Lässt ein Physiker zehnmal einen Spielwürfel von derselben Höhe zu Boden fallen, so wird der stets mit derselben Geschwindigkeit aufprallen. Er kann sie sogar im vorhinein ausrechnen, denn seine KollegInnen haben erforscht, welchen Naturgesetzen der Würfel gehorchen muss, wenn man ihn loslässt. Doch kann man auch als BiologIn solch einfache Regeln finden? Würden unter den gleichen Bedingungen immer dieselben Arten entstehen? Oder würfelt die Evolution, sind zufällige Veränderungen die einzige Regel? Immerhin können auch die schlauesten PhysikerInnen weder vorhersagen, welche Zahl der gefallene Würfel zeigt, noch immer dieselbe Zahl werfen.

ForscherInnen aus den USA haben beobachtet, dass sich Fadenwürmer an eine bestimmte Umweltbedingung immer auf dieselbe Art anpassen. Sie verlieren zwei bestimmte Gene, und nicht eines der zig anderen, die fast das gleiche tun.

Hat ein junger Fadenwurm genug Platz und zu fressen, so ist er in drei Tagen geschlechtsreif, vermehrt sich und stirbt innerhalb von zwei Wochen. Muss er jedoch hungern, oder sind um ihn herum zu viele Artgenossen, die ihm das Futter streitig machen, so drosselt er seinen Energieverbrauch und entwickelt sich zu einer Dauerlarve, die monatelang ohne Futter auskommt. Wie groß die Konkurrenz um das Futter ist, erkennt er an einem Botenstoff, dem sogenannten Dauerpheromonen, den die anderen Fadenwürmer aussenden. Viel Dauerpheromon heißt große Konkurrenz und in der Natur fast immer Futtermangel. Der Wurm zieht sich in das Larvenstadium zurück und wartet auf bessere Zeiten.

Im Labor, bei vielleicht nicht ganz artgerechter Haltung, sind die Kulturschalen zwar oft gerammelt voll, doch Futter gibt es zur Genüge. Flüchtet sich ein Wurm in das Dauerstadium, so verschläft er die Zeit, während der sich seine Artgenossen fleißig vermehren. Am erfolgreichsten sind hier jene, die eine Überdosis Dauerpheromon ignorieren, sich schnell entwickeln und sofort Nachkommen produzieren.

Genau dies fanden ForscherInnen bei C. elegans Würmern, die schon seit 50 Jahren im Labor ihr Dasein fristen. Sie untersuchten das Genom der Tiere und fanden, dass sie verlernt haben, das Pheromon zu erkennen: Zwei Gene für den zuständigen Pheromon-Rezeptor sind in dem Laborstamm nicht mehr funktionsfähig. Ein anderer C. elegans Stamm, der 2003 den Absturz der Raumfähre Columbia überlebte und davor vier Jahre im Labor bei hoher Bevölkerungsdichte gezogen wurde, macht ebenfalls keine Dauerlarven mehr. Er hat dieselben Pheromon-Rezeptor-Gene verloren. Ebenso ein Laborstamm der nahe verwandten Spezies C. briggsae.

Fünfzig bis hundert Gene entscheiden, ob der Wurm zur Dauerlarve wird oder nicht. Theoretisch könnte er ein Beliebiges davon verlieren, um das Pheromon wirkungslos zu machen. Doch viele dieser Gene haben zusätzliche, lebenswichtige Funktionen, etwa in der Entwicklung oder im Stoffwechsel des Wurmes. Den Pheromon-Rezeptor hingegen können wohlgenährte Würmer ohne weitere Konsequenzen verlieren.

Der oben genannte Würfel fällt nach einer Sekunde mit etwa 35 km/h, nach zwei Sekunden sind es zirka 71 km/h. Das Naturgesetz dazu lautet: Geschwindigkeit = Beschleunigung x Zeit. Und auch die Biologie gehorcht offensichtlich Naturgesetzen. Eines davon lautet: Die Evolution schaltet eher Gene aus, deren Verlust keine weitreichenden Folgen hat. Man kann also bei einfachen Dingen, und wenn man schon Beispiele zur Verfügung hat, vorhersagen, wie sich bestimmte Lebewesen verändern könnten. Wird es allerdings komplizierter, etwa bei der Entstehung der vielen verschiedenen Arten, sind wir wohl wieder beim Würfeln.

Quellen:ScienceNOW, Nature