Evolution in Rekordgeschwindigkeit

30. Dezember 2013, 18:05
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Der Páramo im nördlichen Hochland der Anden verfügt über eine einzigartige Biodiversität - Nirgendwo auf der Welt schreitet die Evolution so schnell voran

1799 machten sich der große Entdecker Alexander von Humboldt und seine Gefährten von Caracas in Venezuela auf, die Anden zu erkunden. Unter widrigen Bedingungen kämpften sie sich Stück um Stück das Gebirge hinauf. Der Nebel war so dicht, dass sie kaum die Hand vor dem Gesicht sahen. Als er sich verzog, waren die Abenteurer überwältigt: Weite Graslandschaften waren zu sehen, Bäume, Blumen und Sträucher, die den Männern völlig unbekannt waren.

Später notierte Humboldt in seinem Band Reise in die Aequinoctial-Gegenden: "Nach vierstündigem Marsch über die Savanen kamen wir in ein Buschwerk aus Sträuchern und niedrigen Bäumen, 'el Pejual' genannt (...). Der Abhang eines Berges wurde sanfter und mit unsäglicher Lust untersuchten wir die Gewächse dieser Region. Vielleicht nirgends findet man auf so beschränktem Raum so schöne und für die Pflanzengeografie bedeutsame Pflanzen beisammen."

Das Páramo-Ökosystem, das sich in den Andenregionen von Venezuela, Ecuador und Kolumbien zwischen 2800 und 4500 Meter Höhe über dem Meeresspiegel erstreckt, bringt auch noch 200 Jahre nach Humboldt Forscher zum Staunen. Laut einer Studie im Fachblatt Frontiers in Genetics sind diese Graslandschaften jene Region auf der Erde, wo die Evolution am schnellsten abläuft.

Veränderungen im Zeitraffer

Zwar reicht die Entstehung der Anden gut 150 Millionen zurück, als die Nazca-Platte im Pazifik auf die Südamerikanische Platte traf und langsam, aber stetig ein Gebirge auffaltete. Doch erst vor 2,5 Millionen Jahren schob sich die Gebirgskette über die Baumgrenze - und schuf eine einzigartige Flora und Fauna: den Páramo. Das, was sich dort seitdem abspielt, ist Entwicklungsgeschichte im Zeitraffer.

Für ihre Untersuchung zeichneten die Forscher die unterschiedlichen Abstammungs- und Entwicklungslinien eines Stammbaumes nach, um so das Alter der Arten zu bestimmen. Dabei wurden nicht gemeinsame, als urtümlich anzusehende Merkmale analysiert, sondern die unterschiedlichen Ausprägungen. Die Veränderung von Protein- bzw. DNA-Sequenzen lässt sich anhand des Vergleichs zweier Arten bestimmen, deren gemeinsamer Vorfahr auf der Grundlage fossiler Funde genau rückdatiert werden kann.

Die Wissenschafter entdeckten allein 3431 Arten von Gefäßpflanzen, von denen die meisten nur in dem Andenhochland existieren. "Die Tatsache, dass einige endemische Pflanzengruppen aus dem Páramo sehr artenreich und gleichsam jungen Ursprungs sind, ist ein Indiz für hohe Evolutionsraten", sagt Studienleiter Santiago Madriñán, Pflanzengenetiker an der Universidad de los Andes in Bogotá.

Der Forscher kennt die Region wie seine Westentasche. In Kolumbien aufgewachsen, studierte er Biologie in Harvard. Nach seinem Doktorat kehrte er 1997 in seine Heimat zurück. Seitdem widmet sich der Wissenschafter in zahlreichen Studien und Büchern dem Páramo.

Doch warum schreitet die Evolution in den Anden so schnell voran? "Wir vermuten, dass mehrere Gründe zusammenspielen, wie zum Beispiel die hohe Mutationsrate infolge hoher ultravioletter Strahlung, der die Pflanzen am Äquator ausgesetzt sind, sowie Nischenaufteilung und ökologische Spezialisierung." Ein zentraler Grund für die rasche Entwicklung ist auch die Gebirgsbildung und die damit verbundenen klimatischen Veränderungen.

Das führt dazu, dass sich zwei räumlich voneinander getrennte Teilpopulationen der gleichen Art aufgrund des unterschiedlichen Selektionsdrucks anders entwickeln und in zwei Arten ausdifferenzieren. "Die genetische Variation entstand durch die Separation der Population in Warmzeiten des Eiszeitalters, auf die feuchten Perioden folgten. In der Zwischenkaltzeit, dem Interglazial, vermischten sich die Populationen dagegen", so Madriñán.

Dieser Prozess geschah häufig während der Eiszeit im Pleistozän, begann also vor rund zwei Millionen Jahren und endete vor 12.000 Jahren. Im Lauf der Zeit "mendelten" sich die Arten im Páramo heraus.

"Es handelt sich um ein sehr junges Ökosystem mit einer hohen Biodiversität, was bedeutet, dass die Evolution mit einer noch nie geahnten Geschwindigkeit voranschreitet, schneller als jedes andere bis dato studierte Ökosystem. Die Untersuchung der Biologie der Páramos erlaubt es uns, die Prozesse der Evolution besser zu verstehen", sagt Madriñán.

Klimawandel bereitet Sorgen

Doch der Páramo ist ein äußerst fragiles Ökosystem. "Das gegenwärtige Interglazial, das sich in einer extremen und durch den Menschen hervorgerufenen Erderwärmung äußert, könnte das Páramo-Ökosystem zum Verschwinden bringen. Da die unteren Vegetationsgürtel nach oben wandern, muss der Páramo in immer höhere tropische Bergregionen ausweichen. Irgendwann wird es für den Páramo keinen Platz mehr geben", befürchtet Madriñán.

Der Klimawandel könnte also ein ganzes Ökosystem vernichten. Doch damit nicht genug: Durch den Verlust der Graslandschaft, die als eine Art Drainage für das Grundwassersystem fungiert, wäre die Wasserversorgung vieler Dörfer und Städte in den Anden gefährdet.

Alexander von Humboldt hatte bei seiner Expedition vor gut 200 Jahren noch ganz andere Sorgen. (Adrian Lobe, DER STANDARD, 31.12.2013)

  • Typische Páramo-Landschaft in Ecuador: Aufgrund der Höhenlage von mehr als 2800 Metern verändern sich die Pflanzen hier besonders schnell.
    foto: wikimedia

    Typische Páramo-Landschaft in Ecuador: Aufgrund der Höhenlage von mehr als 2800 Metern verändern sich die Pflanzen hier besonders schnell.

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