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Evolution: Zeitloses Schwimm-Outfit

Wenn die Natur zwei unterschiedliche Konzepte in einem Lebensraum ähnlichen Anforderungen unterwirft - dann wird wohl nur eines überleben. Oder beide werden sich am Ende ziemlich ähneln, ursprünglicher Verwandtschaftsgrad hin oder her.
Hai
Beide schwimmen und haben Flossen, von inniger Verwandtschaft kann aber kaum die Rede sein bei knöchrigen Tunfischen und knorpeligen Haien: Ihr letzter gemeinsamer Vorfahre paddelte in Ozeanen, die es so schon seit ewigen Zeiten nicht mehr gibt – vor rund 400 Millionen Jahren. Zu Zeiten also, als erste innovative Pioniere unter den Wirbeltieren überhaupt erst begannen darüber nachzudenken, es vielleicht einmal auf Dauer als Landlebewesen zu versuchen.

Tunfisch | Tunfisch
Jagen die entfernten Abkömmlinge jenes Urahnen, also etwa Tunfisch oder Weißhai, heutzutage in der blauen Tiefe der Ozeane an einem Taucher vorbei – und nimmt dieser sich Zeit und Kaltschnäuzigkeit für genauere Betrachtungen –, dann fallen Ähnlichkeiten in Stromlinien-Design und Schwimm-Motorik der Fischsorten allerdings weit mehr ins Auge als alle der im Laufe der Evolution angesammelten Bauplan-Unterschiede. Gut, beide Tiere sind einsame Jäger in den weiten Wüsteneien eher beutearmer Tiefgewässer, beide müssen daher über lange Strecken patrouillieren und dabei ausdauernd schnell und Energie sparend vorwärts kommen – wie sie dieses Kunststück aber fertigbringen, mussten beide unabhängig voneinander erfinden und perfektionieren.

Hai | Hai
Nutzen sie dabei womöglich ganz ähnliche Konstruktionstricks? Jeanine Donley und ihre Kollegen von der der Universität von Kalifornien in San Diego sowie der Universität Tübingen wollten es genauer wissen, filetierten den Bewegungsapparat des Mako-Hais (Isurus oxyrinchus) mit wissenschaftlicher Akribie und verglichen ihn mit dem der gut untersuchten Tunfische.

Auffällig war schon die Lage und Anordnung der Muskelpakete des Mako, zusammen mit dem großen weißen Filmstar ein Angehöriger der Makrelenhai-Familie. Wie bei Tunfischen ist die Muskulatur zentraler im Körperinneren und insgesamt weiter vorne gelagert als bei anderen, weniger ausdauernd und elegant schwimmenden Fischspezies. Der kompakte Frontantrieb ermöglicht unter anderem eine recht wirksame Speicherung der bei Muskelkontraktionen anfallenden Wärmeenergie – lokal werden die Tiere so zu energieeffizienten Warmblütern mit allen damit einhergehenden Stoffwechsel-Vorteilen. Die in den Muskeln generierte Kraft übertragen Tunfische wie Makrelenhaie mit langen Sehnen über ein gutes Stück heckwärts, wo sie dann ausschließlich in kraftvolle Schwanzflossen-Schläge umgesetzt werden kann. Gewöhnliche Fische bewegen stattdessen mit eher oberflächennahen Muskeln den gesamten Körper inklusive Wirbelsäule zur Fortbewegung wellenartig mit – unmittelbarer, aber insgesamt auch weniger effizient.

Computersimulationen, Filmaufnahmen von in Gegenstrombecken schwimmenden Haien und winzige, in die lebende Muskulatur eingebrachte Sonomikrometer-Sonden enthüllten weitere Kenngrößen des Mako-Flossenschlags – etwa eine charakteristisch wechselnde Kontraktion weißer, kraftvoll-explosiver sowie roter, ausdauernder Muskulaturpartien.

Alle experimentellen Beobachtungen erwiesen sich letztlich als erstaunlich tunfischanalog: Ganz offenbar, so Donley, entwickelten die kaum verwandten Makrelenhaie und Tunfische tatsächlich in gemeinsamer Anpassung an ihre Lebensanforderungen sehr ähnliche mechanische Prinzipien, die sie nun von all ihren näheren Verwandten deutlich unterscheiden – ein gelungenes Beispiel konvergenter Evolution. Sinnvolle Designideen setzen sich eben überall durch, wenn sie 400 Millionen Jahre reifen können.

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