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Verwandtenerkennung bei Tieren und Pflanzen

Viele Organismen können nahe Verwandte erkennen. Beispiele finden sich quer durch das Tier- und Pflanzenreich, von den einfachsten zu den höchsten Formen. Die Erforschung dieser Vielfalt erschließt neue Einsichten in die Evolution sozialen Verhaltens.

Verwandtschaft ist wesentliches Prinzip und gestaltendes Element jeder innerartlichen engen Gemeinschaft. Menschen pflegen streng nach Sippenzugehörigkeit und Grad zu differenzieren. Sie kennzeichnen jeden einzelnen akribisch, etwa mit einem Familiennamen, und führen ausgetüftelte Stammbäume.

Aber auch die Tier- und Pflanzenwelt birgt vielerlei Möglichkeiten, daß nah verwandte Individuen einander erkennen, ob dies nun Blütenpflanzen sind oder etwa Wespen. Auf besondere geistige Fähigkeiten oder eine hohe soziale Entwicklungsstufe kommt es dabei nicht an. Die Erforschung dieser Vorgänge und ihrer evolutiven Herkunft bringt unerwartete Einblicke in vielerlei Lebensprozesse – und dies auf sehr verschiedenen Ebenen und zu verschiedensten Fragen. Beispielsweise ergeben sich neue Aspekte zur Wahl von Fortpflanzungspartnern, zum Lernen oder sogar zur Funktionsweise des Immunsystems.


Erweiterte Evolutionsmodelle

Als Charles Darwin (1809 bis 1882) seine Theorie einer natürlichen Evolution der Organismen ausarbeitete, mußte er weitgehend offen lassen, wie soziale Gesellschaften entstehen. Erst in den letzten Jahrzehnten wurden dazu vor allem zwei grundlegende Modelle entwickelt, auf denen die heutigen Vorstellungen fußen und in denen genetische Verwandtschaft eine wichtige Rolle spielt.

Den entscheidenden Anstoß gab William D. Hamilton von der Universität Oxford im Jahre 1964. Bis dahin hatte die Vorstellung gegolten, daß Individuen mit relativ mehr überlebenden Nachkommen als andere den größeren Fortpflanzungserfolg, die größere Fitness, hätten. Hamilton dagegen betonte, daß es nicht darauf ankomme, die eigenen Allele (Genversionen) nur direkt weiter zu vererben; es zähle auch dann zum eigenen evolutiven Erfolg, wenn andere Verwandte, etwa Geschwister und deren Kinder, sie tragen und weitergeben. Er prägte dafür den Begriff "Gesamteignung" (inclusive fitness) und etablierte zugleich eine neue Theorie der Evolution von altruistischem, selbstlosem Verhalten. Ihr zufolge müßten Lebewesen in der Evolution bevorteilt sein, wenn sie Verwandten helfen, denn so würden sie gewissermaßen eigene Gene unterstützen – mithin das Gesamtvorkommen dieser Gene fördern.

Damit konnte man manches bislang rätselhafte Verhalten erklären, etwa die Entstehung von Nepotismus (Vetternwirtschaft). Insbesondere ließ sich nun deuten, wieso bei manchen Tierarten ein Großteil der Individuen auf eigene Fortpflanzung verzichtet, sich aber intensiv um Nachwuchs anderer kümmert, wie in den Staaten von Ameisen, Bienen oder Nacktmullen (siehe Spektrum der Wissenschaft, Oktober 1992, Seite 90).

Das andere Modell entwarfen in den frühen siebziger Jahren Patrick Bateson von der Universität Cambridge (England) und William M. Shields von der Syracuse-Universität in New York. Es behandelt die evolutive Balance zwischen Inzucht und ihrem Gegenteil, der Paarung mit nicht verwandten Individuen. Daß sehr eng verwandte Organismen, beispielsweise Geschwister, in der Natur selten miteinander Nachkommen erzeugen ist vielfach belegt. Aber man hat Hinweise, daß sich bei vielen Arten bevorzugt nicht allzu ferne Verwandte miteinander fortpflanzen. Bekanntlich treten bei Inzucht eher als sonst genetische Schäden auf, weil mit höherer Wahrscheinlichkeit zwei gleiche defekte Gene zusammentreffen (von jedem Elternteil eines), die in einfacher Ausführung nichts ausmachen, weil immer noch ein normales Gen vorhanden ist (sofern der Defekt nicht dominant ist). Im anderen Fall, wenn sehr divergierendes Erbgut zusammenkommt, gehen unter Umständen wertvolle, seltene Genkombinationen verloren. Bateson und Shields postulierten eine optimale genetische Distanz, bei der all die Vor- und Nachteile weitgehend gegeneinander aufgewogen sind.

In jüngerer Zeit sind weitere Erklärungen hinzugekommen, wieso es überhaupt Verwandtenerkennung gibt. Bevor wir aber auf die evolutionären Ursachen davon näher eingehen, möchten wir zunächst darstellen, wie die Unterscheidung überhaupt geschieht.


Direkt oder indirekt

Es gibt dafür im Prinzip zwei Möglichkeiten: Tiere – oder Pflanzen – können sich entweder an individuellen Merkmalen orientieren, oder sie benutzen einen anderen Anhaltspunkt wie Ort oder Zeit. Die erste Weise nennen wir direktes, die zweite indirektes Erkennen.

Häufig kombinieren Organismen beide Methoden. Uferschwalben (Riparia riparia; Bild 1) beispielsweise brüten in Kolonien in Steilwänden und legen ihre Eier in tiefe, waagrecht in den Sand gegrabene Röhren. John L. Hoogland von der Universität von Maryland in Baltimore und einer von uns (Sherman) entdeckten, daß ein Elternpaar jedes Küken in seiner Höhle füttert, auch wenn man fremde dazusetzt. Offenbar richtet es sich einfach danach, daß es selbst diese Röhre angelegt hat. Normalerweise trifft es dort nur eigene Junge an, denn diese werden erst mit drei Wochen flügge. Später genügt das Kriterium allerdings nicht mehr, denn nach dem Ausfliegen mischen sich die Jungschwalben verschiedener Bruten gehörig. Nun hören die Eltern auf die Rufe, wie Michael D. Beecher und seine Kollegen von der Universität des Bundesstaates Washington in Seattle nachwiesen. Die neue Erkennungsweise etabliert sich, bevor die Jungvögel das Nest verlassen.

Wissenschaftlich zweckmäßig ist es, die zugrundeliegenden Mechanismen getrennt nach drei Maßgaben zu betrachten: daß ein Erkennungssignal vom Umfeld oder vom zu unterscheidenden Organismus ausgeht, daß der Empfänger es wahrnimmt und schließlich, daß er mit einer angemessenen Handlung darauf reagieren muß. Direkte Unterscheidung, bei der ein Artgenosse das Erkennungssignal selbst trägt oder abgibt, wird wahrscheinlich in Gruppen sozialer Tiere genutzt, bei denen verwandte und andere Individuen oft zusammen anzutreffen sind. Hier fasziniert das komplexe Zusammenspiel von Faktoren besonders.

Als ererbtes Erkennungsmerkmal ist jedes körperliche Zeichen möglich, das zuverlässig mit Verwandtschaft korreliert. Die Art des Signals kann je nach biologischer Spezies sehr verschieden sein. Bei ausgesprochenen Augentieren wie den Primaten beispielsweise ist es oft optischer Natur. Tiere dagegen, die ihre Geschlechtspartner in der Dunkelheit über einige Entfernung anlocken, wie Frösche, verwenden häufig akustische Signale. Andere wiederum verlegen sich auf chemische Zeichen, also etwa Körpergerüche oder bestimmte Ausscheidungen.

Gerade die chemischen Signale übermitteln im allgemeinen Informationen sehr genau bei vergleichsweise wenig Energieaufwand (dagegen erfordert die Erzeugung von Lauten einiges an Kraft und Energie). Zur Kennzeichnung bedarf es oft lediglich einiger weniger Moleküle, die im Stoffwechsel ohnehin täglich anfallen. Einige Wissenschaftler spekulieren, daß bei dieser speziellen Erkennungsform unter Umständen das Immunsystem mitwirkt und daß seine spezifischen sehr feinen Mechanismen zur Unterscheidung zwischen körpereigenen und fremden Molekülen für die Verwandtenerkennung übernommen worden sein könnten.

Auch die Abkunft der direkten Erkennungszeichen ist verschieden. Manche sind ererbt, andere erworben, und oft mischt sich beides. Die Sternascidie (Botryllus schlosseri), eine Seescheide, also ein primitives Chordatier, das im Meer festsitzende Kolonien bildet und nicht einmal ein Gehirn hat, erkennt Verwandte an genetisch bedingten Eigenschaften. Demnach ist dazu nicht einmal geistige Komplexität vonnöten.

Die Larven der Seescheiden schweben im Plankton. Später heften die Tiere sich auf hartem Untergrund an. Durch Knospung, eine Form ungeschlechtlicher Vermehrung, entsteht eine zusammenhängende Kolonie aus strukturell und genetisch identischen Einzelwesen. Sie sind miteinander verbunden, stehen im Stoffaustausch und agieren gemeinsam wie eine Art Superorganismus. Es kommt vor, daß benachbarte Kolonien zusammenzuwachsen trachten (Bild 2). Sich mit anderen zu vereinen scheint günstig zu sein, denn größere Gebilde haben bessere Überlebenschancen. Wie Richard K. Grosberg und James F. Quinn von der Universität von Kalifornien in Davis entdeckten, gesellen sich die Larven, wenn sie sich niederlassen, zu ihnen genetisch gleichenden Artgenossen; und mit solchen verschmelzen die Tiere dann auch. Versuchen sie das aber bei einer nicht verwandten Kolonie, werden sie mit Giftstoffen abgewehrt.

Die beiden Wissenschaftler haben dann den chromosomalen Abschnitt lokalisiert, der dieses Unterscheidungsvermögen offenbar kontrolliert. Es handelt sich um den Histokompatibilitätskomplex, der für Moleküle codiert, die bei der Immunerkennung mitwirken, und zwar speziell bei der Unterscheidung zwischen selbst und fremd. Grosberg und Quinn erkannten, daß die Seescheiden-Larven sich bei Artgenossen mit gleichem Allel in dieser Gen-Region festsetzen. Auch als die Forscher Individuen mit vertauschtem Allel züchteten, richteten die Larven sich nach der Allel-Sorte: Sie bevorzugten nun ansonsten mit ihnen nicht verwandte Tiere, die aber in der betreffenden Region die gleiche genetische Version aufwiesen, vor an sich mit ihnen verwandten Tieren, deren Gen jetzt abweichend war.

Eine solche Verwechslung wird in der Natur kaum vorkommen. Aus noch nicht völlig geklärten Gründen gibt es für verschiedene Genorte des Komplexes bei Tieren innerhalb einer Art so viele Allele, daß eine genau gleiche Kombination praktisch nur von einem nahen gemeinsamen Vorfahren stammen kann. Das Immunsystem eines Kolonie-Organismus dürfte demnach wohl nicht fehlgehen, wenn es beim beginnenden Übergriff eines Nachbarn als Kriterium für verwandt oder fremd diese Ähnlichkeit bewertet.


Unerwartete immunologische Funktionen

Sehr viel höhere Tiere, und zwar Hausmäuse, erkennen Verwandte letztlich irgendwie am Histokompatibilitätskomplex, der den Körpergeruch zu prägen scheint. Die Genregion ist wiederum – wie generell bei Säugetieren – hoch variabel und nur unter Familienmitgliedern mehr oder weniger identisch. Wer gleich riecht, ist somit in aller Regel nah verwandt. Wie C. Jo Manning von der Universität von Nebraska in Lincoln sowie Wayne K. Potts und Edward K. Wakeland von der Universität von Florida in Gainesville feststellen, bevorzugen Mäuseweibchen bei der Paarung anders riechende Männchen, hingegen bei der Jungenaufzucht in Gemeinschaftsnestern als Nistgenossinnen Weibchen, die ihnen geruchlich ähneln. Durch diese Präferenzen vermeiden sie Inzucht und helfen den eigenen Schwestern mit deren Nachwuchs – zum gegenseitigen Vorteil.

Zu den Tieren, deren körperliche Kennzeichnung aus der Umwelt stammt, gehören soziale Faltenwespen (auch Papierwespen genannt). Einer von uns (Pfennig) hat das an verschiedenen Arten, speziell an Polistes fuscatus, untersucht. Diese häufige Feldwespe baut offene Nester aus hauchdünnen Lagen von Pflanzenfasern. Gewöhnlich besteht eine Kolonie aus einer Königin und ihren Töchtern, den Arbeiterinnen.

Es ist wichtig, daß eine solche Familie streng kontrolliert, wer sich im Nest aufhalten darf. Immer wieder tauchen an solchen Bauten fremde Wespen auf. Das können Verwandte sein, deren eigene Behausung Nesträubern, etwa Vögeln, zum Opfer fiel. Mitunter sind die Eindringlinge allerdings selbst auf Raub aus: Sie suchen Eier zu stehlen, mit denen sie eigene Larven füttern. Diese Tiere sind für die Kolonie eine Gefahr und müssen vertrieben werden, die anderen können, wenn man sie hereinläßt, bei der Brutpflege helfen.

Papierwespen richten sich dazu nach dem Geruch. Pfennig, George J. Gamboa von der Oakland University in Rochester (Michigan) sowie Hudson K. Reeve und Jane Shellman-Reeve von der Cornell University in Ithaca (Bundesstaat New York) fanden heraus, daß die Mitglieder einer Kolonie einen gemeinsamen Nestgeruch annehmen. Die Duftstoffe gelangen in die Epicuticula, gewissermaßen die äußere Hautschicht, bevor diese nach der letzten Häutung aushärtet. Wie Karl E. Espelie und seine Kollegen von der Universität von Georgia in Athens feststellten, sind es ursprünglich bestimmte aromatische Kohlenwasserstoffe, die einerseits aus den Pflanzenfasern des Nistmaterials stammen, andererseits aus von den Wespen beim Bauen abgesonderten Sekreten. Die Pflanzenmischung für jedes Nest ist einzigartig. Sie bietet deswegen bessere Gewähr für Unverwechselbarkeit als eine erbliche Erkennungsmarke, denn selbst Familienmitglieder sind aufgrund der Umverteilung und Neusortierung des Genmaterials bei der Fortpflanzung einander zwar ähnlich, aber nicht völlig gleich.

Fehler sind in beiden Fällen möglich. Ein Tier mag etwa versehentlich nicht verwandten Artgenossen beistehen, die in einem – zum Beispiel geruchlich – gleichen Umfeld leben und die es deswegen verwechselt; diese profitieren davon, ohne allerdings die Leistung zu erwidern, und gewinnen somit vielleicht in der Population die Oberhand. Und auch genetisch determinierte Merkmale bieten keine generelle Sicherheit vor Fehlern. Möglicherweise tragen Fremde dennoch das korrekte Allel für die Erkennungsmarke und schleichen sich damit ein – und verschaffen so auch ihren übrigen Allelen einen Vorteil. Sich allein nach genetischen Zeichen zu richten ist auch deswegen nicht unbedenklich, weil mitunter vielleicht Verwandte das entscheidende Allel zufällig nicht geerbt haben.

Wie leicht derartige Irrtümer geschehen, hängt im Einzelfall von den genetischen wie von den Umweltverhältnissen ab. Bei Seescheiden oder Mäusen ist die Gefahr einer gleichartigen immunologischen Signatur bei Nichtfamilienmitgliedern aus den genannten Gründen sehr gering. Zudem bietet sich für Lebewesen wie Seescheiden, deren Kolonien nebeneinander in ziemlich monotonem Milieu wachsen, die genetisch determinierte Erkennung geradezu an. Für Organismen wie soziale Wespen, deren Umwelt abwechslungsreicher ist, sind umweltgeprägte Körpermarken verläßlicher.

Die Kontrollmechanismen

Wie geschieht nun die Identifikation? Nach allem, was wir darüber wissen, lernen die Organismen dies erst. Sogar das Immunsystem muß ja erst lernen, was körpereigen ist (Spektrum der Wissenschaft, Januar 1992, Seite 36); durch diese Schulung wird verhindert, daß ein Lebewesen sich nicht selbst zerstört.

In unserem Falle lernen die Organismen an sich selbst, an ihren Verwandten oder von ihrer Umwelt. Sie entwickeln gewissermaßen eine Schablone, vergleichbar den eingeprägten Mustern, an denen Singvögel sich mutmaßlich beim Gesangslernen und -erkennen orientieren. Das findet meist frühzeitig im Leben statt, solange die Wahrscheinlichkeit, daß sie inmitten von engen Verwandten leben, noch recht groß ist. Dieses Gedächtnis ist zugleich sehr fest: Schließlich muß es ein Leben lang funktionieren. Viele Organismen frischen es allerdings von Zeit zu Zeit auf, so daß sie ihre Verwandten auch dann noch erkennen, wenn das Abzeichen sich mit dem Älterwerden wandelt.

Bei den Papierwespen ist die Rolle der Umwelt eindrucksvoll – ohne Nest scheinen sie keine Unterscheidungskriterien zu entwickeln. Holt man sie nämlich frühzeitig aus ihrem heimatlichen Bau, diskriminieren sie später nicht zwischen Freund und Feind; es ist dabei ohne Belang, ob sie weiterhin mit Koloniemitgliedern zusammenleben oder nicht. Hingegen kann man sie dazu bringen, ausschließlich fremde Wespen zu tolerieren, indem man sie mit deren Nest vertraut macht. Das bedeutet, diese Wespen erlernen die chemischen Signale, an denen sie ihre Verwandten erkennen, allein im und durch den angestammten Bau.

Im Gegensatz dazu können Honigbienen (Apis mellifera) sich Merkmale von Nestgenossinnen einprägen und zusätzlich auch eigene. Wahrscheinlich verhalten sie sich schon deshalb anders, weil die Wespenköniginnen vorwiegend nur von einem Männchen befruchtet werden, die Bienenköniginnen hingegen oft von mehr als einem Dutzend. Die Arbeiterinnen sind daher im einen Fall fast alle Vollschwestern, im anderen leben im Stock auch zahlreiche Halbschwestern. Sinnvollerweise müßten Honigbienen-Arbeiterinnen zwischen beiden unterscheiden können, und das kann an sich nur sein, wenn sie irgendwelche vom Vater stammenden Merkmale an sich selbst und an anderen erkennen (die von der Mutter sind bei ihnen allen gleich). Richard Dawkins von der Universität Oxford nennt dies salopp den "Achselhöhlen-Effekt".

Isoliert aufgezogene Bienen, so zeigten Wayne M. Getz und Katherine Smith von der Universität von Kalifornien in Berkeley, können sich offenbar ihren eigenen Geruch einprägen: Sie bevorzugen im Test Vollschwestern (die gleich riechen dürften) gegenüber Halbschwestern mit anderem Vater (deren Ausdünstungen ein wenig anders sein müßten). Ungeklärt ist allerdings, ob Honigbienen im voll besetzten Stock, wo sie selbst immerfort vielfach parfümiert werden und von diversen Gerüchen umgeben sind, auf diese genetische Komponente ihres Eigengeruchs überhaupt achten.

Nach der Identifizierung muß der Kontrolleur entscheiden, was nun zu tun ist. Dies hängt jeweils von den Umständen ab. Beispielsweise sind die Arbeiterinnen der Papierwespen gegen fremde Nesteindringlinge besonders angriffslustig – diese könnten Eier stehlen –, aber weniger aggressiv, wenn sie woanders auf dieselben Tiere treffen.

Reeve versucht solche Toleranz-Gradienten mit einem Modell zu erklären: Es gibt einen kritischen Wert dafür, wie gut die Erkennungsschablone des Kontrolleurs auf die Zeichen des Kontrollierten passen muß; dieser Wert richtet sich danach, wie oft man unter bestimmten Umständen auf Verwandte und relativ dazu auf Fremde trifft und wieviel es in einer Situation kostet, Nichtverwandte abzuweisen beziehungsweise zu dulden.

Mit Hilfe dieses Modells lassen sich bestimmte Unterscheidungsfehler erklären. So beobachteten Anne B. Clark von der Staatsuniversität von New York in Binghamton und David F. Westneat Jr. von der Universität von Kentucky in Lexington, daß die Männchen des im östlichen Nord- und in Mittelamerika heimischen Rotschulterstärlings (Agelaius phoeniceus; Bild 4) alle Küken in ihrem Nest füttern, obwohl etwa jedes vierte nicht ihr eigenes ist: Die Weibchen paaren sich nämlich mit mehr als einem Männchen. Vermutlich ist es im Sinne der Reproduktion für den Vater dennoch lohnender, alle Küken in seinem Nest unbesehen zu versorgen – was er an andere Junge verschwendet, kostet ihn im Verhältnis nicht allzuviel –, statt zu riskieren, daß ein eigenes Küken darbt oder verhungert.


Kannibalische Verwandtschaft

Wir kommen nun zurück zur Evolution der Verwandtenerkennung. Deren Funktion offenbart sich drastisch bei Organismen, die Artgenossen fressen. Einige Einzeller, Rädertierchen, Fadenwürmer und Larven bestimmter Amphibien kommen in der Natur in zwei Formen vor: als Kannibalen und als Allesfresser. Zu welchem Typ ein Tier sich entwickelt, hängt hauptsächlich von der frühen Umwelt ab, aber selbst innerhalb einer Geschwistergruppe ist beides möglich.

Dieser Kannibalismus führt uns zur Theorie der Gesamteignung zurück. Demzufolge sollten Tiere, die Artgenossen fressen, Verwandte verschonen, denn sie würden durch solches Verhalten indirekt nur ihrer eigenen Fitness schaden. Ein Clan, dessen Mitglieder sich teilweise gegenseitig zerfleischen, hätte vermutlich nicht lange Bestand (Bild 3).

Diese These wollten wir experimentell prüfen. Wir wählten einen nordamerikanischen Krötenfrosch, den Flachland-Schaufelfuß (Scaphiopus bombifrons). Er lebt in der Wüste und laicht in Regentümpeln ab, die meist schnell wieder austrocknen. Die Kaulquappen müssen deswegen sehr rasch heranwachsen.

Anfangs fressen alle hauptsächlich Algen und andere aufgewirbelte Schwebstoffe. Doch kommt es vor, daß eine der Larven plötzlich einen Krebs oder eine andere Kaulquappe verschlingt. Das kann den Anstoß für eine Reihe von Veränderungen im Wachstum des Tieres geben. So wandeln sich nicht nur Körpergröße und -form und die Kaumuskulatur, sondern auch der Appetit: Es frißt nur noch andere Tiere, auch Artgenossen.

Ob es dabei die eigenen Geschwister verschont oder nicht, hängt davon ab, ob ihm das Verhalten im evolutiven Sinne letztlich mehr schadet oder mehr nutzt. Hierbei gehen mehrere Variablen ein: der eigene Entwicklungsstand und der Hunger.

Anders als ihre nichträuberischen Geschwister, die weitgehend im Schwarm zusammenbleiben, schließen die Kannibalen sich meist fremden Verbänden an. Bevor sie ein Tier hinunterschlingen, knabbern sie es wie als Geschmackstest ein wenig an, und falls es ein Geschwister war, lassen sie es entwischen – aber nur, wenn sie nicht ziemlich hungrig sind. Offenbar zählt im Ernstfall das eigene Überleben mehr. (Schließlich ist auch genetisch letztlich jeder sich selbst der nächste, wie schon Hamilton aufwies.)

Auch der in Nordamerika heimische Tigerquerzahnmolch (Ambystoma tigrinum) tritt in zwei Typen auf: Tiere mit kleinem Kopf, die tierische wie pflanzliche Nahrung aufnehmen, fressen hauptsächlich wirbellose Tiere; solche mit großem Kopf sind rein räuberisch und vertilgen vor allem andere Molche. Die Larven sind zunächst Allesfresser, und sie bleiben es, wenn sie in der Geschwistergruppe aufwachsen. Leben sie aber unter nicht verwandten Kaulquappen, verwandeln sie sich oft in Kannibalen. Daß sie im Herkunftsverband die Veränderung nicht durchmachen, mindert die Gefahr, Verwandte zu schädigen. Aber selbst die Kannibalen, so fanden wir zusammen mit James P. Collins von der Staatsuniversität von Arizona in Tempe heraus, fressen Geschwister nicht, wenn kleinere, nur weitläufig verwandte Kaulquappen vorhanden sind. Sie erkennen dies offenbar geruchlich, denn als wir den Geruchssinn vorübergehend ausschalteten, verschlangen sie ihre Artgenossen wahllos.

Das Beispiel der Tigerquerzahnmolche läßt – neben weiteren – außerdem vermuten, daß die Steigerung der Gesamtfitness nicht das einzige Kriterium sein muß, weshalb die Verwandtenerkennung evolviert ist. Mitunter könnten noch andere Gründe existieren. Wie nämlich Pfennig, sein Mitarbeiter Michael Loeb und Collins herausfanden, sind die Kaulquappen in ihrer natürlichen Umwelt durch ein tödliches Bakterium bedroht. Besonders die Kannibalen unter ihnen infizieren sich leicht damit, wenn sie kranke Artgenossen fressen. Möglicherweise sind bei Kannibalismus solche Tiere von der natürlichen Se- lektion bevorteilt, die es vermeiden, Verwandte zu vertilgen. Pathogene Keime mögen zwischen Individuen mit ähnlichem Immunsystem besonders leicht übertragbar sein.

Dieses Beispiel zeigt, wie wenig man im Grunde über die Verwandtenerkennung, deren Ursachen, Mechanismen und Auswirkungen weiß. Möglicherweise reichen die herkömmlichen Erklärungsmodelle noch nicht aus. Wieso konnten einerseits Nepotismus, andererseits Kannibalismus innerhalb der eigenen Familie entstehen? Wie die Evolution solch gegensätzlicher Interaktionsmuster zwischen nah verwandten Artgenossen zu erklären ist, muß künftige Forschung erbringen. Ein anderes vielversprechendes Feld ist der offensichtliche Zusammenhang mit dem Immunsystem. Diese Erkenntnisse sind relativ neu und noch wenig detailliert.

Nicht zuletzt können solche Untersuchungen praktischen Wert haben – so für ökologische Eingriffe oder für die Pflanzen- und Tierzucht. Mary V. Price und Nickolas M. Waser von der Universität von Kalifornien in Riverside entdeckten, daß Berg-Rittersporn (Delphinium nelsonii; Bild 1) Pollen von verwandten Individuen erkennt. Und wie Stephen J. Tonsor von der Staatsuniversität von Michigan und Mary F. Wilson vom Forstwissenschaftlichen Laboratorium in Juneau (Alaska) herausgefunden haben, wachsen manche Pflanzen in der Kultur in einem Gefäß mit Voll- oder Halbgeschwistern schneller als gemeinsam mit anderen artgleichen Sprößlingen (Bild 1). Dies gilt etwa für die Kermesbeere (Phytolacca americana) und den Spitz-wegerich (Plantago lanceolata).

Seit mehr als einem halben Jahrhundert beschäftigt die Wissenschaft sich mit der Verwandtenerkennung, und sie erkannte das Phänomen bei einer Vielzahl von Pflanzen und Tieren. Die vielen Zusammenhänge, die darüber inzwischen herausgefunden wurden, lassen bereits die wichtige Funktion dieser Erscheinung erahnen.

Literaturhinweise

- The Evolution of Conspecific Acceptance Thresholds. Von Hudson K. Reeve in: American Naturalist, Band 133, Heft 3, Seiten 407 bis 435, März 1989.

– Kin Recognition. Herausgegeben von Peter G. Hepper. Cambridge University Press, 1991.

– Communal Nesting Patterns in Mice Implicate MHC Gens in Kin Recognition. Von C. Jo Manning, Edward K. Wakeland und Wayne K. Potts in: Nature, Band 360, Heft 6404, Seiten 581 bis 583, 1. Dezember 1992.

– Kin Recognition and Cannibalism in Polyphenic Salamanders. Von David W. Pfennig, Paul W. Sherman und James P. Collins in: Behavioral Ecology, Band 5, Heft 2, Seiten 225 bis 232, Sommer 1994.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 8 / 1995, Seite 60
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH

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