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Experimentelle Zwillingsforschung Der Ursprung von Persönlichkeit: Selbst Klone sind immer individuell

Quelle: Pressemitteilung Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

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Forschungsverbund Berlin e.V.

Genetisch identisch, in der gleichen Umwelt geboren und aufgewachsen – und doch verschieden? Experimente mit natürlichen Fischklonen geben neue Einblicke zu Persönlichkeit und individuellem Verhalten.

Amazonenkärpflinge sind natürliche Klone ihrer Mutter, daher genetisch identisch. Ein perfektes Modell für die Zwillingsforschung.
Amazonenkärpflinge sind natürliche Klone ihrer Mutter, daher genetisch identisch. Ein perfektes Modell für die Zwillingsforschung.
(Bild: David Bierbach)

Was bestimmt unsere Persönlichkeit? Sind es die Gene? Oder ist es die Umgebung, in der wir aufwachsen? Tatsächlich ist die Persönlichkeit bestimmt vom Erbgut und der Prägung durch Umwelteinflüsse, so der bisherige Wissensstand. Doch was ist dann mit genetisch identischen Individuen, die unter gleichen Bedingungen aufwachsen? Sind diese Individuen vollkommen identisch? Bei dieser Frage stieß die Zwillingsforschung bislang an ihre Grenzen.

Ein Forschungsteam des Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) und des Exzellenzclusters „Science of Intelligence“ der Humboldt-Universität zu Berlin hat nun an natürlich klonalen Fischen erstmals gezeigt, dass sich genetisch identische Individuen bereits am ersten Lebenstag in ihren Charaktereigenschaften unterscheiden und dass diese frühen Charakterunterschiede das Verhalten der Tiere bis ins Erwachsenenalter maßgeblich prägen.

Natürliche Fischklone als ideale Versuchstiere

Bislang gingen Experten davon aus, dass Unterschiede im Erbgut und den Umweltbedingungen die entscheidende Rolle für Unterschiede in der Persönlichkeit spielen. „Es gab bisher auch keine experimentellen Ansätze, diese beiden Faktoren komplett auszuschließen“, sagt Studienleiter Dr. Max Wolf vom IGB. „Unser Experiment zeigt, wie sich Verhaltensindividualität ohne jegliche genetische und umweltbedingte Variation entwickeln kann.“

Eine Fischart ohne Männchen

Die Amazonenkärpflinge tragen ihren Namen zurecht – denn wie bei den Kriegerinnen aus der griechischen Mythologie gibt hier ausschließlich Weibchen. Zur Fortpflanzung brauchen die Fische allerdings weiterhin Männchen nahe verwandter Arten. Diese geben mit ihrem Sperma sozusagen den Startschuss für die Teilung der Eizellen. Genetisches Material des Männchens hat jedoch keine Chance, sich im Nachwuchs bemerkbar zu machen: Nachdem die Eizellen befruchtet sind, wird das Genmaterial des Vaters vollständig zerstört und nur der bereits diploide Chromosomensatz aus den mütterlichen Eizellen wird an den Nachwuchs weitergegeben. Amazonenkärpflinge vermehren sich also durch Jungfernzeugung: alle Nachkommen sind genetisch identische Klone der Mutter.

Laut einer Studie der Universität Würzburg existiert die rein weibliche Fischart bereits seit über 100.000 Jahren bzw. 500.000 Generationen. Dabei sollte sie ohne geschlechtliche Fortpflanzung und die damit einhergehende Vererbung und Evolution eigentlich längst ausgestorben sein. Den Forschern zufolge unterliegen aber auch die Amazonenkärpflinge einer Evolution: in Form einer Selektion von natürlicherweise erscheinenden Mutationen und dem Wettbewerb zwischen den jeweiligen Klonen.

Wolf und sein Team demonstrierten, dass Tiere mit identischem Erbgut und identischen Umweltbedingungen bereits ab dem ersten Lebenstag unterschiedliche Persönlichkeitsmerkmale ausbilden, die sich im Laufe ihres Lebens weiter verstärken und stabilisieren. Die Forscher untersuchten dazu das Verhalten von Amazonenkärpflingen (Poecilia formosa). Diese Fische pflanzen sich auf natürliche Weise klonal fort: Die Nachkommen sind also Kopien der Mutter und damit genetisch gleich. Da die Tiere lebend geboren werden, findet keine Brutpflege statt und somit keine Beeinflussung durch die Mutter. Die Fische lassen sich also ab dem ersten Tag unter identischen Bedingungen halten.

Mithilfe eines hochauflösenden Tracking-Systems wurde das Verhalten der Amazonenkärpflinge, die unmittelbar nach der Geburt in identischen Umgebungen gehalten wurden, über die ersten zehn Wochen ihres Lebens aufgezeichnet.

Individuelle Persönlichkeit trotz identischen Bedingungen

„Wir haben festgestellt, dass starke Verhaltensindividualitäten bereits am ersten Tag nach der Geburt vorhanden sind – sich die Tiere beispielsweise systematisch in ihren Aktivitätsmustern unterscheiden. Diese Unterschiede in individuellen Verhaltensmustern blieben über die gesamten zehn Wochen des Experiments bestehen und verstärkten sich sogar allmählich“, erläutert Dr. David Bierbach, einer der beiden Erstautoren der Studie und ebenfalls Wissenschaftler am IGB.

Das Team von Bierbach und Wolf hatte schon in einer vorangegangenen Studie von 2017 an Amazonenkärpflingen gezeigt, dass sich Verhaltensindividualität trotz identischer Gene und identischer Umwelt herausbildet. In dem aktuellen Experiment haben die Forscher nun nachgewiesen, dass diese Verhaltensindividualität bereits am Tag 1 nach der Geburt vorhanden ist.

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„Dies sind die ersten experimentellen Nachweise dafür, dass Individualität im späteren Leben stark von Faktoren vor der Geburt geprägt sein kann, wie der Versorgung im Mutterleib, der Epigenetik und Entwicklungsbedingungen vor der Geburt“, resümiert Bierbach.

Originalpublikation: Kate L. Laskowski; David Bierbach; Jolle W. Jolles; Carolina Doran; Max Wolf: The emergence and development of behavioral individuality in clonal fish, Nature Communications. - 13(2022), Art. 6419; DOI: 10.1038/s41467-022-34113-y

Weiterführende Literatur: Bierbach, D., Laskowski, K. & Wolf, M.: Behavioural individuality in clonal fish arises despite near-identical rearing conditions, Nat Commun 8, 15361 (2017); DOI: 10.1038/ncomms15361

(ID:48760328)

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