Verwandtschaft auf Korallen: Wie entfernte Familienbande das kollektive Verhalten komplexer Fischarten prägen
Die Erforschung der sozialen Evolution, insbesondere die Entwicklung komplexer Gruppen, in denen sich im Gegensatz zu anderen nur einige wenige Auserwählte fortpflanzen, stellt ein evolutionäres Rätsel dar. Es ist nicht klar, wie die soziale Zusammenarbeit fördernden Gene weitergegeben werden, wenn einige Individuen sich nicht paaren wollen. Bisher beschränkte sich dieses Forschungsgebiet auf Landtiere wie Vögel, Säugetiere und staatenbildende Insekten(öffnet in neuem Fenster). Meereslebewesen, insbesondere Meeresfische, die in komplexen Gruppen leben, bieten jedoch eine einzigartige Gelegenheit, unser Verständnis der sozialen Evolution zu erweitern.
Faszinierende Meeresorganismen
„Bestimmte Meeresfische, wie Grundeln(öffnet in neuem Fenster) und Anemonenfische(öffnet in neuem Fenster) in unserer Studie, faszinieren durch ihre komplexen Gruppenstrukturen. In diesen Gruppen gibt es nur ein Brutpaar und mehrere nicht brütende Untergebene“, erklärt Theresa Rueger, Forscherin an der Universität Exeter und Koordinatorin des über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen(öffnet in neuem Fenster) finanzierten Projekts SoEvoFish. „Diese Fische haben auch eine wechselseitige Beziehung zu den Korallen und Anemonen, die sie bewohnen. Ihre Gruppen unterscheiden sich von den herkömmlichen familienorientierten sozialen Strukturen, die man bei Landtieren findet, vor allem weil Meeresfische eine dispersive Larvenphase haben, welche die Familienbande auflöst“, fügt Rueger hinzu. Das bedeutet, dass sie weite Strecken zurücklegen, bevor sie sich an einem Riff niederlassen. Es ist daher ungewiss, ob sie eine Chance haben, sich in der Nähe ihrer nächsten Verwandten niederzulassen.
Ausgeklügelte soziale Strukturen und symbiotische Bindungen
Ziel von SoEvoFish war es, ein neues Modell für das Verständnis der sozialen Evolution bei diesen Meerestieren zu entwickeln. Zu diesem Zweck wurde die Hypothese zur Verwandtenselektion(öffnet in neuem Fenster) durch genetische Analysen getestet und ihre Beziehung zu mutualistischen Wirten durch langfristige Feldversuche beobachtet. Noch vor der Pandemie konnten die Projektmitglieder im Oktober 2019 ihre erste Exkursion durchführen und genetische Proben von Grundeln und Anemonenfischen für die Analyse sammeln. Die Ergebnisse waren verblüffend. „Wir entdeckten, dass Fische, die in derselben Gruppe lebten, stärker miteinander verwandt waren als die Fische in der breiteren Population. Es handelte sich nicht um unmittelbare Familienmitglieder wie Geschwister, sondern eher um entfernte Verwandte, so etwas wie Cousins und Cousinen zweiten Grades“, betont Rueger. „Dieser unerwartete Befund deutet darauf hin, dass entfernte Verwandtschaft möglicherweise die Evolution des Gruppenlebens bei diesen Arten beeinflussen könnte.“ Die Projektmitglieder führten auch ein Laborexperiment mit Anemonenfischen und Anemonen in Zusammenarbeit mit Prof. Peter Buston von der Boston University durch. Das Team beobachtete, dass Fische, die mit größeren Anemonen aufgezogen wurden, schneller wuchsen. Diese Erkenntnis liefert eine plausible Erklärung für das Leben in Gruppen: Dominante Brüter können untergeordnete Nichtbrüter tolerieren, da größere Fischgruppen zu größeren Anemonen führen. Größere Anemonen wiederum ermöglichen ein schnelleres Wachstum und eine schnellere Vermehrung bei den Brütern. „Im Grunde genommen sind die Untergebenen entfernte Verwandte, die schließlich das Gebiet erben, in dem sie leben“, bemerkt Rueger. Derzeit führt das Projektteam einen weiteren Feldversuch in Papua-Neuguinea durch, um diese Ergebnisse in der natürlichen Umgebung des Fisches zu bestätigen. In der Zwischenzeit arbeiteten die Forschenden mit australischen Meeresforschenden zusammen, um den aktuellen Stand des Wissens über die soziale Evolution bei Meeresfischen zu überprüfen. Ihr sehr gut aufgenommener Bericht zeigt auf, welche Arbeiten in Zukunft erforderlich sind, um diese evolutionären Rätsel zu entschlüsseln.
Eine Blaupause für den Mutualismus aller Tiere
SoEvoFish hat bedeutende Fortschritte bei der Entschlüsselung der Mechanismen der sozialen Evolution erzielt und uns einem universell anwendbaren Rahmen für alle Wirbeltiere in komplexen Gesellschaften näher gebracht. In Zukunft werden die Forschenden mathematische Modelle verwenden, um einen Rahmen für die soziale Evolution zu schaffen, der gegenseitige Partner einschließt. „Dieser Schritt wird die Relevanz unserer Arbeit auf alle Tiere in engen wechselseitigen Beziehungen, nicht nur auf unsere Modellorganismen, ausweiten“, schließt Rueger.
Schlüsselbegriffe
SoEvoFish, soziale Evolution, Meeresfische, Anemonen, komplexe Gruppen, Grundeln
