Warum sind manche Tiere an ihre Partner gebunden und andere nicht? Laut einer neuen Studie unter Leitung von Forschern der University of Texas in Austin nutzte die Evolution eine Art universeller Formel, um nicht-monogame Spezies zu monogamen Spezies zu machen. Die Aktivität einiger Gene im Gehirn wurde angeschaltet, und andere wurden abgeschaltet. Die Studie betrachtete zehn Wirbeltierarten.
“Unsere Studie umfasst 450 Millionen Jahre Evolution; all diese Spezies hatten damals einen gemeinsamen Vorfahren”, sagte Rebecca Young vom Department of Integrative Biology an der UT Austin und Erstautorin der Studie. Die Studie wurde am 7. Januar 2019 im Journal Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.
Die Autoren definieren Monogamie bei Tieren als Paarbildung mit einem Partner für mindestens eine Paarungszeit, während derer mindestens ein Teil der Aufzucht der Nachkommen geteilt wird und selbige gemeinsam vor Raubtieren und anderen Gefahren beschützt werden. Die Tiere wurden auch als monogam betrachtet, wenn sie sich gelegentlich mit anderen Partnern paarten.
Die Forscher untersuchten fünf Paare von eng verwandten Tierarten – vier Säugetierarten, zwei Vogelarten, zwei Froscharten und zwei Fischarten, jeweils eine monogame und eine nicht-monogame Spezies. Diese fünf Paare repräsentieren fünf Fälle in der Entwicklung der Wirbeltiere, wo die Monogamie unabhängig entstand. Beispielsweise der Fall, als die nicht-monogamen Wiesenwühlmäuse und ihre nahen Verwandten, die monogamen Präriewühlmäuse, sich in zwei separate Spezies teilten.
Die Wissenschaftler verglichen die Genexpression in den Gehirnen der Männchen aller zehn Tierarten, um festzustellen, welche Veränderungen in jedem der evolutionären Übergänge bei den eng verwandten Tieren auftraten. Trotz der Komplexität der Monogamie als Verhalten fanden sie heraus, dass jedes Mal die gleichen Veränderungen der Genexpression auftraten. Das Ergebnis spricht dafür, dass das Maß dessen, wie komplex das soziale Verhalten wird, abhängig von der Weise ist, wie die Genexpression im Gehirn aussieht.
Diese Studie umfasst eine längere Entwicklungszeit als bisher untersucht wurde. Andere Studien haben die genetischen Unterschiede im Hinblick auf evolutionäre Übergänge zu neuen Merkmalen betrachtet, aber sie konzentrierten sich normalerweise auf Tiere, die höchstens einige Millionen Jahre auseinanderlagen, im Gegensatz zu den hunderten Millionen Jahren in dieser Studie.
“Die meisten Menschen würden nicht erwarten, dass Übergänge zu so komplexen Verhaltensweisen immer wieder aufs Neue stattfinden”, sagte Young.
Der Seniorautor Professor Hans Hofmann und Professor Steven Phelps von der University of Texas in Austin wirkten ebenfalls an der Studie mit.
Die Forscher untersuchten die Genaktivität in den Genomen der zehn Arten mittels RNA-Sequenzierungstechnologien und Gewebeproben von drei Individuen jeder Spezies. Sie registrierten Genaktivitätsmuster der Spezies mit Software aus dem Bereich der Bioinformatik und mit Hilfe des Wrangler-Supercomputers am Texas Advanced Computing Center. Das Team ordnete die Gene von fernen Verwandten (etwa ein Fisch und ein Säugetier) in Gruppen, basierend auf Ähnlichkeiten bei der Sequenz, und konnte so die gemeinsame evolutionäre Formel identifizieren, die in den fünf monogam lebenden Spezies zu Paarbindungen und gemeinsamer Elternschaft führten.
Die Autoren von anderen Institutionen sind Michael Ferkin (University of Memphis), Nina Ockendon-Powell (University of Bristol), Veronica Orr (University of California, Davis), Ákos Pogány (Eötvös Loránd University), Corinne Richards-Zawacki (University of Pittsburgh), Kyle Summers (East Carolina University), Tamás Székely (University of Bath), Brian Trainor (University of California, Davis), Araxi Urrutia (University of Bath und Universidad Nacional Autónoma de México), Gergely Zachar (Semmelweis University) and Lauren O’Connell (Stanford University), eine frühere Doktorandin der UT Austin.
Diese Arbeit wurde von der Alfred P. Sloan Foundation, der National Science Foundation, den National Institutes of Health und dem Hungarian Scientific Research Fund unterstützt.
(THK)
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