen bei diesen Schnecken einen
ersten Einblick in das Darwinsche Geheimnis um die Entstehung neuer Arten.
Hier belegen unsere molekularbiologischen Studien,
dass die Holz- und Felsbewohner sowohl bei zeamais wie
bei sarasinorum auch genetisch voneinander abweichen.
Demnach errichten solche Formen bereits innerhalb einer
Art gewisse Fortpflanzungsbarrieren. Dabei spielen die
unterschiedlichen Substrate, die sie bevorzugen,
offenbar eine wichtige Rolle.
Wenn sich also einzelne Schneckenpopulationen etwa
auf das Holz untergetauchter Urwaldbäume, andere
auf felsigen Untergrund spezialisieren und sich diese
Tiere untereinander nicht mehr verpaaren, dann leben
Abb. 7: Die einzelnen Arten der Süßwasserschnecken haben sich in ihrer Ernährung
und der Gestalt ihrer zähnchenbesetzten Reibzungen (Radula) spezialisiert. So siebt
T y l o m e l a n i a p a t r i a c h a l i s im Matano-See die Nahrung aus dem Schlamm
(oben), während zwei eng benachbart lebende Formen von T y l o m e l a n i a z e a m a i s
ihre Nahrung entweder von Fels (Mitte) oder von Holz (unten) abschaben. Die unterschiedlichen Radulazähne könnten ein Hinweis auf ökologische Sonderung und somit
auf die Entstehung neuer Arten sein.
Abb. 8: Die computergestützte Analyse molekulargenetischer Daten aus einzelnen Genfragmenten der Süßwasserschnecken hilft dabei, die Verwandtschaftsbeziehungen zwischen den in Flüssen (schwarz) und den einzelnen Seen lebenden T y l o m e l a n i a-­Arten zu ermitteln. Demnach haben einst verschiedene Flussformen auch die Seen auf Sulawesi
sie sich – auch ohne räumliche Separation – derart
besiedelt; dabei entstand ein buntes Mosaik verschiedener Besiedlungswellen.
auseinander, dass letztlich reproduktiv geschiedene
Tochterarten entstehen. Aus einer wären so zwei neue
grund der vielen zu kontrollierenden Faktoren und
on eindeutig nachzuweisen und durch die Kombination
Arten entstanden, die sich ihren Lebensraum und die
Einflüsse ist es weiterhin notorisch schwierig, solche
von Freilandforschung und anschließenden Studien im
darin verfügbare Nahrung aufteilen. Dank ökologischer
ökologisch bedingte (und eben nicht allein geogra­
Labor mithilfe von morphologischen und molekularge­
Absonderung wäre also der Anfang für einen Arten­
fische) Artenbildung im Freiland eindeutig
netischen Studien zu belegen. Erst dann wäre jenes
schwarm bei Tylomelania gemacht.
nachzuweisen.
Darwinsche Geheimnis um den Ursprung der Arten
Damit wären wir einem neuen Evolutionsmechanis­
Immerhin: diese Form der Artenbildung könnte häu­
wirklich gelöst.
mus auf der Spur. Noch aber fehlen uns wichtige
figer vorkommen als es Charles Darwin geahnt und
Details in diesem Puzzle, solange wir nicht wissen, wie
Ernst Mayr postuliert haben. Somit käme nicht der
solche Unterschiede der Radula-Bezahnung und Nah­
Geografie allein, sondern vielmehr der Ökologie eine
rungsbevorzugung bei Schnecken entstehen und ob sie
entscheidende Rolle zu. Wir hoffen, dass vielleicht
Monografie der in den Seen gefundenen Schnecken. Ihre frühen Einsichten führten zu
tatsächlich aufgrund von Paarungsschranken über
auch unsere Schnecken in den Seen von Sulawesi dazu
den heutigen Studien an diesem evolutionsbiologischen Modellsystem.
evolutive Zeiträume aufrecht erhalten werden. Auf­
beitragen, diesen ökologischen Einfluss in der Evoluti­
Abb. 6: Die Seen des Malili-Systems und seine eigenartige Schneckenfauna wurden
vor knapp einem Jahrhundert durch die Schweizer Ethnografen und Naturforscher
Paul und Fritz Sarasin entdeckt. Neben einem Reisewerk verfassten sie auch eine
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