Je nach Nahrungsangebot: Räuber oder Bakterienschlürfer

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Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

Phänomen der phänotypischen Plastizität

„Phänotypische Plastizität“ heißt diese Eigenschaft vieler Organismen, ihre Entwicklung flexibel auf sich ändernde Erfordernisse der Umgebung abzustimmen. Wichtig ist die Entdeckung des eud-1-Gens einerseits deshalb, weil die molekular-genetischen Mechanismen, die Tieren diese Plastizität erlauben, bisher zum größten Teil unbekannt sind. „Phänotypische Plastizität wird häufig ins Spiel gebracht, um evolutionäre Anpassungen an verschiedene Umweltbedingungen zu erklären. Wir zeigen beispielhaft einen genetischen Mechanismus, der solche evolutionären Verzweigungen ermöglicht“, so Sommer.

Wie genau Umwelt und Gene zusammenwirken, ist ein in mancher Hinsicht kontroverses Thema unter Evolutionsbiologen. Klar ist, dass die Umwelt eine Auswahl zwischen genetisch verschiedenen Varianten trifft – das ist Darwins natürliche Selektion. Aber Forscher wie die amerikanische Biologin Mary-Jane West-Eberhard behaupten: Die Umwelt kann auch direkt auf die Entstehung neuer stammesgeschichtlicher Merkmale einwirken.

Bei einem „plastischen“ Merkmal wie der Mundhöhlenform bestimmen äußere Umstände, ob es in der einen oder der anderen Form vorliegt. West-Eberhard und andere Wissenschaftler vermuten, dass ein durch die Umwelt derart voreingestelltes Merkmal in einem zweiten Schritt genetisch dauerhaft fixiert werden kann. Es könnte auf diese Weise sogar zu Artaufspaltungen kommen. Das ist allerdings wenig mehr als eine umstrittene Idee, die bisher kaum durch experimentelle Belege gestützt werden konnte. Die Tübinger Max-Planck-Forscher haben mit dem Schalter-Gen eud-1 nun einen genetischen Mechanismus identifiziert, der gut zu diesen Hypothesen passt. Komplexe Evolutionsmodelle mit Plastizität und Umwelteinflüssen als treibenden Kräften sind also vielleicht mehr als kontroverse Gedankenspiele.

Originalpublikation: Erik J. Ragsdale, Manuela R. Müller, Christian Rödelsperger, Ralf J. Sommer, Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie, Tübingen: A Genetic Switch Coupled to Micro- and Macroevolution of a Developmental Plasticity Acts Through a Sulfatase, CELL-D-13-00895R3.

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