03.06.2015 | Presseinformationen:

Darwin’s hässliches Entlein überrascht Evolutionsbiologen Artbildung und Hybridisierung bei Galápagos-Meerechsen

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Kein bisschen hässlich: Meerechsen sind faszinierende Bewohner der Küsten der Galápagos-Inseln.

Charles Darwin hatte eine klare Meinung zu den Galapagos-Meerechsen: Sie seien „abscheulich aussehende Kreaturen“ und überdies auch noch „dumm und plump“. Doch Darwins „hässliches Entlein“ überraschte nun ein Forscherteam um den Sebastian Steinfartz vom Zoologischen Institut der Technischen Universität Braunschweig. Ihre Forschungsergebnisse zeigen nun erstmals, dass sich auf kleinstem Raum zwei Gruppen der Reptilien herausgebildet haben, die sich praktisch wie getrennte Arten zueinander verhalten. Ein Phänomen, das selbst bei kleinen Eidechsen bislang unbekannt war und einen Einblick in die komplexen Evolutionsprozesse auf dem Galápagos-Archipel gibt.

 

Auf den ersten Blick wirken die drachenähnlichen Wesen für viele Menschen nicht sympathisch und zählen dennoch zu den faszinierendsten Organismen der Galápagos-Inseln. Weltweit einzigartig unter den Echsen handelt es sich bei ihnen um gute Schwimmer, die im Meer Algen abweiden und alle größeren und kleineren Inseln des Archipels besiedelt haben. Aus wissenschaftlicher Sicht führten sie im Vergleich zu den Darwin-Finken und Galápagos-Riesenschildkröten ein Schattendasein.

Neueste Untersuchungen zur Evolution der Meerechsen rücken die Galápagos-Meerechsen nun in den Fokus moderner Evolutionsforschung. Ein internationales Forscherteam um Dr. Sebastian Steinfartz vom Zoologischen Institut der Technischen Universität Braunschweig konnte erstmals zeigen, dass bei diesen großen und mobilen Reptilien Artbildung auf kleinstem Raum stattfindet. Wie die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun in einem Fachartikel in der Zeitschrift „Proceedings of the Royal Society B“ berichten, haben sich auf der Insel San Cristóbal in kürzester Zeit und im Abstand von wenigen Kilometern zwei Gruppen von Meerechsen herausgebildet, die sich nicht mehr kreuzen und sich damit im Prinzip wie zwei getrennte Arten verhalten. Ein solches Phänomen war selbst bei kleinen Eidechsen bislang unbekannt. „Wir waren sehr überrascht, dass wir es praktisch hier bereits mit zwei reproduktiv isolierten Arten zu tun haben“, berichtet Amy MacLeod, die im Rahmen ihrer Doktorarbeit mehrere hundert der vorsintflutlichen Reptilien entlang der gesamten Küstenlinie der Insel untersucht hat.

Meerechse mit Migrationshintergrund: ein rotes Individuum von Española hybridisiert mit Meerechsen auf San Cristóbal

Meerechse mit Migrationshintergrund: ein rotes Individuum von Española hybridisiert mit Meerechsen auf San Cristóbal

Das beobachtete System ist wesentlich komplexer als erwartet und erlaubt einzigartige Einblicke hinter die Kulissen der Evolutionsprozesse auf dem Galápagos-Archipel. „Wir haben es hier mit einer bisher in der Tierwelt noch nicht dokumentierten parallelen Interaktion von Artbildung und Hybridisierung zu tun“, erklärt Sebastian Steinfartz. Die beiden Meerechsenarten auf der Insel verhielten sich zwar wie zwei Arten zueinander, vermischten sich aber gleichzeitig mit Meerechsen von benachbarten Inseln, erklärt der Leiter der Untersuchung. Dies führe dazu, so Steinfartz weiter, dass der Artbildungsprozess auch nicht endgültig abgeschlossen sei und die Meerechsen im Zuge ihrer bereits Jahrmillionen andauernden Evolution eine Art bilden.

Die Forscher vermuten, dass sich durch das wiederholende direkte Zusammenspiel dieser gegensätzlichen Prozesse, Artbildung und Vermischung der noch nicht vollständig differenzierten Arten, die Anpassungsfähigkeit der Meerechsen an sich ständig ändernde Umweltbedingungen auf dem Galápagos-Archipel erhöhe und somit das erfolgreiche Überleben dieser Art seit mehreren Millionen Jahren bis heute ermöglicht habe. „Vielleicht ist aber gerade dieser Mechanismus der Schlüssel zum Erfolg der Meerechsen“, argumentiert Steinfartz. Lokale Anpassungen, die im Zuge von Artbildungsprozessen entstehen, könnten durch wiederholte Hybridisierung dem Genpool der gesamten Art zur Verfügung stehen und somit die Überlebenschancen der Meerechsen, die zum Teil drastische Populationseinbrüche im Zuge klimatischer Schwankungen zu verkraften haben, erst ermöglichen. „Ich hoffe, dass das hässliche Entlein sich jetzt langsam zu einem Schwan entwickelt und uns in Zukunft noch tiefere Einblicke in die Mechanismen der Evolution gewähren lässt“, schmunzelt Steinfartz.

 

Zur Publikation

MacLeod A, Rodriguez A, Vences M, Orozco-terWengel P, Garcia C, Trillmich F, Gentile G, Caccone A, Quezada G, Steinfartz S. Hybridization masks speciation in the evolutionary history of the Galápagos Marine Iguana. Proceedings oft he Royal Society B (http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2015.0425)

 

Kontakt

Dr. Sebastian Steinfartz
Zoologisches Institut
Abteilung Evolutionsbiologie
Technische Universität Braunschweig
Mendelssohnstraße 4
38106 Braunschweig
Tel.: 0531/391-2393
E-Mail: s.steinfartz@tu-braunschweig.de
www.zoologie.tu-bs.de/index.php/de/evolutionsbiologie

 


 

Darwin’s ugly duckling surprises evolutionary biologists
Speciation and hybridization in Galápagos-marine iguanas

Charles Darwin had a very clear opinion of Galápagos marine iguanas – “a hideous-looking creature, of a dirty black colour, stupid and sluggish in its movements”. However, Darwin’s ‘ugly duckling’ has surprised a research team of evolutionary biologists from the Technische Universität Braunschweig. Their results show, for the first time, the speciation of two populations of marine iguanas occurring on the same small island – a phenomenon that is even unknown for much smaller lizards. This research sheds new light on the fascinating and complex evolutionary processes of the Galápagos archipelago.

Although at a first glance these dragon-like creatures appear aesthetically challenged, marine iguanas are among the most fascinating organisms of the Galápagos Islands. They are the only sea going lizards world-wide, foraging in the marine environment and have colonized all major and smaller islands of the archipelago. However, from a scientific perspective, their evolution remains poorly understood when compared to that of Darwin’s finches or the giant Galápagos tortoises.

New insights into the evolution of marine iguanas now shift them into the focus of modern evolutionary research. An international research team, led by Dr. Sebastian Steinfartz from the Zoological Institute of the Technische Universität Braunschweig, has shown for the the first time that speciation of these large and mobile reptiles can occur on an unusual small scale. In a new research paper, published in Proceedings of the Royal Society B, the team show that reproductive isolation, the beginning of species formation or ‘speciation’, of marine iguana populations has developed on the small island of San Cristóbal within a very short period of time in the absence of spatial barriers. Speciation on such a small spatial scale was until now unknown, even from much smaller lizards. “We were surprised to find evidence for almost complete reproductive isolation between the two groups” remembers PhD student Amy MacLeod, who sampled hundreds of these prehistoric-looking reptiles during several trips to the Galápagos. At the same time, the team also found that reproduction between migrants from other islands, a kind of hybridisation, was surprisingly common.

Coming a long way - a red migrant marine iguana from Española on San Cristóbal island.

Coming a long way – a red migrant marine iguana from Española on San Cristóbal island.

Indeed, the system seems to be far more complex than initially thought, and allows for intriguing insights into the evolutionary processes of the Galápagos. “We are witnessing a never-before documented situation in the animal kingdom, where speciation is directly paralleled by hybridization” Sebastian Steinfartz explains. Although both groups of marine iguanas avoid breeding with each other, and therefore behave as distinct species on the island, they both interbreed and hybridize with migrant marine iguanas from nearby islands freely. As a result, the speciation process remains incomplete, and over evolutionary time-scales of several million of years, marine iguanas seemingly appear to be a single species, Steinfartz points out.

The scientists hypothesize that by the direct interaction of these opposing evolutionary forces, namely speciation and hybridization, the potential of marine iguanas to adapt to changing environmental conditions in the Galápagos archipelago is enhanced. This may have enabled them to persist for millions of years. “Perhaps this mechanism is the key to understanding the success of marine iguanas in surviving for such a long time on the archipelago despite the dynamic conditions” Steinfartz argues. Local adaptations, resulting from speciation might be absorbed by recurrent hybridization into a common species gene pool. This could enable the marine iguana to rapidly adapt and persist over the long-term, despite repeatedly suffering from severe population crashes driven by climatic fluctuations such as El Niño events. The team expect further surprises from this fascinating organism. “I hope that the ugly duckling now grows up and will develop into a white swan allowing us deeper insights into evolutionary processes in the future” says Steinfartz with a smile.

 

Publication

MacLeod A, Rodriguez A, Vences M, Orozco-terWengel P, Garcia C, Trillmich F, Gentile G, Caccone A, Quezada G, Steinfartz S. Hybridization masks speciation in the evolutionary history of the Galápagos Marine Iguana. Proceedings oft he Royal Society B (http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2015.0425 )[Platzhalter]

 

Contact

Dr. Sebastian Steinfartz
Zoological Institute
Evolutionary biology
Technische Universität Braunschweig
Mendelssohnstraße 4
38106 Braunschweig
Tel.: +49 531/391-2393
E-Mail: s.steinfartz@tu-braunschweig.de
www.zoologie.tu-bs.de/index.php/en/evolutionsbiologie