Urzeitlicher Gigant: Ein in Kanada entdecktes Tyrannosaurus-Fossil ist der größte bekannte Vertreter dieser Art – und der massigste Raubdinosaurier, der jemals entdeckt wurde. Das Tier war zu Lebzeiten 13 Meter lang und wog knapp neun Tonnen, wie die Paläontologen berichten. Besonders auch: Der Tyrannosaurier war nach Dinomaßstäben schon ziemlich betagt als er starb und trug zu Lebzeiten offenbar zahlreiche Verletzungen davon.
Der Tyrannosaurus rex – der „König der Schreckensechsen“ – war eines der größten Raubtiere der Erdgeschichte. Bis zu zwölf Meter lange Skelette haben Paläontologen von diesem zweibeinig laufenden Dinosaurier bisher gefunden. Dank seines einzigartigen Schädels, einer enormen Bisskraft und Zähnen scharf wie Steakmessern konnte der T. rex selbst große Beute überwältigen und deren Knochen knacken. Trotz seiner Masse war dieser Fleischfresser zudem erstaunlich wendig.
Johann Wolfgang von Goethe, the 18th-century poet and philosopher, believed life was hardwired with archetypes, or models, which instructed its development. Yet he was fascinated with how life could, at the same time, be so malleable. One day, while meditating on a leaf, the poet had what you might call a proto-evolutionary thought: Plants were never created “and then locked into the given form” but have instead been given, he later wrote, a “felicitous mobility and plasticity that allows them to grow and adapt themselves to many different conditions in many different places.” A rediscovery of principles of genetic inheritance in the early 20th century showed that organisms could not learn or acquire heritable traits by interacting with their environment, but they did not yet explain how life could undergo such shapeshifting tricks—the plasticity that fascinated Goethe.
A polymathic and pioneering British biologist proposed such a mechanism for how organisms could adapt to their environment, upending the early field of evolutionary biology. For this, Conrad Hal Waddington became recognized as the last Renaissance biologist. This largely had to do with his idea of an “epigenetic landscape”—a metaphor he coined in 1940 to illustrate a theory for how organisms might regulate which of their genes get expressed in response to environmental cues or pressures, leading them down different developmental pathways. It turned out he was onto something: Just a few years after coining the term, it was found that methyl groups—a small molecule made of carbon and hydrogen—could attach to DNA, or to the proteins that house it, and alter gene expression. Changing how a gene is expressed can have drastic consequences: Every cell in our body has the same genes but looks and functions differently only due to the epigenetics that controls when and how genes get turned on. In 2002, one development biologist wondered whether Waddington’s provocative “ideas are relevant tools for understanding the biological problems of today.”
Ob es an den Beinen liegt? Vermutlich nicht. Aber ein unbefangener Beobachter – etwa von einem fremden Planeten -, der ergründen wollte, welche Tiere besonders intelligent sind und warum, könnte allerlei Korrelationen aufstellen und zum Ergebnis kommen, dass, sobald man das Reich der Wirbeltiere verlässt, die Intelligenz ihr Maximum bei acht Beinen erreicht: Oktopoden und Spinnen.
Tatsächlich wird das wohl Zufall sein. Ein anderer Zusammenhang ist schlüssiger. Vegetarier müssen jetzt ganz tapfer sein, aber es ist so: Schaut man sich im Tierreich um, dann sind die Jäger meist heller als die Pflanzen- (und Plankton-)fresser. Zahnwale übertreffen die Bartenwale (von Seekühen ganz zu schweigen), Wölfe die Schafe, Würfelquallen die Ohrenquallen, Raben die Hühner. Das liegt einfach an den unterschiedlichen Anforderungen der Nahrungsgewinnung. Eine grüne Weide braucht man nicht zu umzingeln, Krill muss man nicht austricksen, an einen reifen Apfel muss man sich nicht anpirschen, und es ist auch nicht nötig, aufzupassen, dass der Grünkohl einen nicht sieht. Es ist die Jagd, die Strategiebildung, Vorausschau und Perspektivwechsel fordert.
Doch es sind die Achtbeiner unter den Jägern, die am meisten faszinieren. Sie gleichen Aliens, die mitten unter uns leben; unabhängig evolvierte Intelligenzen, deren letzter gemeinsamer Vorfahr mit uns vor rund 560 Millionen Jahren lebte – oder noch früher – und so einfach strukturiert war, dass ein Regenwurm im Vergleich dazu wie Einstein wirkt. Aus ein paar über den Körper verteilten Nervenbahnen und einem Augenfleck entstand mehrfach ein leistungsstarkes Gehirn, das seine Umwelt mit mehreren Sinnen erfassen, lernen, Pläne schmieden und erinnern kann.
ap photo / leo correa Kein Land der Welt hat größere Bewohner als die Niederlande. Das trifft auch zu, wenn man die Durchschnittsgrößen von Frauen (Rang 2 hinter Lettland) und Männern (Rang 1) addiert.
Die menschliche Körpergröße und ihre Unterschiede zwischen Nationen sind ein spannendes Thema, zumal für Populationsgenetiker. Denn an diesem Merkmal lassen sich die Einflüsse von Genen und Umwelt besonders gut studieren.
Sind es eher genetische Faktoren und die Selektion, die dazu führten, dass etwa die niederländischen Männer, die vor 200 Jahren zu den kleinsten Europäern gehörten, mittlerweile mit 1,84 Metern die größten sind? Oder haben vor allem andere Faktoren wie eine bessere Ernährung zum Größenwachstum beigetragen?
Kleiner Beitrag vieler Gene
Schon vor über 100 Jahren war es Statistikern wie Ronald Fisher klar, dass eine Vielzahl von Genen einen jeweils kleinen Beitrag zur Körpergröße leisten dürften. Das wurde durch populationsgenetische Untersuchungen, zuletzt durch sogenannte genomweite Assoziationsstudien (GWAS) bestätigt. So kam eine 2014 im Fachblatt „Nature Genetics“ veröffentlichte GWAS mit Daten von mehr als 250.000 Individuen auf nicht weniger als 697 Genomvarianten, die 20 Prozent der Unterschiede erklären können.
Wir sind einen weiten Weg gegangen, seit vor mehr als 50 Millionen Jahren die Primaten entstanden. Aus den kleinen, vermutlich baumbewohnenden Säugern entstanden im Zuge der Evolution die heutigen Affen und damit auch wir Menschen (wir gehören zur Unterordnung der Trockennasenaffen).
Einige körperliche Merkmale unserer Vorfahren haben wir allerdings beibehalten – obwohl wir sie gar nicht mehr gebrauchen. Hier sind zehn dieser biologischen Rudimente:
Manche Menschen haben am Aussenrand ihrer Ohrmuscheln einen Knorpelfortsatz, der – benannt nach Charles Darwin – Darwin-Ohrhöcker heisst. Darwin erkannte darin ein evolutionäres Überbleibsel einer früher spitzen Ohrform, wie sie viele Säugetiere aufweisen.
Based on his latest book — Mama’s Last Hug: Animal Emotions and What They Tell Us about Ourselves — the legendary biologist and primatologist Frans de Waal continues his empirical and theoretical work on animal societies, politics, intelligence, sentience, consciousness and, now, feelings and emotions.
Mysteriöser Lebensbaustein: Nach gängiger Lehrmeinung sind 20 Aminosäuren unverzichtbar – doch es gibt noch eine 21., das Selenocystein. Sie wird von fast allen Wirbeltieren und vielen weiteren Lebewesen benötigt und produziert. Merkwürdig nur: Für sie existiert im Erbgut der Organismen kein eigener DNA-Code. Warum das so ist, ist bislang rätselhaft. Jetzt haben Genanalysen bei Pilzen neue Einblicke in die mögliche Evolution dieser 21. Aminosäure geliefert.
In unserem Erbgut sind die Bauanleitungen für Aminosäuren jeweils als Basencode aus drei „Buchstaben“ codiert. Insgesamt existieren 61 solcher Codons für 20 verschiedene Aminosäuren, dazu drei Stoppcodons, die an passender Stelle das Ablesen des Codes abbrechen. Lange galten deshalb nur diese 20 Aminosäuren als essenziell – für das Funktionieren des Stoffwechsels unverzichtbar.
Ein Weibchen kommt beim Nest an. (Bild: Michael Mikát)
Zumindest von Honigbienen kennt man es ganz anders. Aber bei einer Keulhornbienen-Art machen sich die Männchen mit mehr als ihrem Samen nützlich, wie Forscher berichten.
Bei Vögeln ist es üblich, dass sich beide Elternteile zusammen um den Nachwuchs kümmern. Bei anderen Wirbeltieren ist eine solche gemeinsame elterliche Pflege zwar unüblicher, aber nicht selten, und selbst bei Gliedertieren kommt sie vor. Bei Bienen allerdings kannte man diese sogenannte biparentale Brutpflege bis anhin nicht. Bei den Honigbienen etwa können sie quasi nur eines: sich fortpflanzen. Abgesehen davon tragen sie nichts zum Wohl des Stockes bei, sie müssen sogar gefüttert werden.
Doch es geht auch nützlicher, selbst bei Bienen: Bei der nicht staatenbildenden Keulhornbienen-Art Ceratina nigrolabiata passt ein Männchen auf das Nest auf, während das Weibchen nach Futter sucht, wie Forscher der Charles University in Prag nun in der Fachzeitschrift «Proceedings of the National Academy of Sciences» berichten. Das Männchen verwehrt beispielsweise Ameisen, die der Brut gefährlich werden könnten, den Eintritt ins Nest oder wirft Eindringlinge hinaus, wie die Wissenschafter bei Experimenten herausfanden.
Verwandtschaft enträtselt: Trotz ihres Namens sind Pfeilschwanzkrebse keine Krebse, sondern eng mit Spinnen und Skorpionen verwandt. Wie nun genetische Analysen bestätigen, gehören die urtümlichen Wesen zu den Spinnentieren. Damit scheint die umstrittene Frage um die Abstammung dieser Meeresbewohner endlich geklärt zu sein. Gleichzeitig ergeben sich dadurch neue Fragen zur Evolutionsgeschichte der Arachnida, wie die Forscher berichten.
Sie werden so groß wie ein Pizzateller, haben zehn dünne Beine und blaues Blut: Die an der Atlantikküste Nordamerikas und an den Küsten Südostasiens heimischen Pfeilschwanzkrebse sind faszinierende Wesen. Die urtümlichen Tiere existieren in ähnlicher Form bereits seit 450 Millionen Jahren. Sie haben Eiszeiten überlebt und die Dinosaurier kommen und gehen sehen – und heute spielen sie eine wichtige Rolle für die Medizin. Denn ihr Blut kann bakterielle Verunreinigungen anzeigen. Es gerinnt, sobald es in Kontakt mit Toxinen der Mikroorganismen kommt.
Neue Regenerationskunst: Forscher haben Meereswürmer entdeckt, die ihren Kopf vollständig regenerieren können. Wird dieses Körperteil abgetrennt, wächst es einfach nach. Das Überraschende dabei: Diese Fähigkeit ist anders als erwartet noch sehr jung. Demnach entwickelten einige der Würmer erst vor zehn bis 15 Millionen Jahren ihr Talent zur Kopferneuerung. Dies widerlegt eine gängige Annahme zum evolutionären Ursprung solcher Regenerationsfähigkeiten.
Verlorenes Gewebe einfach nachwachsen lassen: Während dem menschlichen Körper dies nur bedingt gelingt – zum Beispiel bei Haut und Leber – sind andere Wesen des Tierreichs wahre Regenerationskünstler. So kann die mit Quallen verwandte Hydra jedes verlorene Körperteil binnen kürzester Zeit vollständig nachbilden und für den Axolotl ist selbst durchtrenntes Rückenmark oder verletztes Netzhautgewebe kein Problem.
Überraschender Fund: In Kanada haben Paläontologen eine wahre Wurm-„Autobahn“ entdeckt: Unmengen von versteinerten Bohrgängen, die vor rund 500 Millionen Jahren von verschieden großen Würmern hinterlassen wurden. Das Spannende daran: Bisher hielt man den Meeresgrund zu jener Zeit für zu sauerstoffarm für solche Sedimentbewohner. Die Entdeckung der Wurm-Autobahn zwingt die Paläontologen nun zum Umdenken.
Das Zeitalter des Kambrium brachte eine wahre Explosion der irdischen Lebensformen mit sich. In relativ kurzer Zeit entwickelten sich die Baupläne fast aller heutiger Großgruppen des Tierreichs. Vor allem die mitsamt Weichteilen erhaltenen Fossilien aus dem kanadischen Burgess Shale zeugen von dieser Lebenswelt. Dort finden sich die frühesten Belege für Adern und Herz, für das Gehirn und den wahrscheinlich frühesten Vorfahren aller Wirbeltiere.
Genervte Eltern können aufatmen. Zumindest auf eine Frage ihrer wissensdurstigen Kinder haben sie jetzt eine Antwort parat: Warum haben Zebras Streifen? Nein, nicht, weil Zebras damit ihre Körpertemperatur besser kontrollieren können, wie eine frühere Hypothese lautete, die mittlerweile widerlegt ist. Und auch nicht zum Zweck der Tarnung vor Raubtieren, wie noch Charles Darwin vermutet hatte.
Jetzt haben Forscher der Universität von Bristol herausgefunden: Mit ihren Streifen halten sich Zebras Fliegen, genauer gesagt: lästige Bremsen vom Leib.
Einzigartiges Repertoire: Im Norden der Demokratischen Republik Kongo haben Schimpansen eine ganz eigene, zuvor unbekannte Kultur entwickelt. Sie nutzen andere Werkzeuge als ihre Artgenossen, schlagen Termitennester auf, statt die Insekten nur zu angeln und schlafen vorwiegend auf dem Boden. Dies stelle ein neues, einzigartiges Verhaltensrepertoire unter Schimpansen dar, berichten die Forscher.
Schimpansen sind nicht nur unsere nächsten Verwandten, auch ihre Kultur ist vielfältiger und ausgefeilter als bei jeder anderen Affenart. So verwenden einige Gruppen Knüppel, um Bienenstöcke zu öffnen, andere haben gelernt, mit langen Stöcken nach schmackhaften Algen zu fischen oder Nüsse mithilfe von Steinhämmern zu knacken. Einige Populationen scheinen sogar so etwas wie Rituale zu besitzen.
Ob es einen Großen Filter gibt, der außerirdischem Leben im Weg steht? Foto: Pixabay
Es ist eine der großen Fragen von Forschern und Menschheit: Wann werden wir endlich Aliens treffen? Ein Wissenschaftler vermutet, dass wir selbst daran Schuld sind – wegen des Großen Filters.
Aliens oder zumindest ein Anzeichen für ihre Existenz zu finden, ist eine der großen Herausforderungen von Forschern. Auf die Frage, wo denn die ganzen Außerirdischen sind, gibt es bereits mehrere Antwortmöglichkeiten. Eine davon nennt sich der „Große Filter“. Wir erklären dir, was dahintersteckt.
Aliens auf der Spur: Was ist der Große Filter?
Robin Hanson ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Oxford University und Professor an der George Mason University. Im Jahr 1998 versuchte er eine Antwort auf das zu geben, was als Fermi-Paradoxon bekannt ist. Das Paradoxon dreht sich um die Frage, warum wir noch keinen Beweis für außerirdisches Leben entdeckt haben, obwohl eine überwältigende Wahrscheinlichkeit dafür spricht, dass es existiert.
Verändertes Timing: Zugvögel kommen heute früher aus ihren Winterquartieren nach Europa und Kanada zurück als noch vor einem halben Jahrhundert. Wie eine Studie zeigt, hat sich die Frühlingsmigration in diesem Zeitraum im Schnitt um eine Woche nach vorne verschoben. Schuld an dem veränderten Vogelzug ist die Erderwärmung. Vielerorts beginnt der Frühling inzwischen früher – und das beeinflusst auch das Verhalten der Vögel, wie die Forscher berichten.
Der Klimawandel wirkt sich zunehmend auch auf die Vogelwelt aus. Vor allem die Nomaden unter den Federtieren haben in den vergangenen Jahrzehnten bereits merklich auf die steigenden globalen Temperaturen reagiert: Viele von ihnen ziehen inzwischen nicht mehr so weit in den Süden wie früher oder sind gar sesshaft geworden, wie Untersuchungen belegen.
1859 hat Charles Darwin mit seinem Buch «Der Ursprung der Arten» eine geistige Revolution eingeläutet. Nach über hundert Jahren ist das Werk nun erstmals wieder neu ins Deutsche übersetzt worden. Welche Bedeutung hat die Evolutionstheorie heute?
Herr Reichholf, Sie haben massgeblich an der jüngst erschienenen Neuübersetzung von Charles Darwins «Der Ursprung der Arten» mitgearbeitet. Warum brauchte es eine neue Übersetzung?
Die alten Übersetzungen entsprechen den heutigen Begriffsinhalten nicht mehr gut genug. Auch der Stil hat sich geändert. Wirkt ein Text veraltet, nimmt die Neigung, ihn zu lesen, entsprechend ab. Darwins Hauptwerk ist aber zu wichtig und weit über den Bereich der Biologie hinaus zu bedeutsam, um es einfach verfallen zu lassen. Hinzu kommt, dass jede Übersetzung aus ihrem Zeitgeist heraus das Original verändert und auf subtile Weise auch verfälscht.
Was kann man heute als Wissenschafter noch von Darwin lernen?
Viel, sehr viel sogar. «Der Ursprung der Arten» ist eine Fundgrube, denn Darwin hat geradezu enzyklopädisch das biologische Wissen seiner Zeit zusammengefasst, auch jenes, das ihm in Briefen und Zusendungen persönlich zugetragen worden war und daher nicht in den wissenschaftlichen Veröffentlichungen zu finden ist. So manche vermeintliche Neuentdeckung unserer Zeit ist bereits bei Darwin beschrieben worden oder angedacht zu finden. Offenbar wird Darwin zu wenig gelesen.
Axel Meyer ist Professor für Zoologie und Evolutionsbiologie an der Universität Konstanz und beschäftigt sich in seiner Forschung mit evolutionären Prozessen der Artenbildung und der genomischen Basis von Anpassungen. Kathrin Gemein sprach mit ihm über außergewöhnliche Lebewesen, wie sich solche Eigenschaften genetisch entwickelt haben und ob die Evolution denn eigentlich immer Sinn ergibt.
In der Schule haben die meisten gelernt, dass Evolution bedeutet, dass Veränderungen durch zufällige Mutationen des Erbmaterials entstehen – und sich von denen die stärksten durchsetzen.
In den Grundzügen ist das natürlich so richtig. Ich glaube, was oft unterschätzt wird, ist die tatsächliche Rolle des Zufalls. Es gibt ein Phänomen, das ich „eingefrorene Zufälle“ nenne – wie zum Beispiel der Umstand, dass wir fünf Finger haben. Von unseren Fischvorfahren gab es welche mit fünf, welche mit sieben und welche mit zwölf Fingern – überlebt haben durch Zufall eben die, die mit fünf Fingern im Devon ans Land gekrabbelt sind. Und seitdem haben nahezu alle Frösche und Salamander, Vögel und Säugetiere fünf Finger, manchmal weniger, aber nie mehr. Dabei kann man sich vorstellen, dass zum Beispiel Konzertpianisten oder Olympiaschwimmer mit mehr Fingern einen Vorteil hätten (lacht).
Keine Kellerassel. Dieser Trilombit ist etwa eine halbe Milliarde Jahre alt und stammt aus Utah. Ähnliche Fossilien finden sich über die ganze Erde verteilt. Sie helfen Wissenschaftlern bei der Rekonstruktion der ersten Evolutionsschritte. Foto: John R. Paterson
Komplexe Tiere haben sich im kambrischen Zeitalter rapide entwickelt. Der Prozess war wohl früher beendet als gedacht, zeigen Forscher nun in einer Studie.
Der „Big Bang“ der Evolution der Tiere, wie die kambrische Explosion manchmal genannt wird, begann vor etwa 500 Millionen Jahren. Plötzlich traten eine Vielzahl verschiedener Tierarten, die Vorläufer heutiger Spezies, auf. Die beeindruckend schnelle Evolution dieser Lebewesen könnte deutlich früher abgeschlossen gewesen sein, als häufig angenommen und „nur“ 20 Millionen Jahre gedauert haben – eine aus evolutionsbiologischer Sicht überraschend kurzen Zeitspanne. Das legt eine Studie nahe, die heute im Fachblatt „PNAS“ erscheint.
Gestatten: Die Fernandina-Riesenschildkröte. Twitter/Marcelo Mata
Die Galápagos-Inseln beherbergen viele Tierarten, die nur dort vorkommen. Gibt es für die Population einer Spezies keine Lebenszeichen mehr, gilt sie als ausgestorben. Eine Riesenschildkrötenart wird nun nach über 100 Jahren wiederentdeckt.
Auf den Galápagos-Inseln haben Forscher ein lebendes Exemplar einer ausgestorben geglaubten Riesenschildkröte gesichtet. Das erwachsene Weibchen der Unterart Chelonoidis Phantasticus sei auf der Insel Fernandina beobachtet worden, teilte Umweltminister Marcelo Mata mit. Die Entdeckung sei während einer vom Galápagos-Nationalpark und der US-Umweltorganisation Galápagos Conservancy organisierten Expedition gemacht worden.
Bramble-Cay-Mosaikschwanzratte (Bild: Ian Bell, EHP, State of Queensland, Government of Queensland, Australia / CC 3.0 Australia)
Dem menschengemachten Klimawandel ist offenbar die erste Säugetierart zum Opfer gefallen. Das australische Umweltministerium erklärte am Dienstag die früher auf einer Insel am Great Barrier Reef heimische Bramble-Cay-Mosaikschwanzratte offiziell für ausgestorben.
Der rattenähnliche Nager Melomys rubicola ist seit einem Jahrzehnt nicht mehr in seinem einzigen Lebensraum, der kleinen sandigen Insel Bramble Cay im äussersten Norden Australiens, gesichtet worden. Entdeckt wurde die Art 1845.
Wissenschafter aus dem Gliedstaat Queensland gehen davon aus, dass der Nager dem durch den Klimawandel verursachten Anstieg des Meeresspiegels zum Opfer gefallen ist. Die auf einem Korallenriff liegende Insel wurde im vergangenen Jahrzehnt mehrfach überschwemmt.
