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Evolution: Jenseits der Gene

Lebewesen werden nicht ausschließlich von ihren Erbanlagen gesteuert, sondern verändern ihr Erscheinungsbild auch infolge von Umwelteinwirkungen. Das verschafft ihnen Flexibilität, um sich an wechselnde Umgebungen anzupassen - und spielt vermutlich eine große Rolle in der Evolution.
Statue von Charles Darwin in der Haupthalle des Natural History Museum in London.

Bekommen Rotwangen-Schmuckschildkröten (Trachemys scripta elegans) Nachwuchs, wird es spannend. Deren Geschlecht hängt nämlich davon ab, wohin die Weibchen ihre Eier legen. Deponieren sie ihr Gelege an schattigen und kühlen Plätzen, schlüpfen männliche Tiere; platzieren sie es hingegen an sonnigen und warmen Orten, gehen daraus Weibchen hervor.

Bei Gebirgs-Schaufelfußkröten (Spea multiplicata) bestimmt dagegen die Nahrung darüber, welche Gestalt sie annehmen und wie sie sich verhalten. Ihre Kaulquappen fressen zumeist Algen und Planktonorganismen – und treten dann als gesellige, langsam schwimmende Allesfresser mit schmalem Kopf auf. Erbeuten sie jedoch kleine Krebstiere, entwickeln sie sich zu einzelgängerischen, wuchtigen und schnellen Fleischfressern. Wilde Rettichpflanzen wiederum, die von Kohlweißlingraupen befallen werden, fahren binnen weniger Stunden ihre Produktion von Abwehrstoffen drastisch hoch und halten die Larven so auf Abstand.

In allen drei Beispielen entwickeln Lebewesen unabhängig von ihrem Erbgut unterschiedliche Merkmale, je nachdem, welche Umweltfaktoren – Temperatur, Nahrungsangebot, Fressfeinde – auf sie wirken. Anders ausgedrückt: Die Umgebung prägt in diesen Fällen das Erscheinungsbild (den »Phänotyp«) des Organismus. Wir haben es hier mit der so genannten phänotypischen Plastizität zu tun, dem Variieren des Erscheinungsbilds je nach äußeren Einwirkungen.

Biologen interessieren sich zunehmend für dieses Thema, weil es zentral für das Bemühen ist, die Evolution des Lebens zu verstehen. Wie neuere Forschungsergebnisse zeigen, entstehen fast alle Eigenschaften eines Organismus aus dem Zusammenspiel von Genen und Umweltfaktoren; umweltbedingte Veränderungen des Erscheinungsbilds werden manchmal an die Nachkommen weitergegeben; und die phänotypische Plastizität beschleunigt und verändert mitunter die stammesgeschichtliche Entwicklung …

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  • Quellen

Agrawal, A. et al.: Transgenerational induction of defences in animals and plants. Nature 401, 1999

Bonduriansky, R., Day, T.: Extended heredity: A new understanding of inheritance and evolution. Princeton University Press, Princeton 2018

Levis, N. A. et al.: Morphological novelty emerges from preexisting phenotypic plasticity. Nature Ecology & Evolution 2, 2018

Pfennig, D. W. (Hg.): Phenotypic plasticity and evolution: Causes, consequences, controversies. CRC Press, Boca Raton 2021

West-Eberhard, M. J.: Developmental plasticity and evolution. Oxford University Press, New York 2003