Wie entstehen neue Merkmale, durch die sich Arten und ganze Artenfamilien voneinander unterscheiden? Diese Frage, zentral fürs Verständnis der Evolution selbst, beschäftigt Fachleute schon lange. Nun hat ein Team um Abderrahman Khila von der Université de Lyon den genetischen Ursprung einer kuriosen Anpassung untersucht: Bachläufer der Gattung Rhagovelia – und nur sie – besitzen einen auffälligen Fächer an ihren mittleren Beinen. Den brauchen sie, um sich auf schnell fließenden Gewässern fortzubewegen. Wie die Arbeitsgruppe in "Science" berichtet, erweist sich dieser Fächer als Schlüsselinnovation – eine einzelne Verbesserung, die eine ganze Gruppe neuer Arten entstehen lässt. Genetisch entstand sie durch die Kombination gradueller Entwicklung mit radikalen Neuerungen.

Hinter der Neuentwicklung stehen zwei neue Gene, die es ausschließlich bei Rhagovelia gibt: gsha und mogsha ("geisha" und "mother-of-geisha", wegen des Fächers). Hinzu kommen drei bekannte Gene, die in neuer Weise verwendet werden. Diese umgewidmeten Gene lassen schon für sich genommen rudimentäre Fächer entstehen, die nach den Analysen Vorteile auf bewegten Gewässern bieten. Der Befund stützt die Vermutung, dass Innovationen zunächst durch Umwidmung existierender genetischer Mechanismen in rudimentärer Form auftauchen und dann durch ganz neu entstehende Erweiterungen ihren Vorteil entfalten und zur Schlüsselinnovation werden.

Alle 200 bekannten Rhagovelia-Arten besitzen den Fächer, mit dem sie auf der Wasseroberfläche "rudern" und so auf schnelleren Gewässern vorankommen, während derartige Strukturen bei keiner verwandten Art vorkommen. Der Fächer ist eine echte evolutionäre Innovation, die schon im ersten Larvenstadium von Rhagovelia auftaucht. Bei seinen Analysen fand Khila fünf Gene, die am Fächeransatz aktiv sind – zwei von ihnen waren völlig unbekannt. Selbst in verwandten Arten stieß das Team nur auf mögliche ähnliche Kandidaten.

Die anderen drei sind bekannte Gene, die bei der Entwicklung des Exoskeletts eine Rolle spielen, aber an ungewöhnlicher Stelle aktiviert werden. Diese drei Genaktivierungen waren wohl der Ausgangspunkt der Fächerentwicklung: Sie erzeugen bereits Auswüchse am mittleren Bein, die bei der Fortbewegung helfen – so dass schon diese Mutanten ihren Lebensraum erweiterten. Damit solche graduellen Verbesserungen jedoch zur Schlüsselinnovation werden, brauchen sie, so die Vermutung der Arbeitsgruppe, radikale Neuerungen wie gsha und mogsha.