Buntbarsche zeigen: Evolution passiert auch schlagartig

Walter Salzburger haben seine Forschungsreisen nach Burundi, Tansania und Sambia geführt. Immer mit einem Hauptziel: Wissen über Buntbarsche sammeln. Jetzt hat der österreichische Biologe, der am Zoologischen Institut der Universität Basel forscht, die im Tanganjikasee vorkommenden Buntbarsch-Arten im Labor untersucht. Und er ist sicher: Die enorme Vielfalt von 240 Buntbarsch-Arten in dem afrikanischen See entstand nicht kontinuierlich, sondern explosionsartig in drei Schüben.

Wie diese Fische auf mehrere Kontinente kamen, ist aber auch weiterhin ein Rätsel. Im Wissenschaftsmagazin Nature Communications schließt Salzburger aber aus, dass ihr Urahn am Urkontinent Gondwana lebte und seine Nachfahren auf den auseinanderdriftenden Schollen getrennt wurden.

Im Labor

Die Forscher haben den Körperbau und die Kieferform jedes Fisches mit hochauflösender Computer-Tomographie vermessen, die Zusammensetzung der Stickstoff- und Kohlenstoff-Isotope (Varianten eines Atoms mit unterschiedlichem Gewicht) im Muskelgewebe der Fische bestimmt, um ihren Lebensraum und die Ernährungsweise zu erfahren. Zusätzlich wurde das Erbgut der Tiere sequenziert, um einen kompletten Stammbaum der Buntbarsche im Tanganjikasee zu rekonstruieren.

Der letzte gemeinsame Vorfahr der 240 Buntbarsch-Arten lebte vor 9,7 Millionen Jahren, berichten sie. Kurz nachdem der See vor zehn Millionen Jahren entstanden ist, haben sich demnach die Fische an unterschiedliche ökologische Nischen angepasst und verschiedene Arten sind entstanden.

Drei Schübe

Das passierte nicht langsam und gleichmäßig, sondern in drei explosionsartigen Schüben: „Der erste erfolgte vor acht bis sechs Millionen Jahren und ging mit Veränderungen im Körperbau der Buntbarsche einher“, erklärte Salzburger: In dieser Zeit spalteten sich die Fische in verschiedenste Arten von torpedoförmigen Raubfischen bis zu hochrückigen Algenfressern auf.

„Der zweite Schub vor etwa fünf bis vier Millionen Jahren brachte dann unterschiedliche Kieferformen mit ober-, mittel und unterständigen Mäulern“, sagte er.

„Der dritte Schub vor etwa zwei Millionen Jahren ging mit Veränderungen im Farbmuster einher.“ Außerdem veränderte sich damals der „pharyngeale Kieferapparat“. Dieser „Schlundkiefer“ gilt als evolutionäre Erfindung der Buntbarsche und dient zum Zermahlen der Nahrung. „Die meisten Buntbarsche nutzen den normalen, oralen Kiefer- und Zahnapparat zur Aufnahme der Nahrung und zerkleinern sie mit dem Schlundkiefer“, so Salzburger.

Ökologische Nischen

„Diese Entkoppelung zwischen Nahrungsaufnahme und Verarbeitung scheint ihnen die Möglichkeit gegeben zu haben, sich auf neue ökologische Nischen besonders schnell anpassen zu können.“ Die schnelle Veränderung des Schlundkiefers ist jedenfalls mit der Entstehung von einer Vielzahl neuer Arten einhergegangen, erklärt seine Mitarbeiterin Fabrizia Ronco in einer Aussendung.

Verschiedene Kontinente

In einer zweiten Studie untersuchte Salzburgers Team das Genom von 14 Buntbarscharten nicht nur vom Festland Afrikas, sondern auch aus Madagaskar, Indien, Süd- und Mittelamerika. Die Forscher bestimmten, wann sich die unterschiedlichen Arten auf den verschiedenen Kontinenten aufgetrennt haben. Dazu gab es bisher die Theorie, dass ein gemeinsamer Vorfahr am Urkontinent Gondwana lebte, der vor 150 bis 85 Millionen Jahre in mehrere Teile zerbrochen ist, und die Nachfahren auf den Kontinentalschollen auseinanderdrifteten.

Die Arten trennten sich jedoch erst lange nach dem Auseinanderbrechen Gondwanas auf, berichten die Forscher. Der indische Familienzweig ging vor 76 Millionen Jahren ab, jener von Madagaskar vor 69 Millionen Jahren und die südamerikanischen und afrikanischen Sippen schieden schließlich vor 62 Millionen Jahren auseinander.

Der Ursprung der Buntbarsche ist also nach wie vor unklar“, erklärte Salzburger: Am ehesten könnten sie sich von Afrika aus über den Ozean nach Südamerika und Madagaskar (und eventuell von dort aus nach Indien) verbreitet haben. „Oder es gab einen unbekannten, im Meer lebenden Vorfahren, von dem die Kontinente besiedelt wurden“, so der Forscher.