Iterative Evolution: Hat sich die Aldabra-Schiene zweimal entwickelt?

Kürzlich erregte ein anderer Bewohner die Aufmerksamkeit der Welt. Die Aldabra-Schiene ( Dryolimnas cuvieri aldabranus ) ist ein hühnergroßer Vogel, der ausschließlich auf dem Atoll zu finden ist. Es ist auch der einzige verbliebene Inselvogel im Indischen Ozean, der flugunfähig ist . Schwache Armmuskeln und asymmetrische Flugfedern halten den Vogel am Boden.

Doch seine Vorfahren konnten fliegen. Die Aldabra-Schiene entwickelte sich aus der Weißkehlschiene ( Dryolimnas cuvieri ), einem noch lebenden Vogel, der oft in den Himmel steigt. Weißkehlschienen bewohnen Madagaskar und die Nachbarinseln. Vor Tausenden von Jahren flogen einige dieser Vögel zum Aldabra-Atoll.

Damals wie heute waren große Raubtiere auf dem Atoll selten. Da die Bedrohung durch Raubtiere größtenteils verschwunden war, verloren die Nachkommen der Vögel allmählich die Fähigkeit zu fliegen. Dasselbe geschah mit dem Dodo , einem anderen inselbewohnenden Vogel, dessen Vorfahren die Flucht aufgaben .

Fliegen ist eine energiereiche Aktivität. Wenn es nicht nötig ist, von Raubtieren wegzufliegen - und Sie können Nahrung bekommen, indem Sie einfach herumlaufen - warum sollten Sie die Energie verschwenden? Auf dem Aldabra-Atoll wurde der Flug für das kurzfristige Überleben unnötig. So hat die isolierte Eisenbahnpopulation über viele Generationen hinweg die völlig flugunfähigen Vögel hervorgebracht, die wir heute kennen.

Aber warte! Es stellt sich heraus, dass es eine erstaunliche Wendung in der Handlung gibt. Anscheinend ist die gerade beschriebene Abfolge von Ereignissen mehr als einmal passiert. Eine Studie aus dem Jahr 2019 legt nahe, dass geflogene, kolonisierende Schienen nach Aldabra kamen und bei zwei verschiedenen Gelegenheiten eine nicht fliegende Unterart zeugten . Es ist, als ob die natürliche Selektion auf die Schaltfläche "Zurücksetzen" klickt.

Wissenschaftler nennen das Phänomen iterative Evolution. Heute werden wir erklären, was dieser Prozess beinhaltet - und was nicht.

Die Rede von einem Atoll

Die Biologen Julian P. Hume und David Martill von der University of Portsmouth haben gemeinsam die bahnbrechende neue Studie verfasst , die am 8. Mai 2019 im Zoological Journal der Linnaean Society veröffentlicht wurde.

Seit der Veröffentlichung ihres Papiers hat die Arbeit von Hume und Martill viel Berichterstattung in der Presse gefunden. Leider wurden ihre Ergebnisse weitgehend falsch interpretiert. Um einige Medien davon zu hören, ist die moderne Aldabra-Schiene irgendwie ausgestorben und hat sich dann von den Toten auferweckt. Das ist nicht passiert . Und so funktioniert iterative Evolution nicht.

Fotografen lieben das Aldabra Atoll wegen seiner sonnigen Strände und der blauen Lagune. Wenn Sie Paläontologe sind, haben die Inseln eine weitere Attraktion: einen reichhaltigen Fossilienbestand , der Hunderttausende von Jahren zurückreicht.

Auf der Ile Picard, der westlichsten Insel, hat eine Ausgrabungsstätte ein Paar versteinerter Armknochen aus prähistorischen Schienen hervorgebracht. Geologische Hinweise sagen uns, dass die Knochen mehr als 136.000 Jahre alt sind.

Es sieht so aus, als hätten die toten Vögel eine gute Hochwasserversicherung abgeschlossen. Gemessen an der Verbreitung von Meeresfossilien (z. B. ozeanischen Molluskenresten) scheint das Atoll in den letzten 400.000 Jahren mehrmals vollständig unter Wasser getaucht zu sein. Zuletzt verschwanden die Inseln vor etwa 136.000 bis 118.000 Jahren aufgrund eines Anstiegs des Meeresspiegels unter den Wellen. Danach zog sich das Wasser zurück und das Atoll tauchte wieder auf.

Wiederholung, aber keine Auferstehung

Hier nimmt die Geschichte eine unerwartete Wendung. Die Armknochen der Ile Picard sehen fast identisch aus mit denen, die wir heute in lebenden Aldabra-Schienen sehen - die, wie Sie sich erinnern werden, flugunfähig sind. Daher konnten die Vögel, zu denen diese Fossilien gehörten, wahrscheinlich auch nicht fliegen.

Als das Atoll überflutet wurde, konnten die fraglichen prähistorischen Schienen theoretisch nicht entkommen und wurden ausgelöscht. Arme Dinger.

Die Saga endete jedoch nicht dort. Wie Hume und Martill in ihrer Arbeit erklären, wurde der versteinerte Fußknochen einer viel jüngeren Schiene einst aus Grand Terre, einer anderen Insel im Atoll, gewonnen. Dieses Exemplar ist nur etwa 100.000 Jahre alt. Ergo, sein Besitzer, lebte, nachdem der Meeresspiegel wieder gesunken war und das Aldabra-Atoll wieder aufgetaucht war.

In einem faszinierenden Fall von Déjà Vu ähnelt dieses Fossil stark den analogen Knochen der heutigen nichtfliegenden Aldabra-Schiene und der Assumption-Schiene - einem Vogel, der 1937 ausgestorben ist. (Primärquellen weisen darauf hin, dass es auch flugunfähig war.)

Wahrscheinlich stammt das Fossil der Grand Terre von einem Vogel, der entweder nicht fliegen konnte oder gerade dabei war, seine Fähigkeit dazu zu verlieren. In jedem Fall war es der wahrscheinliche Vorfahr der modernen Aldabra-Schienen.

Laut Hume und Martill handelt es sich um eine evolutionäre Überarbeitung. Die flugunfähigen Inselbewohner, die starben, als das Atoll unterging, stammten aus einem Stamm hochfliegender Schienen. Nachdem die Inseln verschwunden waren und wieder aufgetaucht waren, bevölkerten diese Luftwanderer das Atoll neu und entwickelten sich zu einer völlig neuen, flugunfähigen Unterart - eine, die bis heute auf freiem Fuß ist.

Die Geschichte wiederholte sich laut und deutlich. Das ist iterative Evolution auf den Punkt gebracht.

"Halte mich auf, wenn du das gehört hast"

Iterative Evolution kann definiert werden als "die wiederholte Evolution eines bestimmten Merkmals oder Körperplans aus derselben Ahnenlinie zu verschiedenen Zeitpunkten".

Nehmen wir an, es gibt einen Organismus (oder eine eng verwandte Gruppe von Organismen) mit einem ziemlich konservativen Körperbau, der es schafft, über einen langen Zeitraum geologischer Zeit zu überleben. Wenn sich mehrere Gruppen ähnlich aussehender Nachkommen unabhängig voneinander - nacheinander - aus diesem gemeinsamen Vorfahren entwickeln würden, wäre dies ein eindeutiger Fall iterativer Evolution.

Betrachten Sie die Ammoniten. Ammoniten, spiralförmige Verwandte von Tintenfischen und Nautilus, durchstreiften die Ozeane während des gesamten Zeitalters der Dinosaurier. Einige Experten sind der Meinung, dass Personen mit dünneren Schalen , die von einer Seite zur anderen zusammengedrückt wurden, besser für flache Umgebungen mit sehr schnellen Strömungen geeignet sind. Auf der anderen Seite lehnten sich dickere, schwerere Muscheln schön in tiefe Gebiete weit vor der Küste.

Es gibt also Hinweise darauf, dass in bestimmten Teilen der Welt ein Stamm von dickschaligen Ammoniten in regelmäßigen Abständen dünnschalige Nachkommen hervorbringen würde, die in Lebensräume am Strand eindrangen. Als der Meeresspiegel sank, verschwanden viele dieser Lebensräume und die Ammoniten starben ab. Aber ihre dickschaligen Vorfahren blieben bestehen - und wenn die Ozeane wieder aufstiegen, würden sie eine neue Generation von Flachwasserbewohnern mit dünnen Muscheln zeugen.

Und das ist nur ein Beispiel. Die iterative Entwicklung könnte auch den wiederholten Aufstieg und Fall ähnlich aussehender Seekühe in den letzten 26 Millionen Jahren erklären . Ebenso könnten Meeresschildkröten - insbesondere solche mit einer auf Seegras ausgerichteten Ernährung - während ihrer Evolutionsgeschichte denselben Prozess durchlaufen haben.

Während natürliche Selektion eine mächtige Kraft ist, kann sie eine ausgestorbene Art nicht wiederbeleben. Aber wenn die Umgebungsbedingungen stimmen, kann es zumindest eine gute Nachahmung erzeugen.

JETZT IST DAS INTERESSANT

Das Aldabra-Atoll ist in der Tat eine einzigartige Umgebung. Mehr als 400 Arten , einschließlich der Aldabra-Schiene, kommen ausschließlich auf diesen Inseln vor - und nirgendwo sonst auf der Welt!