Parallele Evolution bei Ammonoideen (Cephalopoden) sowohl durch Anpassung als auch durch Kovariation gesteuert

Die Untersuchung zweier Stammeslinien fossiler Kopffüsser von Dr. Claude Monnet, MSc. Kenneth De Baets und Dr. Christian Klug vom Paläontologischen Institut und Museum der Universität Zürich belegt einen alten Fall paralleler Evolution. Die Studie erbrachte neue Erkenntnisse über die Prozesse, die parallele Evolution steuern.

Parallele Evolution ist definiert als die unabhängige Evolution ähnlich ausgebildeter biologischer Merkmale in mindestens zwei verschiedenen Stammeslinien, die die gleichen Vorfahren haben. Bei den meisten Stammeslinien, für die parallele Evolution belegt werden konnte, handelt es sich um Wirbeltier-Linien. Die parallele Evolution zwischen Plazentatieren und Beuteltieren nach dem Zerbrechen Gondwanas, einem früheren Superkontinent, vor 100 Millionen Jahren ist möglicherweise das meistzitierte Beispiel hierfür. In beiden Tiergruppen haben sich erstaunlich ähnliche Formen entwickelt. Solche beeindruckenden Muster in der morphologischen Evolution werfen die Frage nach den treibenden Kräften hinter den evolutiven Prozessen auf. Gemeinhin wird parallele Evolution als Beweis für Adaptation unter gleichen Selektionsdrücken angesehen, die durch ähnliche ökologische Belastungen entstanden. Dies ist jedoch nicht die einzige mögliche Erklärung. Letztendlich sind für das Verständnis der zugrundeliegenden Prozesse und Triebfedern der parallelen Evolution noch weitere Untersuchungen notwendig.

Entsprechend erforschten Paläontologen der Universität Zürich ein Beispiel von Wirbellosen aus dem Devon (395-405 Millionen Jahre alt). Dieser Fall paralleler Evolution ereignete sich zu einer Zeit fundamentaler Veränderungen in den marinen Ökosystemen, als sich u.a. ein paar wichtige nektonische (frei schwimmende) Gruppen wie die kiefertragenden Fische und die Ammonoideen (marine Weichtiere mit äusserer, aufgerollter und gekammerter Schale, welche mit den heutigen Tintenfischen und Perlbooten verwandt sind) diversifizierten. Die Forscher konnten zeigen, dass sich dieser Fall paralleler Evolution zweier Stammeslinien über mehrere Millionen Jahre hinzog. Die parallele Evolution betraf parallele Veränderungen weniger qualitativer Merkmale (z.B. der Nabeldeckel, ein Schalenfortsatz, der die inneren Windungen bedeckte) und mehrerer quantifizierbarer Merkmale. Letztere umfassten u.a. Merkmale wie den Überlappungsgrad der Windungen und den Grad der Verfaltung der Septen (mehr oder weniger stark verfaltete Kammerscheidewände, welche die mit Gas erfüllten Auftriebs-Kammern voneinander trennten). Die Evolution mancher Merkmale wie der Überlappungsgrad der Windungen und die Bildung des Nabeldeckels wurde offenbar tatsächlich von adaptiven/ selektiven Faktoren gesteuert, während andere Merkmale wie der Grad der Verfaltung der Septen als ein Ergebnis der Kovariation mit der Gehäuseform anzusehen ist. Dies zeigt auf, dass bei paralleler Evolution nur manche Merkmale Anpassungen an bestimmte Selektionsfaktoren darstellen, während andere Merkmale schlicht mit ersteren kovariieren. 

Literatur: Monnet, C., De Baets, K. & Klug, C. (2011): Parallel evolution controlled by adaptation and covariation in ammonoid cephalopods. - BMC Evolutionary Biology 11, 2011: 115. doi:10.1186/1471-2148-11-115