Ludwig-Maximilians-Universität München
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Populationsgenetik

Lernen in der neuen Lebenswelt

München, 01.06.2016

Biologen zeigen an der Populationsgeschichte der Schwertwale die komplexen Wechselwirkungen zwischen sozialer Evolution, Umweltanpassung und genetischer Entwicklung.

Foto: schaef / fotolia.com

Schwertwale sind die größten Wale aus der Familie der Delfine und bevölkern nahezu alle Weltmeere von der Arktis bis hin zu den antarktischen Gewässern. Was man angesichts der alten Bezeichnung Killerwale allerdings kaum annehmen mag: Die Tiere leben in komplexen Verbänden und zeigen überhaupt ein ausgeprägtes Sozialverhalten. Wissenschaftler um Professor Jochen Wolf, seit Kurzem Inhaber des Lehrstuhls für Evolutionsbiologie an der LMU, haben nun untersucht, wie sich die Art Orcinus orca im Lauf der Entwicklungsgeschichte in eine ganze Reihe von Ökotypen auffächerte, die sich mitunter deutlich in Körperbau, Verhalten und anhand der bevorzugten Beutetiere unterscheiden, und wie dabei Erbgut, Umwelt und soziale Evolution zusammenspielten. Seine Ergebnisse präsentiert das internationale Team jetzt im Fachmagazin Nature Communications.

Für ihre Untersuchung haben die Wissenschaftler um Wolf, der derzeit auch noch Professor an der Universität Uppsala, Schweden, ist, das Erbgut von 50 Schwertwalen verschiedener Ökotypen komplett sequenziert und miteinander verglichen. Aus ihren Daten schließen sie, dass die Auffächerung (Radiation) kaum länger als 200.000 Jahre gedauert haben kann. Bei der Entstehung all dieser Varianten registrierten die Forscher sogenannte Bottleneck-Effekte, die bei der Absonderung einer kleineren Teilpopulation die genetische Variationsbreite verkleinern. Diese Verschiebung beschleunigt genetische Diversifikation und bietet bei fortdauernder, möglicherweise auch durch soziale Kohäsion bedingter Isolation die Grundlage für spezifische Anpassungen an die lokale Umwelt. Die Analysen bestätigen, dass sich die Ökotypen genetisch an die neue Lebenswelt und die Freßgewohnheiten anpassen. So fanden die Wissenschaftler beispielsweise je nach Habitat unterschiedliche Genausstattungen für den Aufbau von Fettgewebe, die Regeneration der Haut oder den Aminosäure-Stoffwechsel.

Die Ökotypen reagierten flexibel auf die neuen Umweltbedingungen und konnten sich in ihren ökologischen Nischen rasch ausbreiten. Die Tiere entwickelten ausgefeilte, mitunter kollektive Jagdstrategien, das Leben in stabilen Verbänden begünstigte das soziale Lernen. Mit der perfekten Anpassung an die neue Umwelt änderten sich die natürlichen Selektionsbedingungen. Am Beispiel der Schwertwale lasse sich auf „genomischer Ebene“ nachvollziehen, folgern die Autoren, wie vielfältig Populationsgeschichte, ökologische Adaption, Evolution und Kulturentwicklung ineinandergreifen – vorausgesetzt, man fasst den Begriff „Kultur“ wie in der Evolutionsgenetik durchaus üblich recht weit: als Verhaltensanpassung durch über Generationen weitergegebenes soziales Lernen.
Nature Communications 2016