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Evolution: Der Ring

Seit Darwin hat sich das Bild vom Stammbaum des Lebens fest etabliert. Doch wie sehen die Wurzeln dieses Baums aus?
Ring des LebensLaden...
Charles Darwin kam in seinem Werk über "Die Entstehung der Arten" – das zu Recht als Wendepunkt in der Geschichte der Biologie gilt – mit einer einzigen Abbildung aus: eine einfache Zeichnung, welche die Verzweigungen der Lebensformen schematisch darstellen sollte. Seitdem prägt das Bild vom Stammbaum des Lebens, bei dem neue Spezies aus einer Stammart hervorgehen, unsere Vorstellung über die Evolution. Wie sehen jedoch die Wurzeln dieses Baums aus? Darwins Schema verzichtet auf eine Darstellung, der Ursprung des Lebens verliert sich im Dunkel.

Darwin wusste noch nichts über Bakterien und deren Fähigkeiten, genetische Informationen weiterzugeben. Denn diese Organismen vererben nicht nur ihre Eigenschaften an die nachfolgenden Generationen, sondern sie können auch – über horizontalen Gentransfer – Teile ihres Erbguts untereinander austauschen. Ja, sie können sogar als Endosymbionten in anderen Organismen existieren und so neue Lebensformen schaffen.

Und wahrscheinlich, so vermuten Evolutionsbiologen, passierte genau das, als die Eukaryoten – zu der alle Organismen mit einem echten Zellkern wie Hefen, Gänseblümchen oder Menschen gehören – die Bühne des Lebens betraten: Nach der Endosymbiontentheorie entstanden eukaryotische Zellen aus dem Zusammenschluss mehrerer Prokaryoten, wie die bakteriellen kernlosen Zellen genannt werden. Doch welche Prokaryoten waren das?

Lebensraum der ArchaeaLaden...
Lebensraum der Archaea | Die urtümliche Gruppe der Archaea liebt extreme Lebensräume wie hier die heißen Quellen vom Yellowstone-Nationalpark.
Auf der Suche nach dem Ursprung greifen Evolutionsbiologen gerne auf Genvergleiche zurück. Bisher stützten sich diese Vergleiche jedoch nur auf eine Auswahl weniger Gene, und die hieraus konstruierten Stammbäume unterscheiden sich durchaus. Maria Rivera und James Lake von der Universität von Kalifornien in Los Angeles nutzen für ihre Analyse nun die inzwischen bekannten kompletten Genomsequenzen von dreißig Mikroorganismen. Darunter waren, als Vertreter der Eukaryota, die beiden Hefearten Saccharomyces cerevisiae und Schizosaccharomyces pombe sowie Prokaryoten aus den beiden großen Gruppen der Bacteria und der urtümlichen Archaea.

Als die Forscher die Daten verschiedener Arten durch den Computer jagten, spuckte dieser mehrere Vorschläge für Stammbäume aus. Je nachdem, welche Arten sie für die Berechnung herangezogen hatten, unterschieden sich jedoch diese Stammbäume – ein nur wenig befriedigendes Ergebnis.

Baum oder Ring?Laden...
Baum oder Ring? | Nach der herkömmlichen Vorstellungen verzweigte sich der Stammbaum des Lebens nach und nach in die beiden Gruppen der Prokaryoten, Bacteria und Archaea, sowie anschließend in die eukaryotischen Protisten, Pflanzen, Pilze und Tiere (oben).
Maria Rivera und James Lake gehen jedoch davon aus, dass sich zunächst Bakterien und Archaea in einer Art Ring ihr Erbgut untereinander austauschten, bevor hieraus die Gruppen der Eukaryota entstanden (unten).
Die vorgeschlagenen Stammbäume hatten allerdings den möglichen horizontalen Gentransfer noch nicht berücksichtigt. Rivera und Lake griffen daher zu einem Trick: Sie verknüpften die Basen der Stammbäume zu einem in sich geschlossenen Ring. Jetzt passte es; die genetischen Daten der Organismen ließen sich zu einem Schema kombinieren, das ihre Verwandtschaftverhältnisse sinnvoll widerspiegelte.

Die beiden Forscher konnten auf die Weise sogar die möglichen Stammeltern der Eukaryoten aufspüren. Nach ihrer Ansicht hat sich vor etwa zwei Milliarden Jahren ein ursprüngliches Proteobakterium mit einem Vertreter der Archaea zusammengetan, wobei letzteres aus der Gruppe der Crenarchaeota oder Eocyta stammt – Mikroorganismen, die sich bei Temperaturen über 70 Grad Celsius erst so richtig wohl fühlen.

Aus diesem Zusammenschluss entwickelte sich dann nach der Vorstellung der beiden Wissenschaftler die Fülle der eukaryotischen Organismen, die sich – nach dem gewohnten Bild des Stammbaums – in die Reiche der Protisten, Pflanzen, Pilze und Tiere weiter aufgliederten, während die Bacteria und Archaea eigene Wege gingen. Doch die Wurzel des Lebens wäre nach diesem Bild – ein Ring.
11.09.2004

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 11.09.2004

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