Keineswegs nur kleine Fische

News: Keineswegs nur kleine Fische

Seit mehr als hundert Jahren schwimmt ein kleiner Fisch ganz oben: Dank seiner streng reglementierten Balzzeremonie eroberte sich der Dreistachlige Stichling einen festen Platz in den Lehrbüchern der Verhaltenskunde. Und möglicherweise steckt noch mehr in ihm, denn nun macht er sogar Schlagzeilen als potenzieller Modellorganismus. Das unterschiedliche genetische Grundgerüst seiner nahen Verwandten könnte Forscher nun beispielhaft auf die Fährte locken, wie sich zahlreiche verschiedene Arten auf unserem Globus herauskristallisiert haben.

Ulrike Knoll

Aufgrund seines leuchtend roten Hochzeitskleides und seines traditionellen Balzrituals sticht der männliche Dreistachlige Stichling (Gasterosteus aculeatus) seit vielen Jahren den Verhaltensforschern buchstäblich ins Auge. Doch damit nicht genug, denn auch die Familie des kleinen Fisches weist in jüngster Vergangenheit einen höchst interessanten Stammbaum auf: Als sich vor etwa 15 000 Jahren das Ende der letzten Eiszeit ankündigte, brach mit diesen jähen Veränderungen für die Vorfahren des Stichlings eine "Blütezeit" an.

Erfolgreich eroberten sich die erstaunlich anpassungsfähigen Tiere vielfältige Nischen in den Seen und Wasserläufen, die aus den gewaltigen schmelzenden Gletschern in Nordamerika, Europa und Asien hervorgingen. Zunächst unscheinbare Veränderungen hinterließen ihre Spuren im Erbgut, manifestierten sich und führten letztlich zu neuen Arten. Doch da jene Ereignisse – gemessen an der Zeitskala der Erde – erst kürzlich stattfanden, ist theoretisch noch immer eine genetische Durchmischung möglich.

Mithilfe einer künstlichen Kreuzung von Vertretern zweier Stichlingsarten hofften Forscher um David Kingsley vom Howard Hughes Medical Institute nun jene genetischen Veränderungen im Bauplan aufzuspüren, die für die Evolution ausschlaggebend waren. Für ihre Studien wählten sie zwei Lebensformen aus, die im Priest Lake in British Columbia vorkommen, dort jedoch unterschiedliche Habitate besiedeln und sich auch hinsichtlich ihres Aussehens deutlich voneinander absetzen. So bevorzugt die eine Art den Seegrund in Ufernähe und zeichnet sich durch einen dickeren und weniger bewehrten Körper aus. Die andere Art ist hingegen hauptsächlich im offenen Wasser anzutreffen und ähnelt eher jenen Vorfahren mit großen Augen und einer längeren Schnauze, deren Nachkommen heute noch den offenen Ozean besiedeln.

Und tatsächlich entdeckten die Forscher zwei interessante Phänomene, als sie nach den genetischen Ursachen der unterschiedlich aufgebauten Stichlings-Skelette suchten. Erstens kontrollieren offensichtlich verschiedene Chromosomenregionen die Entwicklung der einzelnen Teile des Fischgerüstes – selbst wenn diese eng nebeneinander liegen. Wie Kingsley betont, ist ein derartiger Mechanismus durchaus sinnvoll, denn auf diese Weise können die Arten die Gestalt und die Größe von individuellen Skelettmerkmalen unabhängig verändern.

Zweitens entsprechen sich der längste Stachel auf dem Stichlingsrücken und der einzige Dorn auf der Bauchseite nicht nur in ihrer Länge, sondern sind auch in genetischer Hinsicht miteinander verknüpft: Sie sind auf einem einzigen Chromosomenabschnitt angeordnet. Indem dieselbe Genregion die beiden wehrhaften Skelettstrukturen ausbildet, gelingt es den Arten möglicherweise gezielt, nützliche Modifikationen von funktional verwandten Skelettmerkmalen zu steuern.

Doch die Forschungsergebnisse enthüllten nicht nur ein zugrundeliegendes flexibles genetisches System. Vielmehr kommt dem kleinen Stichling als Modellorganismus möglicherweise noch eine größere Bedeutung zu: Wenn es Forschern gelänge, die molekulare Basis von evolutionären Veränderungen im Detail zu identifizieren, könnte der kleine Fisch exemplarisch den Prozess der Artentstehung transparenter machen, spekuliert Kingsley.