Evolutionsbiologen haben berechnet, wie schnell sich aus kleinen Säugetieren große entwickeln konnten

Zwischen einem Maus-großen Säugetier und einem Elefanten liegen mindesten 24 Millionen Generationen der Evolution. Zu diesem Ergebnis kommen die Berechnungen eines internationalen Forscherteams, das den Verlauf der Größenentwicklung im Stammbaum einiger Tierarten ausgewertet hat. Die entgegen-gerichtete Entwicklung ist dagegen offenbar weit weniger aufwendig, ergaben die Auswertungen: Die Evolution zu Zwergformen von ursprünglich großen Tierarten erfolgte 10-mal schneller als umgekehrt.

Vom gigantischen Blauwal bis zur winzigen Haselmaus – alle heute lebenden Säugetierarten haben einen gemeinsamen Vorfahren, auf den sich ihr Stammbaum zurückführen lässt. Nach dem Aussterben der Dinosaurier vor etwa 65 Millionen Jahren fächerten sich die urtümlichen Säugetiere in viele Arten auf, die sich teils drastisch in ihren Körperausmaßen unterscheiden. Vor diesem Hintergrund sind die Forscher nun der Frage nachgegangen, wie lange die Evolution für diese Größenveränderungen benötigte, um beispielsweise einen Maus-großen Vorfahren im Stammbaum der Elefanten in das größte heutige Landlebewesen zu verwandeln. Das Team um Alistair Evans von der australischen Monash University School of Biological Sciences hat dazu Daten über die Entwicklung von 28 Säugetiergruppen in den letzten 70 Millionen Jahren ausgewertet, die durch Fossilienfunde dokumentiert sind. Darunter beispielsweise die Stammbäume der Rüsseltiere, Primaten und der Wale.

Als Maßstab für die Entwicklungsgeschwindigkeit wählten die Forscher die Anzahl der benötigten Generationsfolgen, denn nur dabei ergeben sich neue Genvarianten, die eine Entwicklung zu mehr Größe ermöglichen. Dies sei der ausschlaggebende Faktor bei der Evolution und nicht die Zeit, erklären Alistair Evans und seine Kollegen. Die Generationsfolge als Maßstab ermöglichte außerdem einen aussagekräftigen Vergleich zwischen Lebensformen mit unterschiedlicher Lebensdauer. Durch entsprechende Modellrechnungen kamen die Forscher so schließlich zu der maximalen Entwicklungsgeschwindigkeit der Eigenschaft Körpermasse: Für eine Größenzunahme, die der zwischen einer Maus und einem Elefanten entspricht, benötigt die Evolution der Landsäugetiere demnach mindestens 24 Millionen Generationen. War dagegen schon eine gewisse Größe erreicht, ging es offenbar schneller: Eine bereits Kaninchen-große Tierart benötigte etwa noch zehn Millionen Generationen bis aus ihr eine Spezies mit elefantösen Ausmaßen entstehen konnte.

Wale wurden vergleichsweise schnell zu Giganten

Eine Ausnahme von der Regel offenbarte sich bei der Untersuchung der Entwicklungsgeschichte der Wale: Die Evolution von kleinen Meeressäugern zu den Giganten der Ozeane erfolgte den Untersuchungen zufolge doppelt so schnell wie bei den Landsäugetieren. Die Forscher vermuten, dass Größenzunahme im Wasser wegen den tragenden Eigenschaften des Mediums weniger aufwändige Anpassungen benötigt als an Land. Um das „Modell“ eines Elefanten zu entwickeln, muss die Evolution dagegen schwerwiegende statische Herausforderungen meistern, glauben Alistair Evans und seine Kollegen.

Die Forscher haben bei ihren Untersuchungen auch die Geschwindigkeit der gegenteiligen Entwicklung untersucht – wie viele Genrationen also nötig sind, damit sich aus einer großen Tierart eine kleinere entwickeln kann. Ein Beispiel dafür sind die heutigen Zwergformen des Flusspferds oder der Elefanten und Mammuts, die einst auf einigen Inseln existierten. Hier dokumentieren Fossilien aus dem Stammbaum dieser Arten, dass die Schrumpfung vergleichsweise schnell verlief: Die Entwicklung der Zwergelefanten nahm beispielsweise zehn mal weniger Generationen in Anspruch als die umgekehrte Evolution eines Schafs-großen Vorfahren der Elefanten zu den großen Arten.


Alistair Evans (Monash University School of Biological Sciences, Australia) et al.: PNAS, doi: 10.1073/pnas.1120774109