Rätsel der Evolution geknackt: warum Tierarten auf unterschiedliche Lebenszyklen setzen

Ein internationales Forscherteam ging der Frage nach, weshalb sich der Lebenszyklus von Tierarten deutlich voneinander unterscheidet. In einer aktuellen Studie erklären die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Muster, weshalb manche Tiere ein Larvenstadium durchlaufen und andere nicht.

Speziell ging es um die Frage, weshalb vor allem wirbellose Tiere während ihrer Individualentwicklung ein Larvenstadium durchmachen. Diese vielfältigen Larven verwandeln sich später in das erwachsene Tier. Hingegen entwickeln sich bei Wirbeltieren wie dem Menschen die Nachkommen direkt zu einer kleineren Version der Erwachsenen. Im Fokus der Untersuchung standen drei Arten von wirbellosen Meereswürmern, den sogenannten Anneliden. „Wir haben das Genom dieser drei Arten sequenziert und es mit über 600 Datensätzen von 60 weiteren Arten verglichen“, sagt Prof. Dr. Andreas Hejnol von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Der Zoologe und Evolutionsbiologe gehört zu den Autoren der Studie, die jetzt unter dem Titel „Annelid functional genomics reveal the origins of bilaterian life cycles“ im Journal „Nature“ veröffentlicht wurde. Beteiligt waren Forscher aus England, Wales, Japan, Norwegen und Deutschland.

Ein Faktor ist das Nahrungsangebot für den Embryo

Die Wissenschaftler unter Leitung eines Teams der Queen Mary University of London decken erstmals den Mechanismus auf, der erklärt, wie sich aus dem Embryo entweder eine Larve oder eine Miniaturversion des erwachsenen Tieres entwickelt. Wie Andreas Hejnol erläutert, hängt die „Entscheidung“ für oder gegen ein Larvenstadium davon ab, zu welchem Zeitpunkt die Gene für den Hinterleib bzw. Schwanz aktiviert werden. Geschieht das verspätet, entwickeln sich zunächst sogenannte „Kopflarven“, die sich selbstständig bewegen können, beispielsweise durch Flimmerhärchen. Im Gegensatz zu freischwimmenden Fischen oder Quallen profitieren sogenannte sessile Tiere vom Larvenstadium. Dazu gehören Röhrenwürmer und Muscheln wie Austern. Diese Tiere bewegen sich nur als Larven frei durchs Wasser und können so neue Lebensräume besiedeln. In geeigneter Umgebung angekommen, werden sie sesshaft (sessil), sie bleiben dann ortsgebunden. Prof. Hejnol sagt, vergleichbar seien die unterschiedlichen Strategien mit der Vermehrungspraxis von Pflanzen. Während manche Pflanzen ihre Samen in Früchten verstecken, die von Tieren weit verstreut werden können, setzen andere auf Sämlinge, die einfach herunterfallen und so in der direkten Umgebung der Mutter bleiben.

Neues Licht auf einen alten Gelehrtenstreit in der Zoologie geworfen

Die jetzt veröffentlichten Forschungsergebnisse werfen auch ein neues Licht auf einen Streit, der in der Zoologie seit mehr als 100 Jahren schwelt. Anerkannte Vertreter des Faches wie der in Jena lehrende Ernst Haeckel (1834-1919) hatten postuliert, das Larvenstadium sei ein frühes Prinzip der Evolution. In seinem biogenetischen Grundgesetz formulierte Haeckel die Annahme, jedes Lebewesen durchlaufe in seiner Embryonalentwicklung das Larvenstadium. „Wir können jetzt zeigen, wie einfach es ist, eine Larve zu bilden oder diese Bildung wieder abzuschalten“, sagt Andreas Hejnol. Dieses „Erfolgsrezept“ mache es sehr wahrscheinlich, dass die Entwicklung von Larven mehrfach unabhängig voneinander im Laufe der Evolution entstanden ist. Die auf Ernst Haeckel zurückgehende Theorie ist durch die neuen Erkenntnisse widerlegt.