EIN FAHRPLAN FÜR DIE SCHNELLE EVOLUTION DER SPEZIES
Erkenntnisse aus Stichlingen liefern Vorhersagen darüber, wie sich Organismen schnell an neue Umgebungen anpassen können.
Gruppe Jones ; Erstellt von Sophia Jahns
Eine neue Studie, die in Science Advances veröffentlicht wurde, beschreibt die genomischen Veränderungen, die die rasche Evolution von Süßwasser-Stichlingen vorantreiben. Die Ergebnisse könnten Aufschluss darüber geben, welche genetischen Veränderungen dem Prozess der natürlichen Selektion bei anderen Arten zugrunde liegen könnten.
Süßwasser-Dreistachlige Stichlinge haben sich in Tausenden von Süßwasserseen der nördlichen Hemisphäre aus ihren marinen Vorfahren entwickelt. Dieser Prozess fand unabhängig voneinander in verschiedenen Seen statt und ist somit ein Paradebeispiel für parallele Evolution. Obwohl er ursprünglich vor über 12 000 Jahren stattfand, kann er heute wiederholt und untersucht werden. Bemerkenswerterweise entwickeln sich die Anpassungen an das Süßwasser innerhalb von nur wenigen Jahrzehnten, was den Wissenschaftlern die einzigartige Möglichkeit bietet, die Anpassung von Wirbeltieren in der Natur zu beobachten.
Ein internationales Forschungsteam, dem Forscher aus der Gruppe von Krishna Veeramah von der Stony Brook University in New York, der Gruppe von David Kingsley von der Stanford University in Kalifornien und der Gruppe von Felicity Jones vom Friedrich-Miescher-Laboratorium der Max-Planck-Gesellschaft in Tübingen angehören, setzte marine Stichlinge in neue Seen in Alaska aus und beobachtete, wie sie sich über mehrere Jahre an ihren neuen Lebensraum im Süßwasser anpassten. Anschließend sequenzierten sie das gesamte Genom dieser Stichlinge, während sich die Fische zu Süßwasserformen entwickelten. Die Forscher konnten Hunderte von zugrundeliegenden genomischen Veränderungen identifizieren, die die Grundlage für die schnelle Anpassung bilden.
EINBLICKE IN DIE EVOLUTIONÄREN MECHANISMEN IM LEBENSBAUM
"Durch die Untersuchung schneller Veränderungen der genetischen Variation über eine kleine Anzahl von Generationen bei Stichlingen haben wir die genomischen Merkmale identifiziert, die für eine schnelle Anpassung an neue Umgebungen wichtig sind. Wir zeigen, dass diese Merkmale genutzt werden können, um die genomische Position von Merkmalen vorherzusagen, die von der natürlichen Selektion bei anderen Arten im Stammbaum des Lebens begünstigt werden, wie z.B. bei Darwins Finken", sagt Felicity Jones, die an der Studie mitgearbeitet hat. "Diese Studie zeigt, dass genomische Mechanismen, die für die Anpassung des Stichlings wichtig sind, der Anpassung von Arten im Allgemeinen zugrunde liegen und diese beeinflussen."
Obwohl die Vorhersagbarkeit der Evolution keine exakte Wissenschaft ist, sind die Autoren der Meinung, dass ihr Verständnis der Stichlinge im Süßwasser wichtige Einblicke in die Genomik hinter der Evolution der Wirbeltiere und in die Art und Weise, wie die Evolution in Zukunft bei den verschiedenen Arten ablaufen könnte, liefert.
Kontakt:
Dr. Felicity Jones
Friedrich Miescher Laboratory
Max-Planck-Ring 9
72076 Tübingen
felicity.jones@tuebingen.mpg.de
Originale Veröffentlichung:
Garrett A. Roberts Kingman, Deven N. Vyas, Felicity C. Jones, Shannon D. Brady, Heidi I. Chen, Kerry Reid, Mark Milhaven, Thomas S. Bertino, Windsor E. Aguirre, David C. Heins, Frank A. von Hippel, Peter J. Park, Melanie Kirch,
Devin M. Absher, Richard M. Myers, Federica Di Palma, Michael A. Bell, David M. Kingsley, and Krishna R. Veeramah:
Predicting future from past: The genomic basis of recurrent and rapid stickleback evolution. Science Advances 18 Jun 2021:Vol. 7, no. 25, eabg5285, DOI: 10.1126/sciadv.abg5285