Seit Charles Darwin seine bahnbrechende Theorie der Evolution der Arten veröffentlichte, sind Biologen von den komplexen Mechanismen fasziniert, die die Evolution ermöglichen.

Können die Mechanismen, die für die Entwicklung einer Art über mehrere Generationen verantwortlich sind und als Mikroevolution bezeichnet werden, auch erklären, wie sich Arten über Zeiträume hinweg entwickeln, die sich über Tausende oder Millionen Generationen erstrecken und auch als Makroevolution bezeichnet werden?

Ein neuer Artikel, der gerade in veröffentlicht wurde Wissenschaftzeigt, dass die Fähigkeit von Populationen, sich über einige Generationen hinweg zu entwickeln und anzupassen, die sogenannte Evolvabilität, uns tatsächlich dabei hilft, zu verstehen, wie die Evolution auf viel längeren Zeitskalen funktioniert.

Durch die Zusammenstellung und Analyse riesiger Datensätze von heute existierenden Arten und Fossilien konnten die Forscher zeigen, dass die Evolutionsfähigkeit, die für die Mikroevolution vieler verschiedener Merkmale verantwortlich ist, das Ausmaß der Veränderungen vorhersagt, die zwischen Populationen und Arten beobachtet wurden, die vor bis zu einer Million Jahren getrennt wurden .

„Darwin schlug vor, dass sich Arten allmählich entwickeln, aber was wir herausgefunden haben, ist, dass sich diese (kurzfristige) Entwicklung nicht über die Zeit anhäuft, selbst wenn sich Populationen kurzfristig schnell entwickeln. Allerdings ist die Divergenz von Populationen und Arten im Durchschnitt vorbei.“ „Lange Zeiträume hängen immer noch von ihrer Fähigkeit ab, sich kurzfristig weiterzuentwickeln“, sagte Christophe Pélabon, Professor an der Biologieabteilung der NTNU und Hauptautor des Papiers.

Große Datensätze von Lebewesen und Fossilien

Die Fähigkeit, auf Selektion und Anpassung zu reagieren, die Evolutionsfähigkeit, hängt vom Ausmaß der vererbbaren (genetischen) Variation ab. Die Forscher führten ihre Analyse durch, indem sie zunächst einen umfangreichen Datensatz mit Messungen der Skalierbarkeit von Populationen und lebenden Arten aus öffentlich verfügbaren Informationen zusammenstellten. Anschließend verglichen sie die Evolutionsfähigkeit mit der Populations- und Artendivergenz für verschiedene Merkmale wie z [bird] Schnabelgröße, Anzahl der Nachkommen, [plant] Blütengröße und mehr.

Sie untersuchten auch Informationen aus 150 verschiedenen Fossilienlinien, bei denen andere Forscher Unterschiede in den morphologischen Merkmalen der Fossilien über Zeiträume von nur 10 Jahren bis hin zu 7,6 Millionen Jahren gemessen hatten.

Sie fanden heraus, dass Merkmale mit höherer Evolvierbarkeit zwischen vorhandenen Populationen und Arten stärker divergierten und dass Merkmale mit höherer Evolvierbarkeit sich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Fossilienproben eher voneinander unterschieden.

Umgekehrt verändern sich Merkmale, die sich kaum entwickelt haben oder kaum variieren, zwischen Populationen oder aufeinanderfolgenden Fossilienproben kaum.

Umweltschwankungen sind der Schlüssel

Merkmale mit größerer Evolutionsfähigkeit verändern sich schnell, weil sie schneller auf Umweltveränderungen reagieren können, sagte Pélabon.

Die Umwelt – Dinge wie die Temperatur, die Art der verfügbaren Nahrung oder andere Eigenschaften, die für das Überleben und die Fortpflanzung des Individuums wichtig sind – treibt evolutionäre Veränderungen voran, wenn Populationen versuchen, sich an ihre eigene Umgebung anzupassen. Typischerweise ändern sich die Umgebungen von Jahr zu Jahr oder von Jahrzehnt zu Jahrzehnt und schwanken um stabile Durchschnittswerte. Dadurch entstehen Schwankungen in der Selektionsrichtung.

Hochevolutionäre Merkmale können schnell auf diese Selektionsschwankungen reagieren und schwanken im Laufe der Zeit mit großer Amplitude. Merkmale, die sich wenig ändern, schwanken ebenfalls, jedoch langsamer und daher mit einer geringeren Amplitude.

„Populationen oder Arten, die geografisch weit voneinander entfernt sind, sind Umgebungen ausgesetzt, deren Schwankungen nicht synchronisiert sind. Daher weisen diese Populationen unterschiedliche Merkmalswerte auf, und die Größe dieses Unterschieds hängt von der Größe der Schwankung des Merkmals ab.“ daher der Evolvierbarkeit des Merkmals“, sagte Pélabon.

Folgen für die Artenvielfalt

Die Ergebnisse der Forscher deuten darauf hin, dass die Selektion und damit das Umfeld in der Vergangenheit relativ stabil waren. Mit dem Klimawandel bewegen sich die Dinge schnell und meist in eine Richtung. Dies kann sich stark auf Selektionsmuster und die Art und Weise auswirken, wie sich Arten an Umgebungen anpassen können, die noch schwanken, sich aber in der Nähe von Optima befinden, die selbst über Zeiträume von einigen Jahrzehnten nicht mehr stabil sind.

„Die Anzahl der Arten, die diesen Optima folgen und sich anpassen können, ist ungewiss, aber es wird höchstwahrscheinlich selbst kurzfristig Konsequenzen für die Artenvielfalt haben“, sagte er.