Die wirklich großen Fragen haben es meistens an sich, dass verschiedene Theorien miteinander wetteifern, Antworten darauf zu liefern. „Wetteifern“ deswegen, weil sie oftmals nach klarem Entweder-oder-Schema niemals unter einen Hut zu passen scheinen. Dabei haben große Fragen bisweilen noch eine andere Eigenschaft: Sie lassen mehrere Antworten nebeneinander zu.
Im letzten Heft hatten wir an dieser Stelle eine solche große Frage: Ist Evolution voraussagbar? Oder anders: Kommt die Evolution unter denselben Bedingungen stets auf dieselbe Weise zum selben Ergebnis (LJ 11/2015, S. 43)? Und wir präsentierten frische Einzelfall-Evidenz für die Antwort „Ja“: Eine ganze Reihe von Tieren – insbesondere gewisse Warane – waren im Laufe ihrer Entwicklung durch deckungsgleiche Mutationsmuster ihrer Na+/K+-Pumpen immun gegen das Hautgift eines bestimmten Frosches geworden, dem sie in ihrem Lebensraum immer wieder begegneten. Ein schönes Beispiel für die sogenannte konvergente Evolution, nach der dasselbe Problem tatsächlich mehrfach unabhängig voneinander – und damit voraussagbar – auf dieselbe Weise gelöst wird.
Okay – soweit, so gut: Jetzt kommt nochmals frische Einzelfall-Evidenz zur gleichen Frage, diesmal jedoch für eine andere Theorie – die sogenannte Kontingenztheorie. (Lassen wir an dieser Stelle mal beiseite, ob es sich hierbei tatsächlich um Theorien im strengen Sinne handelt – diese hier heißt jedenfalls so.) Grob zusammengefasst postuliert die Kontingenztheorie, dass die Evolution stets mehrere bis viele Lösungen für ein und dasselbe Problem findet – und dass nur der Zufall bestimmt, welche Lösung sich am Ende tatsächlich in der jeweiligen Linie durchsetzt. Womit sie natürlich in klarem Gegensatz zum Konzept der konvergenten Evolution steht.
Zäumen wir jetzt das Pferd von hinten auf: Nach dem Prinzip der konvergenten Evolution müssten dieselben evolutionären „Problemlösungen“ doch umso zwingender realisiert werden, je näher die verschiedenen Organismengruppen miteinander verwandt sind, oder? Entsprechend würde es umso stärker für die Kontingenztheorie sprechen, wenn sehr nah verwandte Populationen klar verschiedene Lösungen für dasselbe Problem gefunden hätten.
Für letzteren Fall präsentierten Frankfurter Forscher jetzt ein eindrucksvolles Beispiel. Hauptdarsteller ihrer Studie sind verschiedene Populationen des Atlantik-Kärpflings Poecilia mexicana. Innerhalb dieses Spezieskomplexes haben es die Vorfahren einiger Populationen geschafft, aus ihren Heimatflüssen in stark Schwefelwasserstoff (H2S)-haltige Nachbargewässer überzusiedeln. Dass ihnen das jeweils durch dieselben genetischen-biochemischen Umbauten gelang, schien auf der Hand zu liegen. Zumal die Schwefeltolerierer durchweg auch dieselben phänotypischen Veränderungen durchmachten, beispielsweise größere Köpfe.
Doch, Pustekuchen! Als die Frankfurter zwei Poecilia-Populationen aus verschiedenen Schwefel-Habitaten genauer ins Genom schauten, fanden sie, dass deren Vorfahren sich über völlig verschiedene Pfade molekularer Evolution an ihren Lebensraum angepasst hatten – und ihn entsprechend durch unterschiedliche biochemische Maßnahmen meisterten (Mol. Ecol. 24: 5446-59). Heißt also: Zwei Populationen mit praktisch identischen Genomen begegnen derselben Herausforderung zweimal erfolgreich durch zwei völlig verschiedene Anpassungsmaßnahmen.
Die Evolution scheint sich demnach viel weniger um „konvergent oder kontingent“ zu scheren, als die Evolutions- forscher es tun. Hauptsache, es funktioniert am Ende.
(P.S.: Konvergenz gibt‘s offenbar auch bei Laborjournal. Hans Zauner wählte unabhängig das gleiche Thema für sein LJ online-Editorial vom 12.11.2015.)