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Quarks & Co | Evolution - Wie wir wurden, was wir sind | Sendung vom 10.02.09
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Quarks&Co
Quarks & Co Evolution - Wie wir wurden, was wir sind
Autoren: Ulf Kneiding, Karsten Linder, Martin Rosenberg, Claudia Ruby, Markus Schall, Lars Westermann
Redaktion: Lorenz Beckhardt / Thomas Kamp
Evolution ist die Veränderung der vererbbaren Merkmale einer Population von Lebewesen von Generation zu Generation – so weit
das Lexikon. Charles Darwin war der erste, der diese fundamentalen Zusammenhänge zwischen den Lebewesen erforschte. Er ist
der Begründer der modernen Evolutionsbiologie. Vor 150 Jahren erschien sein Hauptwerk „Die Entstehung der Arten“. Aber was
genau bedeutet Evolution? Quarks & Co erklärt, wie wir wurden, was wir sind, und zeigt, warum der Mensch für viele Evolutions -
biologen die Krone aller Irrtümer ist.
Charles Darwin und die Entstehung der Arten 4Charles Darwin (Jahrgang 1809) stellte die Theorie auf, dass alle Lebewesen einen
gemeinsamen Ursprung haben und die Arten nicht gottgegeben sind, sondern sich ständig verändern. Vor 150 Jahren war seine
Evolutionstheorie noch umstritten. Heute ist sie grundlegend für das Verständnis der Entstehung und Entwicklung des Lebens auf der
Erde. Quarks & Co stellt Darwin und seine revolutionäre Theorie vor.
Die Schnecke, die von Sonnenlicht lebt 4Tiere müssen fressen, Pflanzen leben vom Sonnenlicht. So hält man grob Pflanzen und
Tiere auseinander. Eine kleine Meeresschnecke unterläuft dieses Gesetz: Nachdem sie eine große Mahlzeit zu Beginn ihres
Erwachsenen lebens verputzt hat, lebt diese Schnecke nur noch von Sonnenlicht. Amerikanische Forscher haben jetzt herausgefunden,
wie sie das macht. Quarks & Co stellt die Meeresschnecke Elysia und ihre pflanzlichen Eigenschaften vor.
„Fehlschläge“ der Evolution 4Evolution verläuft zufällig und richtungslos. Und Evolution ist alles andere perfekt! Es geht vielmehr
darum, möglichst schadlos über Pleiten und Pannen hinwegzukommen, die sich im Laufe der Zeit eingeschlichen haben. Albatrosse
sind begnadete Flieger, die sich bei der Landung oft die Glieder brechen. Elefanten verhungern, weil ihnen die Zähne zu früh ausfallen.
Und der Mensch? Er ist für viele Evolutionsbiologen sogar die Krone aller Irrtümer. Quarks & Co geht einigen evolutionären
Fehlleistungen auf den Grund.
Epigenetik – Der Code hinter dem Code 4In der Evolutionstheorie galt bisher: Erworbene Eigenschaften lassen sich nicht vererben.
Unsere Lebensweise beeinflusst zwar unser eigenes Leben, aber nicht das unserer Nachfahren. Doch stimmt dieser Grundsatz wirklich?
Quarks & Co stellt ein neues Forschungsgebiet vor: die Epigenetik, der Code hinter dem Code.

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Der Albatros: in der Luft ein Groß -
meister – an Land ein Versager
Rechte: dpa
Die Backenzähne des Elefanten wer den
im Laufe des Lebens zwar regelmäßig
erneuert. Doch trotzdem sind sie nach
50 oder 60 Jahren oftmals die Todes -
ursache
Die Evolution ist nicht perfekt
Wenn Lebewesen die eigenen Fehler überleben müssen
Albatrosse sind Hochseevögel, die perfekt an das Leben in der Luft angepasst sind. Sie gehören
zu den besten Fliegern der Vogelwelt. Weltweit gibt es 21 verschiedene Arten. Die größte unter
ihnen ist der Wanderalbatros mit einer Spannweite von bis zu 3,30 Meter. Albatrosse nutzen
Aufwinde, die von den Wellen erzeugt werden. So können sie stundenlang segeln, ohne viel
Energie zu verbrauchen. Die meiste Zeit ihres Lebens verbringen sie deshalb fliegend über den
Ozeanen der Erde.
Doch die Perfektion findet ein jähes Ende, sobald die Albatrosse zum Brüten an Land müssen. Die
Landungen laufen oft katastrophal ab: Forscher haben herausgefunden, dass sich die Vögel beim
Landen häufig die Flügel oder die Beine brechen. Weil sie dann nicht mehr starten können, ist das
ein sicheres Todesurteil für die perfekten Flieger. Selbst wenn sie die Landung ohne größeren
Schaden überstehen, ist es ein Kraftakt wieder in die Luft zu kommen. Die über zehn Kilogramm
schweren Vögel brauchen mindestens 12 km/h Gegenwind, um starten zu können. Sonst sind sie
auf den Boden verdammt. Ist Gegenwind da, ist jedes Abheben eine körperliche Höchstleistung:
Albatrosse haben einen Ruhepuls von 80. Jeder Start, und auch jeder Startversuch, treibt den Puls
auf 230 Schläge. Wäre die Evolution wirklich vollkommen, dann würde der Albatros auch am
Boden eine gute Figur machen – und nicht nur in der Luft.
Der grausame Tod der Elefanten
Dass die Evolution alles andere als perfekt ist, bekommen auch Elefanten auf besonders erbarmungslose
Art und Weise zu spüren. Die Pflanzenfresser sind bis zu sechs Tonnen schwer. Weil
sie schlechte Futterverwerter sind, müssen sie bis zu 20 Stunden pro Tag fressen: 150 bis 200 Kilo
Gräser, Blätter und Früchte. Tag für Tag. Dieses Marathon-Fressen hat negative Auswirkungen auf
die Zähne. Ein Backenzahn des Elefanten ist zwar mehrere Kilo schwer und über 30 Zentimeter
lang, aber durch das dauernde Fressen nützt auch er sich im Laufe der Jahre ab. Am Ende ist vom
Zahnschmelz nicht mehr viel übrig. Der Elefant kann die Nahrung nicht mehr zerkauen. Er verhungert.
Ganz langsam und qualvoll. Meistens ist der Elefant dann zwar schon 50 oder 60 Jahre alt.
Aber er stirbt in vielen Fällen nur, weil seine Zähne nicht mehr funktionieren; alles andere als eine
perfekte Konstruktion der Evolution.
Auch die Photosynthese ist nicht vollkommen
Der niederländische Botaniker Jan Ingenhousz entdeckte 1779, dass Pflanzen nur bei Licht wachsen
und Sauerstoff abgeben. Ingenhousz verstand damals zwar noch nicht, wie die Photosynthese
genau abläuft, aber die Entdeckung war eine wissenschaftliche Sensation. Mit einem Mal war klar,
dass ohne die Photosynthese kein Leben auf der Erde möglich wäre. Nach und nach erforschten
Wissenschaftler, wie die Photosynthese in der Zelle abläuft. Die Pflanze nimmt Kohlenstoffdioxid
aus der Luft auf und macht daraus – mit Hilfe der Sonnenenergie – Zucker. Bei der Reaktion entsteht
Sauerstoff, den die Pflanze an die Atmosphäre abgibt. Millionen, Milliarden Kraftwerke in
jeder Pflanze, die perfekt arbeiten. Aber nur scheinbar. Denn heute wissen die Forscher, dass auch
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In den Chloroplasten läuft die
Photosynthese ab
Auch der Mensch ist keine perfekte
Konstruktion der Evolution
Rechte: dpa
die Photosynthese längst nicht so perfekt ist, wie man immer dachte. Denn sie ist uneffektiv.
Pflanzen spucken etwa ein Drittel des aufgenommenen Kohlenstoffdioxids wieder aus. Würden sie
das nicht tun, könnten sie weitaus mehr Zucker herstellen und schneller wachsen. Etwa 95 Prozent
der Landpflanzen betreiben diese relativ uneffektive Photosynthese. Man nennt sie 4C3-Photo -
synthese. Nur fünf Prozent der Pflanzen betreiben eine effektivere Photosynthese, die sogenannte
4C4-Photosynthese. 4C3-/C4-Photosynthese _______________________________________________________________________________________
95 Prozent der Pflanzen leben von einer relativ uneffektiven Photosynthese. Biologen nennen sie C3-Photosynthese oder auch C3-Zyklus, weil das erste fassbare Photosyntheseprodukt ein C3-Körper ist – also ein Molekül mit drei
Kohlenstoffatomen. Nur etwa fünf Prozent der Pflanzen betreiben eine effektivere Photosynthese, die sogenannte
C4-Photosynthese (erstes fassbares Photosyntheseprodukt ist ein C4-Körper). Das Besondere an den C4-Pflanzen: Sie haben CO2-Pumpen. Damit schaffen sie es, dass fast das komplette Kohlenstoffdioxid in Biomasse umgebaut
wird. Mais ist zum Beispiel eine C4-Pflanze. Deshalb wächst er so extrem schnell. Unsere meisten anderen
Nutzpflanzen wie Weizen, Gerste, Kartoffeln, Tomaten oder Möhren sind hingegen C3-Pflanzen. Der Mensch – das höchstentwickelte Wesen?
Der Mensch ist für viele Evolutionsbiologen die Krone aller Irrtümer. Der aufrechte Gang wurde zum
Beispiel nur durch eine sehr enge Beckenstellung möglich. Die Konsequenz ist, dass die menschliche
Geburt wohl zu den kompliziertesten im gesamten Tierreich gehört und ohne Hilfe von anderen
kaum möglich ist. Durch die Entwicklung des aufrechten Ganges werden auch Wirbelsäule
samt Bandscheiben sowie das Knie in Mitleidenschaft gezogen. Auch das Auge des Menschen ist
alles andere als perfekt: Weil sich die Netzhaut in der Embryonalentwicklung aus dem zentralen
Nervensystem ausstülpt, muss das Licht erst durch Blut und Gefäße hindurch, bevor es auf Rezep -
toren trifft. Am sogenannten blinden Fleck verfügt unser Auge über gar keine Rezeptoren, weil hier
der Sehnerv verläuft.
Die perfekte Evolution? Die gibt es nicht. Mit jedem Tag entdecken Forscher neue Beispiele, die klar
machen: In der Evolution geht es nicht darum, irgendetwas zu perfektionieren. Sondern darum, die
eigenen Fehler möglichst zu überleben.
Autor: Markus Schall
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Die Funde von der fünfjährigen
Forschungsreise sind die Basis für
Darwins Theorie
Auf den Galapagos-Inseln entdeckt
Darwin die ersten Varietäten einer Art
Darwin erkennt früh, dass seine
Erkenntnisse die Schöpfungsgeschichte
in Frage stellen
Die Darwin-Theorie
Wie Darwin zur Evolution kam
Die Naturforschung war Anfang des 19. Jahrhunderts eingebettet in die sogenannte „Natürliche
Theologie“. Danach schuf Gott Himmel und Erde sowie Pflanzen und alle Lebewesen. Die Vielfalt
des Lebens, die Schönheit der Pflanzen und Tiere und deren perfekte Anpassung an die Natur galten
als Belege für die Macht Gottes. Den Gedanken, dass die Entwicklung des Lebens auf der Erde
von der biblischen Schöpfungsgeschichte abweicht, gab es bereits vor Darwin. Zu den bekanntesten
Wissenschaftlern, die mit dem Gedanken der Evolution spielten, gehört der französische
Botaniker und Zoologe Jean-Baptiste de Lamarck, der die Umwandlung von Arten in der Vererbung
von Anpassungen sah, die die Eltern an die Folgegeneration weitergaben. Seine Ideen, die er
Anfang des 19. Jahrhunderts veröffentlichte, wurden in England als eine Bedrohung der politischen
und religiösen Ordnung betrachtet und von Wissenschaftlern und Klerikern heftig bekämpft.
Die Liebe zur Natur
Charles Robert Darwin kam mit den modernen Ideen während seines Theologiestudiums in
Cambridge in Berührung. Dort besann er sich seiner Liebe zur Natur und beschäftigte sich mit
Insektenkunde, Botanik und Geologie. Auf Empfehlung des Botanikprofessors John Stevens
Henslow heuerte er 1831 als Naturforscher auf dem Forschungsschiff HMS Beagle an. Die fünf Jahre
dauernde Weltumseglung ist ohne Zweifel die Grundlage für seine weltberühmten Erkenntnisse.
Bei seiner Heimkehr 1836 hatte der damals 33-jährige Darwin Arbeit für sein restliches Leben im
Gepäck: 1.529 Tiere in Spiritus, 3.907 Felle, Knochen und Pflanzen und über 2.500 Seiten mit
Skizzen und Notizen zu Zoologie, Geologie sowie persönlichen Tagebucheintragungen.
Der Weg zur Theorie
Die Möglichkeit, ausführlich zu forschen, hatte sich Darwin selbst erarbeitet: Während der Reise
schickte er eine Reihe von Briefen unter dem Titel „Letter on Geology“ („Geologische Briefe“) an
seinen Mentor John Stevens Henslow. Dieser verlas 1835 Auszüge vor der Cambridge Philosophical
Society und ließ sie auf eigene Kosten als Buch drucken. Auf diese Weise erarbeitete sich Darwin
vor seiner Rückkehr einen wissenschaftlichen Ruf.
Die ersten Gedanken zum Artenwandel hatte Darwin in den Jahren nach der Forschungsreise.
Ausschlag gaben unter anderem die heute unter dem Namen Darwin-Finken bekannten Vögel auf
den Galapagos-Inseln. Darwin stellte fest, dass auf jeder Insel miteinander verwandte Vögel leben,
die sich in der Form ihrer Schnäbel unterscheiden. Ähnliches gilt für die Galapagos-Schildkröten.
Sie haben auf jeder Insel unterschiedlich geformte Panzer. Darwin hatte die ersten Beispiele dafür
gefunden, dass sich Tier- und Pflanzenarten je nach Umgebungen unterschiedlich entwickeln können
– zu sogenannten Varietäten.
Darwin wurde immer klarer, dass die Ergebnisse seiner Forschung der Naturforschung der
Natürlichen Theologie widerspricht. Je klarer seine Erkenntnisse wurden, desto größer wurde seine
Scheu, sie zu veröffentlichen. Deshalb forschte er weiter, um seine Theorie so gut wie möglich zu
untermauern.
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Erst nach fast vierzig Jahren Forschung
veröffentlicht Darwin seine Theorie,
dass Mensch und Affe gleiche Vorfahren
haben.
Die Grundlagen der Evolutionstheorie
werden von heutigen Wissenschaftlern
nicht mehr angezweifelt
Mut zur Veröffentlichung
Erst im Jahre 1858 wagte er den Schritt an die Öffentlichkeit. Auslöser war ein Brief seines
Kollegen Alfred Russel Wallace, der bei seinen Forschungsreisen zu vergleichbaren Schluss folge -
rungen gelangt war. Der Vortrag am 1. Juli 1858 vor der Linné‘schen Gesellschaft bewirkte zwar
keine große Reaktion, jedoch war der Damm gebrochen. Darwin schrieb seine Erkenntnisse nieder
und brachte 1859 das Werk heraus, welches das Weltbild und Selbstverständnis des Menschen für
immer verändern sollte: „Die Entstehung der Arten“.
Kritiker ebnen den Weg für Darwins zweiten „Paukenschlag“
Wie befürchtet liefen bibeltreue Wissenschaftler und Kirchenmänner Sturm gegen Darwins Evolu -
tionstheorie. Obwohl Darwin in weiser Voraussicht die Abstammung des Menschen darin bewusst
auslässt, entwickelten Kritiker schnell die Formel der „Abstammung vom Affen“. Nach dem vorherrschenden
Weltbild entsprechend, dass der Mensch die Krone der Schöpfung sei, war das
natürlich undenkbar und sollte Darwins Theorie ad absurdum führen. Darwin forschte unbeirrbar
weiter und veröffentlichte regelmäßig seine Erkenntnisse über die Entwicklung von Orchideen,
Insek ten und Haustieren. Erst 1871 folgt der zweite große Paukenschlag: das Buch „Die Abstam -
mung des Menschen und die geschlechtliche Zuchtwahl“. Darin erklärt er zum ersten Mal, dass
Mensch und Affe gemeinsame Vorfahren haben.
Grundsätze der Theorie
Ein Kernpunkt der Darwin‘schen Theorie ist die natürliche Selektion. Danach gibt es in einer
Generation viele Individuen mit unterschiedlichen Merkmalen. Die am besten an die Umwelt angepassten
Exemplare geben ihre Gene an die folgende Generation weiter. Tiere und Pflanzen können
sich so an Veränderungen der Umwelt oder unterschiedliche Bedingungen an verschiedenen Orten
anpassen.
Weitere Kernaussagen der Darwin‘schen Evolutionstheorie sind:
_______________________________________________________________________________________
1. Alles Leben auf der Erde hat einen gemeinsamen Ursprung.
2. Es gibt eine Evolution: das heißt, die Arten sind nicht unveränderlich.
3. Es gilt das Prinzip der natürlichen Auslese / Selektion.
4. Die Evolution verläuft allmählich in ununterbrochener Generationenfolge.
5. Aus der Veränderung folgt eine Vervielfachung von Arten.
Heute werden einzelne Punkte der ursprünglichen Theorie angezweifelt. Ein Beispiel: Es ist nicht
bewiesen, dass die Entwicklung der Arten als kontinuierlicher Prozess stattfindet. Jedoch stellen
Darwins Erkenntnisse nach wie vor die Grundlage der modernen Biologie dar.
Bereits zu seiner Zeit hatte Darwin nicht nur Gegner. Schon zu seinen Lebzeiten setzte sich seine
Theorie bei modernen Wissenschaftlern immer mehr durch. Wachsende Erkenntnisse zur
Vererbung und die aufkommende Genetik führten dazu, dass Darwins Evolutionstheorie heute von
keinem seriösen Wissenschaftler mehr angezweifelt wird.
Autoren: Ulf Kneiding, Carsten Linder
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Für lange Zeit waren Bakterien die einzi-
gen Lebewesen auf der Erde. Trotz ihrer
Einfachheit sind sie erstaunlich gut
angepasst. Rechte: Cytographics
Die hellen Mitochondrien in der großen
Zelle sind die Nachfahren endosymbion-
tischer Bakterien
Die höheren Zellen entstanden aus der
Verschmelzung bakterienartiger Vorfah ren
Wie entstanden die Zellen der Pflanzen und Tiere?
NRW-Forscher revolutioniert Theorie über die Entstehung der Zellen
Lange Zeit nach der Entstehung des Lebens war die Erde ein Planet der Bakterien. Relativ ein fache
Mikroorganismen ohne Zellkern und Organellen. Bakterien sind zwar vergleichsweise simpel aufgebaut,
weisen aber eine enorme Vielseitigkeit auf. Dann tauchen Einzeller auf, die erheblich
größer sind, einen Zellkern haben und sich alle in ihrem Aufbau sehr ähneln. Die Entwicklung von
den Bakterien zu den höheren Zellen ist in den Dimensionen der Evolution ein gewaltiger Schritt
und kaum zu erklären.
Die Endosymbiontentheorie oder die Geschichte „von den zwei Bakterien, die sich sehr lieb
hatten“.
In den 1960er-Jahren kam dann eine Theorie auf, die den Übergang von den Bakterien zu den
höheren Zellen erklären sollte: die Endosymbiontentheorie. Diese Theorie geht davon aus, dass
einige der Mikroorganismen im Laufe der Evolution immer größer wurden und sich von anderen,
kleineren Bakterien ernährten. Irgendwann entwickelten diese Zellen eine Membran, die ihre DNS
vom Rest des Zellinnenraumes abschirmte – der Zellkern war entstanden.
Einige Male nahmen diese größeren Zellen, der Theorie zu Folge, Bakterien auf, ohne diese zu verdauen.
Die kleinen Bakterien lebten in der großen Zelle weiter und gaben immer Lebensfunktionen
auf. Dabei wurden sie immer kleiner. Sie wurden zu 4Organellen und verschmolzen mit der
Wirtszelle zu einer neuen Zelle mit neuen Eigenschaften. So sollen die höheren Zellen aus den
Bakterien entstanden sein. Diese Theorie steht noch heute in vielen Schulbüchern, ist aber nicht
vollends schlüssig. Richtig ist allerdings, dass die Zellen der Pflanzen und Tiere aus zwei unterschiedlichen
Zellen entstanden, die miteinander verschmolzen.
4Organellen
_______________________________________________________________________________________
Organellen sind Bestandteile der Zelle, die bestimmte Funktionen haben; beispielsweise Zellkern, Mitochondrium,
Golgi-Apparat, endoplasmatisches Retikulum u.a.
Die Verschmelzung zweier Bakterien zu etwas Neuem!
„Die Endosymbiontentheorie beantwortet viele entscheidende Fragen nicht“, sagt der
Düsseldorfer Evolutionsbiologe Bill Martin. „Es müsste Übergangsformen zwischen höheren Zellen
und Bakterien geben, die gibt es aber nicht. Außerdem gibt es heute Zelltypen, deren Entstehen
so nicht erklärt werden kann.“ Bill Martin hat vor einigen Jahren eine neue passendere Theorie
entwickelt, die jetzt nach und nach Eingang in die Lehrbücher findet. Nach seiner Ansicht haben
sich die Bakterien nicht gegenseitig gefressen, sondern sie sind echte stabile Symbiosen miteinander
eingegangen. Beispielsweise hat ein Bakterium, das sich von Wasserstoff ernährt, die Nähe
eines anderen Bakteriums gesucht, welches Wasserstoff ausscheidet. Die beiden sind dann eine
enge Verbindung miteinander eingegangen. Das Wasserstoff ausscheidende Bakterium hat einige
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Der in Düsseldorf forschende und leh-
rende Texaner Professor William Martin
hat eine neue Endosymbiontentheorie
formuliert, die in der Wissenschaft auf
Akzeptanz stößt
seiner Gene in das andere Bakterium verlagert, das nun einige Lebensfunktionen für dieses übernimmt.
Später hat dann das Wasserstoff fressende Bakterium das andere ganz in sich aufgenommen.
Die beiden verschmolzen zu einer neuen Zelle. Die fremden Gene in der DNS der größeren
Zelle führten die Bildung einer Kernmembran herbei. Der kleinere 4Endosymbiont wurde immer
weiter reduziert, bis er schließlich ein 4Mitochondrium war. Mitochondrien kommen nur bei den
höher entwickelten Zellen vor, also bei den Zellen von Pflanzen und Tieren. Sie bilden den entscheidenden
Unterschied zwischen Bakterien und höheren Zellen.
4Endosymbiont
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Ein Endosymbiont ist ein Lebewesen, das im Inneren eines anderen Organismus lebt, ohne diesen zu schädigen.
4Mitochondrium
_______________________________________________________________________________________
Mitochondrien sind Organellen in der Zelle. Sie versorgen mit Hilfe chemischer und physikalischer Umwand -
lungsprozesse die Zelle mit Energie. Sie sind die Nachfahren von Bakterien, die als Endosymbiont in einem größeren
Bakterium gelebt haben. Im Laufe der Evolution haben sie viele Gene und Lebensprozesse an ihren Wirt abgegeben,
der sie am Leben hält. Mitochondrien und Zellkern sind charakteristisch für die höheren Zellen, aus denen
Pflanzen und Tiere bestehen.
Ein entscheidender Moment in der Evolution!
Die Theorie von Bill Martin klingt unwahrscheinlich. Zu viel muss exakt so funktioniert haben, wie
der Biologe es beschreibt. Dadurch aber fühlt sich der Düsseldorfer Texaner bestätigt. „Unwahr -
schein lich ist es auf jeden Fall, aber das passt zu den Beobachtungen, denn es ist in der Evolution
nur ein einziges Mal passiert. Und wenn es nicht passiert wäre, dann würde es uns heute nicht
geben.“ Die gelungene Verschmelzung zweier Zellen zu einem neuen Lebewesen hat also nur ein
einziges Mal stattgefunden, so wie die Entstehung des Mondes zum Beispiel. Wären diese einmaligen
Ereignisse nicht eingetreten, wäre unsere Welt heute eine andere.
Autor: Lars Westermann
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Die Schnecke, die ein bisschen eine Pflanze ist
Einige Meeresschnecken sind darauf spezialisiert, anderen Tieren Organe zu stehlen
Es gibt sie in fast allen Farben und Größen. Manche von ihnen fressen Nesseltiere und stehlen diesen
ihre Nesselkapseln. Diese Abwehrzellen verdauen sie nicht, sondern lagern sie in ihre eigene
Haut ein, um ihrerseits Feinde abzuwehren. Andere fressen Algen, um mit ihrer Hilfe von der
Photosynthese zu leben. Autor: Lars Westermann
Diese Fadenschnecke ernährt sich von kleinen Nesseltieren.
Die Nesselzellen der kleinen Polypen lagert sie in ihren
Anhän gen auf dem Rücken ein: zur eigenen Verteidigung. Sie
bleiben voll funktionsfähig. Wie die Schnecke das macht, ist
noch ein Rätsel
Die Meeresschnecke Placobranchus ocellatus ernährt sich von
Algen. Die Chloroplasten aus den Algen lagert sie ein und
macht damit selber Photosynthese. Hat die Schnecke erst
einmal eine große Algenmalzeit zu sich genommen, braucht
sie fast ihr ganzes Leben nicht mehr zu fressen. Weil die
Chloroplasten bei Lichteinstrahlung weiterhin Photosynthese
beitreiben, wird die Schnecke von ihnen automatisch mit
Nährstoffen versorgt.
Elysia ist in der Nutzung der Photosyntheseorgane besonders
effektiv. Die Photosyntheserate sinkt erst, wenn die Lebens -
spanne der Schnecke sowieso zu Ende geht. Ame rikanische
Forscher glauben, dass sie die gestohlenen Chloroplasten in
Zukunft vielleicht sogar an ihre Nachkommen ver erben kann.
Dann gäbe es ein neues Wesen: eine Mischung aus Pflanze
und Tier. Rechte: WDR/University of Maine
Phyllodesmium briareum ist eine Nacktschnecke, die auf
Korallen lebt. Sie sieht den Korallen zum Verwechseln ähnlich.
Sie verspeist die Polypen der Korallen und lagert die Alge, die
mit der Koralle in Symbiose lebt in ihren Anhängen ein. Die
Algen leben weiter und versorgen die Schnecke bei Helligkeit
durch ihre Photosynthese mit Nährstoffen.
Elysia chlorotica lebt ebenfalls von Algen. Amerikanische
Forscher haben jetzt herausgefunden, dass Elysia den Algen
nicht nur die Chloroplasten stiehlt, sondern, dass die
Schnecke über Gene verfügt, die aus den Algen stammen. Es
hat also ein Gentransfer von der Alge auf die Schnecke stattgefunden.
So etwas war bislang unbekannt. Wahrscheinlich
kann die Schnecke deshalb die Chloroplasten so lange am
Leben erhalten. Rechte: WDR/University of Maine
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Eine geheimnisvolle Waffe: Tetrodotoxin
Ein tödliches Tiergift gibt Biologen Rätsel auf
Gifte sind im Tierreich nichts Außergewöhnliches. Verwandte Tiere besitzen meist auch ähnliche
Gifte. Eine Substanz aber stellt Wissenschaftler vor ein Rätsel: Das Nervengift Tetrodotoxin findet
sich bei Arten, die praktisch überhaupt nicht miteinander verwandt sind: Eine Kröte, die dasselbe
Gift enthält wie ein Krake? Ein Fisch, der sich mit derselben Substanz schützt, wie eine Krabbe?
Solch eine Biowaffe gibt es tatsächlich. Sie heißt Tetrodotoxin: ein Gift, das zu einer Lähmung führt.
Vergiftete Menschen ersticken qualvoll, da ihre Atemmuskulatur aussetzt. Zu den Besitzern von
Tetrodotoxin, gehören die unterschiedlichsten Arten. Unsere Galerie zeigt die interessantesten.
Autor: Lars Westermann
Der Kammseestern lebt im Mittelmeer und anderen mäßig
warmen und tropischen Meeren. Forscher rätseln, woher er
das Tetrodotoxin hat. Einige vermuten, dass er es mit seiner
Nahrung aufnimmt, vielleicht mit Bakterien am Meeresgrund.
Rechte: blickwinkel/H.Goetl
Die Steinkrabbe schütz sich außer mit ihrem Panzer auch mit
Tetrodotoxin. Wie sie an das Gift kommt, ist unbekannt. Wie
alle tetrodotoxinhaltigen Tiere ist sie jedoch resistent gegen
das Gift. Ihre Natriumkanäle reagieren nicht auf das Gift.
Rechte: picture-alliance
Der blaugeringelte Oktopus lebt an den Küsten Australiens.
Menschen vergiften sich gelegentlich, wenn sie als
Schnorchler den kleinen Tintenfisch aufspüren und mit ihm
spielen. Sein Biss wird meist nicht bemerkt. Einige Zeit nach
dem Biss kommt es zu ersten Vergiftungserscheinungen, wie
Taubheitsgefühl, Schwindel und Lähmungen. Kurz danach
setzt der Atemstillstand ein. Wenn jetzt keine Möglichkeit zur
künstlichen Beatmung vorhanden ist, ist der Tod die Folge.
Rechte: Natural History New Zealand
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Die Harlekinkröte (Atelopus barbotini) lebt im tropischen
Amerika. Ihr Lebensraum ist der Regenwald. Dort lebt sie am
Boden des Waldes in der Nähe von Wasserläufen. Die Harle -
kin kröte hat lange Zeit Rätsel aufgegeben. Ihr Aussehen
erinnert eher an einen Frosch. Eine anatomische Besonderheit,
das Bidder’sche Organ, weist sie aber zweifelsfrei als Kröte
aus. Bei diesem Organ handelt es sich um einen rudimentä-
ren Eierstock, der auch bei männlichen Tieren vorhanden ist.
Manche Experten weichen auch vom Artnamen „barbotini“ ab
und gehen davon aus, dass sie zu einem Artkomplex gehört.
So findet man die Harlekinkröte in der Literatur auch als
Atelopus spumarius. Die nur wenige Zentimeter große Kröte
ist tagaktiv und ernährt sich von Insekten. Die Lebens -
erwartung beträgt zehn Jahre. Wie viele Frösche und Kröten,
ist auch Atelopus bedroht. Zoos in der ganzen Welt bemühen
sich deshalb um die Erhaltung dieser Lurchart. Einer davon ist
der Kölner Zoo, wo wir unsere Aufnahmen gemacht haben.
Auch Kugelfische schützen sich mit Tetrodotoxin. In Japan
werden sie trotzdem gegessen. Besondere „Fugu-Köche“
müssen jahrelang lernen, wie man den Fisch sicher zerlegt,
um das Leben ihrer Kundschaft nicht zu gefährden. Beliebter
als der Geschmack ist bei den Japanern der „Kick“ wenn die
Lippen nach Berührung mit dem Fleisch taub werden und es
in der einen oder anderen Körperregion beginnt zu kribbeln.
Trotz der strengen Ausbildung der Köche kommt es immer
wieder zu lebensgefährlichen Vergiftungen. In Europa ist der
Fugu als Speisefisch deshalb verboten.
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Ein gefährliches Geschäft: Der Putzer -
fisch bei der Arbeit Rechte: TV-Ontario
Betrug im Salon der Putzerfische: Der
Hautschleim schmeckt am besten
Der Putzerfisch achtet auf seinen
guten Ruf
Im Wellness-Salon des Putzerfisches
Marktwirtschaft im Korallenriff
Der Gemeine Putzerlippfisch wartet immer an derselben Stelle im Riff auf Kunden. Im Laufe eines
Tages kommen die unterschiedlichsten Fische vorbei, um gesäubert zu werden. Selbst Hoch see -
fische wie Mantas lassen sich im Salon die Parasiten entfernen. Auch die gefährlichsten Raubfische
verhalten sich an der Putzerstation friedlich. Sie verharren reglos, legen sich auf eine Seite oder
stehen kopfüber im Wasser, um dem Putzer den friedlichen Zweck ihres Besuches zu signalisieren.
Ungerührt schwimmen die nur elf Zentimeter langen Lippfische in das Maul und in die Kiemenhöhle
der Räuber, um überall Parasiten, Pilze und abgestorbene Hautreste zu entfernen. Auch Wunden
reinigen sie bei ihrer Arbeit. Über 1.200 Parasiten sammelt der Putzerfisch im Laufe eines Tages
ein. Wenn sein Kunde weiterziehen möchte, reicht eine kleine Bewegung, und schon verlässt der
Putzer die gefährliche Zone und beendet seine Arbeit.
Der Manager-Fisch
Zwischen den Putzerfischen und ihren Kunden hat sich im Laufe der Evolution eine fein abgestimmte
Kommunikation entwickelt. Seit langem gilt diese Beziehung als ein Paradebeispiel für
den sogenannten 4Mutualismus – eine Beziehung zwischen zwei Arten zum beiderseitigen
Nutzen. „Nahrung gegen Hygiene“ heißt in diesem Fall der Tauschhandel. Doch die Geschäfts be -
ziehung zwischen dem Salonbesitzer und seinen Kunden ist weitaus komplexer als die Wissen -
schaftler lange glaubten. Verhaltensforscher haben herausgefunden, dass der Putzerfisch gar nicht
besonders wild auf die Parasiten ist, die ihm seine Kunden anbieten. Viel lieber mag er den nahrhaften
Schleim, der die Haut von Barsch & Co umgibt. Im alltäglichen Geschäft ist dieser sogenannte
Mucus jedoch verbotenes Terrain, denn Fische sind auf eine intakte Schleimschicht angewiesen.
4Mutualismus
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Mutualismus ist eine Form der Symbiose. In der Ökologie wird so eine Wechselbeziehung zwischen Lebewesen
unterschiedlicher Art bezeichnet, aus der beide Partner einen Nutzen ziehen.
Verbotene Früchte schmecken am besten
Der Putzerfisch scheint genau zu wissen, dass der Mucus eine verbotene Frucht ist und beherrscht
sich – meistens zumindest. Ab und zu jedoch wird die Versuchung zu groß, und der Putzer beißt
einmal kräftig zu. Ein Betrug, der weder dem Kunden noch potenziellen Zuschauern verborgen
bleibt, denn der Gebissene zuckt daraufhin kräftig zusammen. Allerdings gehen die Putzerfische
taktisch äußerst geschickt vor: Raubfische zum Beispiel beißt der Putzerfisch nie. Der Betrug
könnte tödlich enden. Die meisten Kunden jedoch sind harmlose Friedfische. Sie können sich nicht
unmittelbar rächen, etwa nach dem Motto „wie du mir, so ich dir“. Eine Möglichkeit jedoch haben
auch sie: Wenn es der Putzerfisch zu doll treibt, suchen sie sich irgendwann einen anderen
„Salon“. Doch der Putzerfisch passt auf, dass es nicht so weit kommt. „Hat er einen Kunden zu oft
gebissen“, erzählt der Verhaltensforscher Redouan Bshary, „versöhnt er ihn anschließend mit
einem besonderen Service.“ Der Geschädigte bekommt zum Beispiel eine Massage gratis. Der
Putzer reitet dann wippend auf dem Rücken seines Kunden. Oder er wird beim nächsten Termin
besonders gründlich und ohne Bisse bedient.
Autorin: Claudia Ruby

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Stadt-Amseln haben die Angst vor dem
Menschen weitgehend verloren
Durch den Fischereidruck wird der
Durchschnittsfisch immer kleiner
Auch so beeindruckende Landschaften
wie die Rhön sind ein Werk des
Menschen Rechte: HR
Evolutionsfaktor Mensch
Wie menschliches Handeln die Richtung der Evolution bestimmt
Vor allem Singvögel fühlen sich von Städten angezogen. Im Sommer kann man fast überall den
Gesang der Vögel hören und im Winter kann man sie an Futterstellen beobachten. Geringer Druck
durch Fressfeinde, ein milderes Mikroklima und ein gutes Nahrungsangebot bilden einen interessanten
Lebensraum. Aber das ist nur die halbe Wahrheit. Denn nur einige Vögel haben den Sprung
in die Städte geschafft. Andere, die auf ganz besondere Lebensräume spezialisiert sind, nehmen
dagegen in ihrem Bestand ab. Forscher haben nun nachgewiesen, dass sich die Stadtvögel von
Individuen derselben Art unterscheiden, die ihrem alten Lebensraum treu geblieben sind.
Die Amsel zum Beispiel ist eigentlich ein Waldvogel. In unseren Städten ist sie aber inzwischen
der häufigste Vogel. Die Stadt-Amseln haben sich angepasst. Sie sind stressresistenter und haben
die Angst vor Menschen weitgehend verloren. Inzwischen kann man sie anhand ihres Hormon -
status und ihrer Gene von Waldamseln unterscheiden, denn Stadtamseln haben in ihrem Blut eine
geringere Konzentration an Stresshormonen.
Ein anderes Beispiel ist der Spatz oder Haussperling: Er hat sich dem Menschen als Kulturfolger
schon sehr früh angeschlossen. Er profitierte vor allem von der Landwirtschaft und nistete in den
Nischen unserer Gebäude. Aber unsere modernen Häuser bieten kaum noch Nistmöglichkeiten und
so werden die Spatzen immer weniger.
Mensch, warum schrumpfst Du die Fische?
Selbst die weiten Ozeane sind vom evolutionären Einfluss des Menschen betroffen. Der Druck der
Fischerei ist inzwischen so groß geworden, dass er die Richtung der Evolution bestimmt. Denn
gefangen werden vor allem die großen Fische, nur kleinere haben die Möglichkeit zu entkommen
und sich zu vermehren. Es findet eine Entwicklung in Richtung Kleinwüchsigkeit statt. Die Forscher
beunruhigt das, denn wenn die Fische kleiner werden, werden auch die Erträge geringer, vor allem
aber schrumpfen wahrscheinlich auch Eier und Larven. die dann vielleicht Schwierigkeiten beim
Fressen ihrer Nahrung bekommen können. Die frisch geschlüpften Larven sind dann unter Umstän -
den zu klein, ihre Beute zu überwältigen beziehungsweise sie zu fressen.
Wertvolle Lebensräume aus Menschenhand
Selbst da, wo scheinbar Natur pur herrscht, ist der Mensch am Werk gewesen. Natürliche Lebens -
räume gibt es in Mitteleuropa nicht mehr. Als Folge menschlicher Eingriffe entstehen aber nicht
nur Betonwüsten und Monokulturen. Auch die Heide und die offene Landschaft der Rhön sind menschengemacht.
Sie sind die Folge jahrhundertelanger Weidewirtschaft. Dadurch sind beispielsweise
Mager-Rasenflächen entstanden, die jetzt Heimat seltener Pflanzen und Insekten sind. Auch
das fast ausgestorbene Birkhuhn hat in der Rhön eines seiner letzten Rückzugsgebiete gefunden.
Die Zeiten der großen Schaf- und Rinderherden sind allerdings vorbei, weswegen nun Natur -
schützer aktiv geworden sind, diese einmaligen Landschaften aus Menschenhand zu erhalten.
Während die offenen Landschaften der Rhön und der Lüneburger Heide stets erhalten blieben, sind
natürliche Habitate, wie zum Beispiel die Auwälder, zerstört worden. Mit ihnen starben extrem
angepasste Arten, wie der Laubfrosch, fast aus. Denn sie sind stark auf ihren jeweiligen Lebens -
raum angewiesen und können sich nicht mehr an andere Lebensumstände anpassen.
Autor: Lars Westermann
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Vor 15.000 bis 20.000 Jahren zogen die
Menschen die ersten Wolfswelpen mit
der Hand auf
Wölfe und Hunde sind in ihrer Kommu -
nikation und ihrem Verhalten sehr
unterschiedlich
Hunde lassen sich in der Regel gut
trainieren und ausbilden, Wölfe arbeiten
nur gegen Futter
Der Hund – ein Sonderfall der Evolution?
Wie sich der Wolf den Menschen zunutze machte – und darüber zum Hund wurde
Hunde sind aus unserem Leben kaum noch wegzudenken, egal ob wir nun in der Stadt leben oder
in einer einsamen Gegend auf dem Land. Sie erfüllen zahlreiche Aufgaben als Spür- und Rettungs -
hunde, als Hüte- oder Jagdhunde. Die meisten Hunde aber leben als ganz normale Familienhunde
mit ihren Menschen. Der Hund ist der älteste tierische Begleiter des Menschen. Der wichtigste
Grund dafür ist wahrscheinlich, dass sich Mensch und Hund im Wortsinne gut verstehen. Sie leben
in ähnlichen Sozialstrukturen und sind sehr kommunikativ.
Der Wolf hat sich den Menschen auserwählt
Ganz sicher sind sich die Wissenschaftler nicht, aber vieles spricht dafür, dass der Wolf den ersten
Schritt tat. Als erster Kulturfolger suchte er die Nähe des Menschen. Das gilt allerdings nur für einige
Tiere. Möglicherweise profitierten sie von den Jagdaktivitäten des Menschen. Sicher haben
diese steinzeitlichen Jäger irgendwann die ersten jungen Wölfe mit der Hand aufgezogen. Studien
bei heute noch steinzeitlichen Völkern in Südamerika und Asien legen die Vermutung nahe, dass
das zunächst völlig zweckfrei geschah. Denn auch bei ihnen haben die meisten Hunde keine Auf -
gabe. Aber die Menschen vor 15000 bis 20000 Jahren müssen schnell gemerkt haben, dass man
Wölfen auch etwas beibringen kann. Wolf und Mensch gewöhnten sich aneinander und die Wölfe
veränderten sich. Äußerlich ähnelten sie noch lange ihren wilden Vorfahren, aber sie wurden zahmer
und fixierten sich mehr auf den Menschen als Begleiter.
Wolf und Hund - verwandt und doch verschieden
Im Wolfsforschungszentrum im österreichischen Grünau versuchen Wissenschaftlerinnen, die
Unter schiede von Wölfen und Hunden zu erforschen. Die Verwandten sind sich ähnlich und doch
unterscheiden sie sich in vielen Punkten. Wölfe sind Wildtiere und angepasst an ein Leben in der
Natur. Sie sind stets misstrauisch, wachsam und sehr an Nahrung interessiert. Der Hund hat den
Menschen als seine ökologische Nische entdeckt. Er versteht es ausgezeichnet, seine Bedürfnisse
mitzuteilen und den Menschen für seine Belange einzuspannen. Sein Sozialpartner ist der Mensch.
Im Forschungszentrum kann man das an einem einfachen Experiment beobachten: Stellt man einen
Teller mit Fleisch in einen Käfig, den Wolf und Hund nicht selbstständig öffnen können, versucht
der Wolf mit Kraft und Gewalt an das Futter zu kommen. Der Hund wendet sich – sobald er die
Aussichtslosigkeit der Lage erahnt – mit Blicken und Lauten an seinen Menschen. Dieser soll die
Türe öffnen. Im übertragenen Sinne machen Hundebesitzer das jeden Tag: Sie öffnen Schränke,
Tüten und Dosen, sie kaufen Futter und tragen es nach Hause. Der Hund bekommt seine Nahrung,
ohne etwas dafür zu tun oder gar etwas riskieren zu müssen und wird er krank, wird er sogar zum
Arzt gebracht. Diese evolutionär erfolgreiche Strategie lässt sich auch in Zahlen ausdrücken. Allein
in Deutschland leben über fünf Millionen Hunde. Wölfe gibt es nur noch einige Tausend weltweit.
Die Anpassung an den Menschen war für die Vorfahren der Hunde also der erfolgreiche Schritt in
der Evolution, der ihnen eine hohe Nachkommenzahl und eine große Formenvielfalt bescherte –
denn das ist evolutionärer Erfolg.
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Auch die schwarzen Timberwölfe
haben ihre Farbe wahrscheinlich von
einem oder mehreren Hunden, die sich
vor langer Zeit mit Wölfen gepaart
haben. Inzwischen haben rund 30 Pro -
zent der nordamerikanischen Wölfe
ein schwarzes Fell
Wolf und Hund – nur eng verwandt oder eine Art?
Ob Wolf und Hund enge Verwandte sind – oder doch eine Art: Darüber sind sich Hundeforscher
nicht ganz einig. Die klassische biologische Art-Definition sagt, dass Individuen dann eine Art sind,
wenn sie zusammen gesunde und fruchtbare Nachkommen zeugen können. Das trifft auf Wolf und
Hund zu. Allerdings gelingt das nur in Gefangenschaft unter Einfluss des Menschen oder aus Man -
gel an anderen Partnern. Lebensweise und ökologische Spezialisierung sind zu unterschiedlich. Ein
Hund, der in der Natur in ein ganzes Wolfsrudel geriete, hätte wahrscheinlich kaum eine Überlebenschance.
Forscher, die mit Hunden und Wölfen arbeiten, sprechen davon, dass diese beiden
am Beginn einer Aufspaltung in getrennte Arten stehen, diese aber wahrscheinlich nie ganz abgeschlossen
wird, da der Mensch immer wieder Wölfe in Hundelinien einkreuzt und verwilderte
Hunde sich mit Wölfen paaren.
Autor: Lars Westermann
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Amsterdam 1944: Hat die Hungersnot
Spuren in den Genen hinterlassen?
Rechte: Netherlands Information Service
Großeltern ...
... und Enkel: Die Verbindung ist enger
als bisher angenommen
Spurensuche im Genom
Kann Stress zu vererbbaren Veränderungen führen?
Am 26. Juni 2000 verkündete Bill Clinton die Entschlüsselung des menschlichen Erbgutes. „Unser
Wissen wird die Medizin revolutionieren“, so der ehemalige US-Präsident. Doch die Euphorie
wurde enttäuscht. Die Entschlüsselung des Erbgutes war nur ein erster Schritt, denn der
Buchstabencode der DNS verrät längst nicht alle Geheimnisse der Vererbung. Die Lebensumstände
unserer Vorfahren scheinen einen viel größeren Einfluss auf Kinder und Enkel zu haben, als die
Forscher lange dachten. An der Universitätsklinik Amsterdam ist Tessa Roseboom dabei, eine bislang
unbekannte Verbindung zwischen den Generationen zu entschlüsseln. Sie studiert Unterlagen
aus dem Winter 1944/45. Damals herrschte Krieg, und in den Niederlanden wurde gehungert.
Unter der deutschen Besatzung brach die Nahrungsmittelversorgung komplett zusammen. Ess ba -
res gab es nur gegen Lebensmittelkarten. Die Tagesration lag zeitweise bei unter 400 Kalo -
rien – viel zu wenig. Fast 20.000 Menschen überlebten den letzten Kriegswinter nicht. Frauen, die
während dieser Zeit schwanger waren, brachten untergewichtige Kinder zur Welt. Das kennt man
auch aus anderen Krisengebieten. Das Überraschende jedoch: Die Folgen sind bis heute zu spüren.
In den Niederlanden wurde alles genau dokumentiert: Geburten und Sterbefälle, das Gewicht
der Neugeborenen und spätere Krankheiten. Das ermöglicht es den Forschern heute, die Gescheh -
nisse zurückzuverfolgen.
Eine rätselhafte Verbindung zwischen den Generationen
Nach über 50 Jahren ist es den Forschern gelungen, diejenigen Personen ausfindig zu machen, die
im Hungerwinter geboren wurden. Rund 900 Menschen beteiligten sich an der Studie. Als die
Untersuchung begann, waren sie alle um die 50 Jahre alt. „Sie litten doppelt so oft an Herz-
Kreislauf-Erkrankungen wie ihre Altersgenossen“, erzählt Tessa Roseboom. „Sie hatten häufiger
Brustkrebs und Übergewicht.“ Das erstaunlichste Ergebnis jedoch: Die Frauen, die damals mit
geringem Geburtsgewicht zur Welt kamen, brachten später selbst kleinere Kinder zur Welt, obwohl
es natürlich längst wieder genug zu essen gab. Und auch diese Kinder, also die Enkel der
Kriegsgeneration, litten noch unter einem höheren Krankheitsrisiko! Wie kann das sein? Wie ist die
Information über die Lebensbedingungen der Großeltern zu den Enkeln gelangt?
Das Gedächtnis der Gene
Seit Darwin vor 150 Jahren die Evolutionstheorie veröffentlich hat, steht fest: erworbene Eigen -
schaften lassen sich nicht vererben. Die Lebensweise der Großeltern hat keinen direkten Einfluss
auf die Gene der Nachkommen. Muss diese Überzeugung korrigiert werden? Ausführlich beschäftigen
sich die Forscher der Uniklinik Amsterdam mit der Enkelgeneration. Sie erheben den genauen
Gesundheitszustand und untersuchen Blutproben der Betroffenen. Das Erbgut wird sequenziert.
Endgültige Ergebnisse gibt es noch nicht. Fest steht jedoch, dass die Hungersnot keine
Auswirkungen auf den Buchstabencode der DNS hatte. „Die Hungersnot hat vermutlich bei einigen
Genen den Schalter umgelegt“, sagt Tessa Roseboom. Extreme Ereignisse können Gene an-
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Extreme Ereignisse können den gene -
tischen Schaltplan verändern.
oder ausschalten. Ein wichtiger Regulationsmechanismus: Die Gene selbst sind nur der Text im
Buch des Lebens. Entscheidend ist, was damit gemacht wird. Kleine Schalter – sogenannte Methyl -
gruppen – heften sich an die DNS und schalten so einzelne Gene an oder aus. 4Epigenetik heißt
der neue Forschungszweig, der sich mit der Regulation unseres Erbgutes beschäftigt. Darwin
konnte von all dem nichts wissen. Zu seiner Zeit war selbst die 4DNS noch unbekannt. Umso
erstaunlicher, dass er wichtige Mechanismen der Vererbung sehr zutreffend beschrieben hat. Erst
jetzt entdecken die Wissenschaftler das neue Feld der Epigenetik. Noch steht die Forschung ganz
am Anfang, doch sie hat enorme Konsequenzen: Denn ob wir schlemmen oder hungern, rauchen
oder trinken – all das hat nicht nur Folgen für unsere eigene Gesundheit. Es beeinflusst auch die
Gene unserer Kinder und Enkel.
4 Epigenetik
_______________________________________________________________________________________
Die Epigenetik beschäftigt sich mit den komplexen Mechanismen der Regulation unserer Gene. Bei epigenetischen
Veränderungen bleibt die Sequenz der DNS unverändert. Lediglich die Aktivität einzelner Gene wird verändert.
Ein häufiger Mechanismus ist die sogenannte Methylierung. Dabei heften sich kleine Moleküle an die DNS und
schalten so bestimmte Gene an oder aus.
4 DNS
_______________________________________________________________________________________
In dem Molekül Desoxyribonukleinsäure ist die Erbinformation gespeichert. Mit Ausnahme von einigen speziellen
Viren enthalten alle Lebewesen das Erbmolekül DNS.
Verändern Traumata in frühester Jugend die Gene?
Am Münchener Max-Planck-Institut für Psychiatrie will Florian Holsboer herausfinden, ob auch
Stress und Traumata unsere Gene verändern können. Und weil man bestimmte Versuche mit
Menschen nicht machen kann, arbeiten die Forscher hier mit Mäusen: Mehrere Stunden am Tag
werden Mäusebabys von ihrer Mutter getrennt. Für die Kleinen bedeutet das Lebensgefahr, denn
sie werden noch gesäugt. Wirkt sich der Stress, den sie in den ersten Lebenswochen erleiden, bis
ins Erwachsenenalter aus? Ein Verhaltenstest soll diese Frage klären.
Im Erwachsenenalter werden die Mäuse in eine Art Labyrinth gesetzt. Es gibt geschlossene
dunkle Gänge und offene helle. Die entscheidende Frage: Wagt sich die Maus in die offenen und
hellen Gänge? Das Ergebnis ist eindeutig: Mäuse, die ohne schlechte Erfahrungen aufgewachsen
sind, balancieren mutig im Hellen umher. Ihre traumatisierten Artgenossen dagegen bevorzugen
die Sicherheit im dunklen Gang. Stress in früher Jugend führt also zu einem ängstlichen Verhalten
im späteren Mäuseleben. Im nächsten Schritt durchforsten die Wissenschaftler das Erbmaterial der
Mäuse. Tatsächlich hat der Stress Spuren im Genom hinterlassen: Einige Gene wurden aktiviert,
andere abgeschaltet. Traumata verändern also den genetischen Schaltplan. Die Verhältnisse beim
Menschen sind komplexer. Doch Professor Holsboer ist überzeugt, dass sich die Prinzipien aus dem
Mäuseversuch auch auf den Menschen übertragen lassen. „Die Epigenetik ist lange unterschätzt
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worden“, sagt er. „Heute aber wissen wir, dass die 20.000 Gene, die wir auf unserer Erbsubstanz
tragen, nur eine sehr grobe Grundinformation liefern. Die Epigenetik orchestriert die Informationen,
die auf unseren Genen sind. Und sie ist die Relais-Station gegenüber äußeren Umwelteinflüssen.“
Extreme Ereignisse wie Hunger, Stress oder Terror können also den epigenetischen Schaltplan verändern.
Professor Holsboer hat auch das Genom von Personen untersucht, die nach dem Attentat
auf das World Trade Center in New York unter posttraumatischen Belastungsstörungen litten. Und
tatsächlich hat er auch bei ihnen Veränderung im Schaltplan der Gene gefunden. Im nächsten
Schritt wollen die Forscher herausfinden, ob solche Veränderungen an die Nachkommen weitergeben
werden. Im Mittelpunkt der Forschung werden dann zunächst wieder die Mäuse stehen.
Autorin: Claudia Ruby
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Lesetipps
Tatsache Evolution: Was Darwin nicht wissen konnte
Autor: Ulrich Kutschera
Verlagsangaben: Deutscher Taschenbuch Verlag, München, 2009,
ISBN: 978-3423247078
Sonstiges: 320 Seiten, broschiert
Preis: 14,90 Euro
Das Buch bietet einen facettenreichen Querschnitt durch unterschiedlichste Bereiche der Evo -
lutionsbiologie. Immer wieder – das spiegelt sich auch im Titel des Buches wider – argumentiert
der Autor leidenschaftlich gegen ein kreationistisches Weltbild. Der Autor ist Professor für
Pflanzenphysiologie und Evolutionsbiologie an der Universität Kassel und Vorsitzender der
Arbeitsgemeinschaft Evolutionsbiologie im Verband Deutscher Biologen.
Gifttiere: Ein Handbuch für Biologen, Toxikologen, Ärzte und Apotheker
Autor: Dietrich Mebs
Verlagsangaben: Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart, 2000
ISBN: 3-8047-1639-3
Sonstiges: 350 Seiten
Preis: 75,70 Euro
Ein schönes, auch für Laien verständliches Buch, mit guter Struktur und vielen beeindruckenden
Fotos. Neben Informationen zu einzelnen Tieren und deren Giften, werden auch Fallbeispiele von
Vergiftungen geschildert und mögliche Gegenmaßnahmen erklärt.
Die Pizza-Hunde: Freilandstudien an verwilderten Haushunden. Verhaltensvergleich mit Wölfen.
Tipps für Hundehalter
Autor: Günther Bloch
Verlagsangaben: Kosmos, Stuttgart, 2007
ISBN: 978-3-440-10482-8
Sonstiges: 248 Seiten
Preis: 19,95 Euro
Der Hundeforscher Günther Bloch hat ein Rudel verwilderter Haushunde in der Toskana beobachtet
und seine Ergebnisse mit seinen Forschungen an Timberwölfen in Kanada verglichen. Das Buch
zeigt anhand faszinierender Familiengeschichten, wie sich Hunde „natürlicherweise“ verhalten. Das
Buch gibt Einblick in Jagdverhalten, Paarungsverhalten, Jungenaufzucht und Gruppendynamik. Der
Autor gibt auch Tipps für Hundebesitzer, die ihrem besten Freund ein artgerechtes Leben bieten
wollen.
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Linktipps
Evolution MegaLab
http://www.evolutionmegalab.org/de
Ranga Yogeshwars Linktipp: Das Evolution MegaLab. Werden Sie Evolutionsforscher! Beobachten
und zählen Sie alle Arten von Bänderschnecken in Wald und Flur oder auch in Ihrem Garten.
Dabei erleben Sie, wie die Regeln der Evolution in Ihrer direkten Umgebung wirken.
Abenteuer Evolution bei nano
http://3sat.de/nano/diverses/darwin/darwin.html
Der DarwinCode – Charles Darwin, seine Reise, seine Theorie und die Folgen.
Evolutionsforschung bei Planet Wissen
http://www.planet-wissen.de/pw/
Artikel,,,,,,,479C8550BFE84BD8E0440003BA5E08BC,,,,,,,,,,,,,,,.html
Die Idee, dass die Natur nicht unveränderlich ist, sondern sich langsam weiterentwickelt, brauchte
lange, um sich durchzusetzen. Besonders in den christlich geprägten Ländern der Welt gab es
bis ins Mittelalter kaum Zweifel daran, dass Gott alle Pflanzen- und Tierarten geschaffen hat –
und die Welt vollkommen ist. Die Geschichte der Evolutionsforschung ist dementsprechend
nicht geradlinig, sondern sehr verwickelt verlaufen, da diese traditionelle Vorstellung erst mühsam
überwunden werden musste.
Die Welt des Mikrokosmos
http://www.cytographics.com
Eine Seite, auf der es faszinierende Einblicke in die Welt der Bakterien und Einzeller gibt.
Die Website des Evolutionsbiologen Bill Martin
http://www.molevol.de/lab/martin.html
Hier erklärt Bill Martin seine Arbeit und Theorien. Darunter eine, wie das Leben überhaupt entstand.
W wie Wissen: Albatrosse – Massensterben in der Antarktis
http://www.daserste.de/wwiewissen/beitrag_dyn~uid,ddvdfhz4ecfsn085~cm.asp
Albatrosse werden häufig Opfer von Fischereiflotten, weil sie von Ködern angelockt werden.
Dabei kann den imposanten Fliegern mit einfachen Mitteln geholfen werden.
Museum Koenig: Bilder von Elefantenzähnen
http://www.zfmk.de/web/Museum/Museumsschule/Arbeitsmaterialien/Sugetierzhne/
Elefant.pdf
Bilder des Gebisses des Afrikanischen Elefanten (Loxodonta africana, PDF, 256 kB)
Universität Hamburg: C3-, C4- und CAM-Photosynthese
http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/d24/24b.htm
Grafische Darstellung der C3-, C4- und CAM-Photosynthese mit sehr detailreichen
Hintergrundinformationen.
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Webseite von Redouan Bshary zu den Putzerfischen
http://www2.unine.ch/Jahia/site/ethol/lang/en_GB/pid/5736
Seit Jahren analysiert der Verhaltensforscher Redouan Bshary die Beziehung zwischen
Putzerfischen und ihren Kunden. (englisch)
Das Biosphärenreservat Rhön
http://brrhoen.de/
Bundesamt für Naturschutz
http://www.bfn.de/
Naturschutzbund Deutschland
http://www.nabu.de/
Der Naturschutzbund Deutschland hält viele Informationen zur Situation der Vogelwelt bereit.
Das Wolfsforschungszentrum in Grünau
http://www.wolfscience.at
Die Seite des Wolfsforschungszentrums in Grünau mit vielen interessanten Informationen zu
Wolf und Hund.
Der Hungerwinter in den Niederlanden
http://www.hongerwinter.nl/index.php?lang=english
Ausführliche Informationen über die Studie zum Hungerwinter in den Niederlanden (englisch)
Epigenetik
http://epigenome.eu/de
Informationen und Links rund um das Thema Epigenetik
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Impressum:
Herausgegeben
vom Westdeutschen Rundfunk Köln
Verantwortlich:
Quarks & Co
Claudia Heiss
Redaktion:
Lorenz Beckhardt/Thomas Kamp
Gestaltung:
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Alle: © WDR
außer: angegeben
© WDR 2009
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