Riesige Evolutionsstudie zwingt uns zu einem Umdenken, wo sich die Artenarten der Erde entwickeln

In den letzten Monaten haben Biologen von Michigan bis Kalifornien Tag und Nacht Computersimulationen durchgeführt, um den größten evolutionären Stammbaum der Fische in der Geschichte des Feldes zusammenzustellen. Heute, etwa 30.000 Fischarten, werden die Ergebnisse in veröffentlicht Natur und sie stellen eine jahrzehntealte evolutionäre Annahme in Frage.

Biologen hatten schon lange ein geographisches Muster festgestellt, wenn es darum geht, wie sich Arten bilden. An warmen, tropischen Orten gibt es weitaus mehr Artenarten als bei kalten, kargen. "Der Unterschied in der Artenvielfalt von den Polen zu den Tropen ist eines der" großen Muster "in der Biologie", erklärt der Autor der Studie und der Zoologe der Universität von Michigan, Daniel Rabosky, Ph.D. in einer email an Inverse "Auch Nicht-Wissenschaftler wissen, dass die Tropen für ihre herausragende biologische Vielfalt bekannt sind."

Aber die neue Zeitung von Rabosky, die am Mittwoch veröffentlicht wurde, hat eine neue Sicht auf diese alte Theorie. Der riesige Fischstammbaum lässt vermuten, dass es sich tatsächlich um am kältesten Orte auf der Erde - nicht die tropischen -, die Brutstätten für neue Arten sind.

Die rote Königin läuft schneller, wenn es heiß ist

Versuche, die biologische Vielfalt der Tropen zu erklären, beruhten teilweise auf der Idee eines "Breitengradienten-Gradienten". Im Grunde bedeutet dies, dass es auf unserem Planeten in der Mitte einen heißen Brennpunkt für die Artenbildung gibt, der den Äquator überspannt. Dies liegt jedoch nicht daran, dass die Tropen ein großartiger Ort zum Leben sind.

Frühere Studien deuten darauf hin, dass die Interaktionen zwischen Parasiten, Raubtieren und anderen Überlebensbedrohungen in den Tropen stärker sind, was dazu führt, dass die natürliche Selektion doppelt so schnell wirkt, um all diesen Bedrohungen einen Schritt voraus zu sein, sagt Rabosky. Dies wiederum hat zu der Vielfalt tropischer Fischarten geführt, die wir alle kennen und lieben. Biologen, die konzeptuelle Analogien schon immer gemocht haben, vergleichen den Prozess gern mit einer Szene in Lewis Carrolls Szene Genauer betrachtet Wenn Alice zu einem Rennen gegen die Rote Königin herausgefordert wird:

"Ein langsames Land!" Sagte die Königin. „Nun, hier, Sie sehen, es dauert alles, was Sie tun können, um an der gleichen Stelle zu bleiben. Wenn du woanders hinkommen willst, musst du mindestens doppelt so schnell laufen! “

Aus dieser etwas exzentrischen Analogie entspringt die konventionelle Weisheit in der Evolutionsbiologie: Die rote Königin läuft schneller, wenn sie heiß ist. Bis jetzt, weil Raboskys Forschung all dies widerlegt.

Ein neues Modell für die Speziation

Nachdem Rabosky und sein Team den evolutionären Baum konstruiert und analysiert hatten, gelangten sie zu dem Schluss, dass Fische, die in polaren Gewässern leben, in den letzten Millionen Jahren tatsächlich zweimal so schnell neue Arten bildeten wie in tropischen Gewässern.

Wie hat dieses Team überzeugende Beweise gefunden, die Jahrhunderten der Evolutionstheorie widersprechen? Sie analysierten zunächst die verfügbaren DNA-Daten von rund 5.000 Fischarten und schätzten dann mithilfe anderer Platzierungsmethoden, wo die verbleibenden Fische in den Stammbaum passen sollten. Die Durchführung eines statistischen Analyseprogramms mit dem Namen BAMM für diesen „Stammbaum“ berechnete, wie schnell sich die Arten durch den Vergleich der Unterschiede in ihrer DNA voneinander unterschieden: Im Allgemeinen kann davon ausgegangen werden, dass je weniger DNA zwei Arten teilen, desto mehr Zeit ist vergangen, seit sie „auseinandergegangen sind ”Von einer einzelnen Spezies zu zwei verschiedenen.

"Dieser Baum ist viel größer als jede vorherige Studie über Fische", sagt Rabosky. „Es hat uns ermöglicht, die Geschwindigkeiten, mit denen sich Arten bilden, zu schätzen, viel genauer als in früheren Studien.“ Seine bahnbrechende Entdeckung hat jedoch einen Haken: Es gibt noch keine gute Erklärung dafür.

Rabosky und sein Team sind sich immer noch nicht ganz sicher, warum die Art der Artenbildung in den Polen höher ist. Er meint, es könnte sich auf die Idee auswirken, dass die harten polaren Bedingungen - wie Eiszeiten und dauerhafte Eisbedeckung - eine Reihe von Massensterben auslösten, die die Tür für neue Arten öffneten. Er nennt dies einen "Rebound-Effekt".

"Vielleicht löscht das Aussterben Arten in hohen Breiten schnell aus, aber neue Arten bilden sich, um diese ökologischen Nischen nicht zu lange zu füllen, nachdem sie durch das Aussterben entleert worden sind", erklärt er.

Obwohl die Arten in den Polen schneller divergierten als die in niedrigeren Breiten, war die Artenvielfalt in den tropischen Regionen noch größer insgesamt. Rabosky nennt dies "Artenreichtum", was bisher immer mit der Annahme erklärt wurde, dass Arten in den Tropen tendenziell schneller divergieren. Nun, Raboskys Ergebnisse stechen darin Löcher, aber es gibt keine robuste alternative Erklärung.

Für den Moment scheint es, als könnte die rote Königin schnell laufen, egal wie die Temperatur ist. Tatsächlich läuft sie sogar schneller, wenn es draußen kalt ist.