Das Aussterbe-Risiko lässt sich berechnen

30. März 2006, 11:51
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Neue mathematische Modelle tragen zu einem besseren Verständnis bei, wie genetische und ökologische Vielfalt entsteht

Mathematik und chaotisch wirkende biologische Vorgänge passen auf den ersten Blick nicht recht zusammen. Die Modelle und Gleichungen der Biomathematiker können jedoch einen wertvollen Beitrag zur Verbesserung des Schutzes bedrohter Arten leisten.


Die Zerstörung von Lebensraum ist eine der wichtigsten Ursachen für die Ausrottung vieler Tierarten. Im Verlauf dieses schleichenden Prozesses sind die Tiere gezwungen, sich auf kleine und kleinste Lebensräume zurückzuziehen, bevor sie schließlich ganz verschwinden.

Für die Vorgänge innerhalb fragmentierter Populationen interessieren sich nicht nur Biologen. Die Biomathematiker rücken den evolutionären Prozessen mit Formeln und Taschenrechnern und – viel wichtiger – neuen Modellen zuleibe. Reinhard Bürger vom Institut für Mathematik der Universität Wien ist einer von ihnen. Der Forscher leitet gleich zwei Projekte, die die Bereiche Genetik, Evolution und Statistik vereinen.

"Errechnen" wie Vielfalt entsteht

Das Projekt "Mathematik und Evolution" wird vom Wiener Wissenschafts-, Forschungs- und Technologiefonds gefördert und soll neue mathematische Modelle entwickelt, die das Verständnis davon verbessern, wie ökologische und genetische Vielfalt entsteht.

Die Abläufe bei der Besiedelung neuer Lebensräume stehen im Zentrum des Forschungs-Interesses. Als Modellobjekt wurde, unter anderem, die Fruchtfliege ausgewählt. Durch die Untersuchung der Evolutionsgeschichte der Fliege will man herausfinden, welche Gene sich im Laufe der Anpassung durchgesetzt haben und welche Funktion diese besitzen.

Eingewanderte Fruchtfliege

Die Fruchtfliege hat – einmal mehr – ideale Voraussetzungen: Sie ist erst vor rund 10.000 Jahren von Afrika nach Europa eingewandert. Von hier aus hat sie Asien und Amerika besiedelt. Die radikalen Unterschiede zwischen den ökologischen Rahmenbedingungen der einzelnen Lebensräume zwangen die Fliege zu einer ebenso radikalen Anpassung. Und diese Besiedelung verlief nach einem anerkannten Modellsystem.

Die Erkenntnisse und neuen Modelle erlauben auch Ausblicke in die Zukunft der Evolution, denn sie sind auch auf andere Organismen übertragbar. Eine mittelfristige Anwendung wäre etwa eine Verbesserung von Schutzmaßnahmen für bedrohte Arten.

Sympatrische Artenbildung

Wie eine neue Art innerhalb einer Population entstehen kann, will Bürgers zweites Forschungsvorhaben herausfinden. Das vom Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) unterstützte Projekt "Genetische Modelle für häufigkeitsabhängige Selektion" zielt darauf ab, die allgemeinen und genetischen Bedingungen zu klären, unter denen eine solche Artenbildung ohne räumliche Trennung abläuft.

Eine Möglichkeit für das Auftreten eines solchen Phänomens ist die sogenannte sympatrische Artenbildung. Dabei paaren sich Individuen mit bestimmten Merkmalen innerhalb einer Population mit einer höheren Wahrscheinlichkeit. Dieses Merkmal setzt sich dann mit den Generationen durch, was theoretisch in der Zukunft zur Entwicklung einer eigenen Spezies führen könnte. Mit Hilfe von mathematischen Methoden und Modellen will Bürger im Rahmen dieses Projektes den theoretischen Beweis für die Vorrausetzungen sympatrischer Artenbildung erbringen. (red)


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    Die Besiedelung verschiedener Lebensräume durch die Fruchtfliege verläuft nach einem anerkannten Modellsystem.

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