Evolution: Aus zwei mach eins
Verkehrte Evolution: Zwei Bakterienarten schicken sich an, wieder zu einer einzigen Spezies zu verschmelzen. Für Biologen stellt sich damit die Frage: Was ist eigentlich eine Art?
© De Wood (Ausschnitt)
Jeder kennt die Stammbäume des Lebens aus seinem Biologie-Lehrbuch. Schon die Pioniere der Evolutionsbiologie, Charles Darwin und Ernst Haeckel, stellten im 19. Jahrhundert die Entwicklung der Arten als "Bäume" dar. All diese Darstellungen haben eines gemeinsam: Aus einem Stamm sprießen die Zweige – einmal getrennt, wachsen die Äste nicht wieder zusammen.
Britische Forscher rütteln jedoch an diesem scheinbar bewährten Konzept – so wie die Arbeitsgruppe von Martin Maiden von der Universität Oxford, die sich mit der Bakteriengattung Campylobacter beschäftigt. Die beiden Arten Campylobacter jejuni und Campylobacter coli – die einen unangenehmen Ruf als Verursacher der Magen-Darm-Grippe genießen – gehen schon seit Längerem evolutionär getrennte Wege. Sie teilen lediglich 86 Prozent ihres Erbguts, was sie als separate Arten ausweist. Ihre gemeinsame Stammlinien reicht vermutlich über 100 Millionen Jahren zurück.
Bekanntermaßen vermehren sich Bakterien schlicht durch Zellteilung – eine Vermischung des Erbguts wie bei Maus, Mensch und Co bleibt dabei aus. Ganz enthaltsam leben Bakterien allerdings nicht: Indem einzelne Zellen eine Brücke aus Zellplasma bilden, können sie genetisches Material vom einem Partner zum anderen schleusen. Dieser Gentaustausch über die so genannte Konjugation kann sogar zwischen unterschiedlichen Arten stattfinden; auch C. jejuni und C. coli sollten auf diese Weise gegenseitig ihr Erbgut aufgefrischt haben.
Doch die Genanalysen der Forscher zeigten ein differenziertes Bild: Als die Wissenschaftler das Erbgut tausender Zellen der beiden Campylobacter-Arten entziffert hatten, konnten sie die Genome fast immer einer der beiden Spezies zuordnen – Zwischenformen gab es kaum. Nur in elf Prozent der Sequenzen von C. coli traten einzelne Gene auf, die zu C. jejuni gehörten.
Nahezu alle importierten Gene erschienen unverändert – sie waren nicht mutiert. Gemischte Gene – so genannte Hybridallele – konnten die Biologen ebenfalls kaum nachweisen. Offenbar haben die Bakterien nach einer längeren Phase der Keuschheit erst vor kurzem wieder zueinander gefunden.
Wie ist das zu erklären? Die Wissenschaftler machen dafür den Menschen verantwortlich – genauer gesagt die Landwirtschaft. In der freien Natur beschränken sich die beiden Krankheitserreger auf jeweils einen Wirt: C. jejuni dominiert bei wilden Vögeln, C. coli bei Wildschweinen. Hier lebten sie getrennt voneinander, ein Genaustausch konnte nicht stattfinden.
Fatalerweise fühlen sich jedoch die beiden Krankheitserreger auch in Nutztieren wohl, vor allem in Hühnern und Rindern. Mit der Entwicklung der Landwirtschaft löste sich die Fortpflanzungsbarriere auf – in den Ställen der Menschen trafen sie sich wieder. Die britischen Biologen halten es für wahrscheinlich, dass die Unterschiede zwischen den beiden Spezies mit der Zeit verwischen werden. Durch den Austausch von immer mehr DNA-Schnipseln werden sie letztlich ununterscheidbar: Zwei Äste eines Stammbaumes wachsen wieder zusammen.
Damit zeigt sich, wie unscharf das biologische Artkonzept ist. Der deutsch-amerikanische Evolutionsbiologe Ernst Mayr (1904-2005) hatte einst die Art als Fortpflanzungsgemeinschaft definiert: Alle Individuen, die miteinander fruchtbare Nachkommen zeugen können, gehören zu einer Spezies. Diese Definition hat sich weit gehend bewährt, doch es ergibt sich ein Problem: Wie steht es mit den Lebewesen, die sich nicht sexuell fortpflanzen?
Somit erscheinen die Ergebnisse von Maiden und seinen Mitarbeitern vielleicht gar nicht so spektakulär. Möglicherweise wachsen hier gar nicht zwei Arten zusammen, sondern es ist einfach nur nicht sinnvoll, Bakterien in Arten einzuteilen.
Britische Forscher rütteln jedoch an diesem scheinbar bewährten Konzept – so wie die Arbeitsgruppe von Martin Maiden von der Universität Oxford, die sich mit der Bakteriengattung Campylobacter beschäftigt. Die beiden Arten Campylobacter jejuni und Campylobacter coli – die einen unangenehmen Ruf als Verursacher der Magen-Darm-Grippe genießen – gehen schon seit Längerem evolutionär getrennte Wege. Sie teilen lediglich 86 Prozent ihres Erbguts, was sie als separate Arten ausweist. Ihre gemeinsame Stammlinien reicht vermutlich über 100 Millionen Jahren zurück.
Bekanntermaßen vermehren sich Bakterien schlicht durch Zellteilung – eine Vermischung des Erbguts wie bei Maus, Mensch und Co bleibt dabei aus. Ganz enthaltsam leben Bakterien allerdings nicht: Indem einzelne Zellen eine Brücke aus Zellplasma bilden, können sie genetisches Material vom einem Partner zum anderen schleusen. Dieser Gentaustausch über die so genannte Konjugation kann sogar zwischen unterschiedlichen Arten stattfinden; auch C. jejuni und C. coli sollten auf diese Weise gegenseitig ihr Erbgut aufgefrischt haben.
Doch die Genanalysen der Forscher zeigten ein differenziertes Bild: Als die Wissenschaftler das Erbgut tausender Zellen der beiden Campylobacter-Arten entziffert hatten, konnten sie die Genome fast immer einer der beiden Spezies zuordnen – Zwischenformen gab es kaum. Nur in elf Prozent der Sequenzen von C. coli traten einzelne Gene auf, die zu C. jejuni gehörten.
Nahezu alle importierten Gene erschienen unverändert – sie waren nicht mutiert. Gemischte Gene – so genannte Hybridallele – konnten die Biologen ebenfalls kaum nachweisen. Offenbar haben die Bakterien nach einer längeren Phase der Keuschheit erst vor kurzem wieder zueinander gefunden.
Wie ist das zu erklären? Die Wissenschaftler machen dafür den Menschen verantwortlich – genauer gesagt die Landwirtschaft. In der freien Natur beschränken sich die beiden Krankheitserreger auf jeweils einen Wirt: C. jejuni dominiert bei wilden Vögeln, C. coli bei Wildschweinen. Hier lebten sie getrennt voneinander, ein Genaustausch konnte nicht stattfinden.
Fatalerweise fühlen sich jedoch die beiden Krankheitserreger auch in Nutztieren wohl, vor allem in Hühnern und Rindern. Mit der Entwicklung der Landwirtschaft löste sich die Fortpflanzungsbarriere auf – in den Ställen der Menschen trafen sie sich wieder. Die britischen Biologen halten es für wahrscheinlich, dass die Unterschiede zwischen den beiden Spezies mit der Zeit verwischen werden. Durch den Austausch von immer mehr DNA-Schnipseln werden sie letztlich ununterscheidbar: Zwei Äste eines Stammbaumes wachsen wieder zusammen.
Damit zeigt sich, wie unscharf das biologische Artkonzept ist. Der deutsch-amerikanische Evolutionsbiologe Ernst Mayr (1904-2005) hatte einst die Art als Fortpflanzungsgemeinschaft definiert: Alle Individuen, die miteinander fruchtbare Nachkommen zeugen können, gehören zu einer Spezies. Diese Definition hat sich weit gehend bewährt, doch es ergibt sich ein Problem: Wie steht es mit den Lebewesen, die sich nicht sexuell fortpflanzen?
Somit erscheinen die Ergebnisse von Maiden und seinen Mitarbeitern vielleicht gar nicht so spektakulär. Möglicherweise wachsen hier gar nicht zwei Arten zusammen, sondern es ist einfach nur nicht sinnvoll, Bakterien in Arten einzuteilen.
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