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Ein höchst bemerkenswertes Gesicht
Wie man es von einer Gruppe erwarten würde, die 99 % der bekannten Fische und fast 1 von 3 Wirbeltierarten umfasst, sind die Stachelfische unglaublich vielfältig.
Die Plattfische, zu denen viele bekannte Speisefische wie Seezunge, Scholle und Heilbutt gehören, zeichnen sich durch eine bizarre Anpassung aus: eine tiefgreifende Asymmetrie des Schädels, die daraus resultiert, dass ein Auge während der Larvenmetamorphose auf die gegenüberliegende Seite des Schädels gewandert ist; oder einfacher ausgedrückt, sie haben beide Augen auf einer Seite des Kopfes.
Diese extreme Umformung ihres Schädels ermöglicht es erwachsenen Plattfischen, auf dem Meeresboden auf ihrer augenlosen „blinden“ Seite zu ruhen, wobei beide Augen nach oben (in Richtung potenzieller Fressfeinde oder Beute) gerichtet sind, ungehindert durch Sediment. Diese ungewöhnliche Anpassung war für Plattfische offensichtlich erfolgreich, so dass heute über 700 Arten existieren.
Eine nicht ganz so einzigartige Anpassung?
Plattfische können in zwei Gruppen unterteilt werden: die drei Arten des Stacheligen Steinbutts, die die Familie Psettodidae bilden, und die viel größere Unterordnung Pleuronectoidei. Es überrascht nicht, dass Fischbiologen lange Zeit davon ausgingen, dass sich beide Gruppen von Plattfischen aus einem einzigen gemeinsamen Vorfahren entwickelt haben; es ist schwer vorstellbar, dass sich eine solch bizarre Anpassung mehrfach entwickelt hat.
In jüngster Zeit ist diese vernünftige Annahme jedoch unter Beschuss geraten. Mehrere Studien haben Beweise dafür gefunden, dass die ausgeprägte Anpassung der Plattfische bei zwei verschiedenen Gelegenheiten entstanden ist. Ist der Körperbau der Plattfische nicht so einzigartig, wie es scheint?
Schwer zu sagen, war die ehrliche Antwort bis jetzt. Während es wenig Zweifel daran gibt, dass Plattfische zur größeren Fischgruppe der Carangimorpharia gehören (zu der auch Marline, Schwertfische und Remoras gehören), sind die genauen evolutionären Beziehungen innerhalb dieser Gruppe unsicher. Acht neuere phylogenetische Studien, die an Karangimorphen durchgeführt wurden, haben acht verschiedene Evolutionsbäume ergeben, von denen einige einen einzigen Ursprung für Plattfische unterstützen, andere wiederum mehrere Ursprünge (siehe Abbildung).
Lösung der Frage
Eine neue Studie eines Forscherteams unter der Leitung von Matt Friedman von der University of Oxford, die kürzlich in BMC Evolutionary Biology veröffentlicht wurde, zielt darauf ab, diese Fragen zu klären. Unter Nutzung der jüngsten Fortschritte in der Phylogenomik und der Hochdurchsatz-DNA-Sequenzierung haben sie einen Datensatz von ultrakonservierten DNA-Elementen (UCEs) und deren flankierenden Sequenzen von über 1000 Loci in 45 verschiedenen carangimorphen Arten zusammengestellt.
UCEs sind, wie der Name schon sagt, Teile des Genoms, die bei weit verwandten Arten identisch sind; zum Beispiel teilen viele Fische bestimmte UCEs mit dem Menschen. Sie wurden in den letzten Jahren zunehmend in evolutionären Studien eingesetzt, da sie aufgrund der schieren Menge an genetischen Daten, die effizient produziert werden können, ein beträchtliches Potenzial zur Auflösung obskurer evolutionärer Beziehungen (auch bei Rochenfischen) gezeigt haben.
UCEs scheinen auch bei diesem kniffligen Problem erfolgreich gewesen zu sein. Der Evolutionsbaum, der aus dem Datensatz der Forscher erstellt wurde, ist statistisch gut gestützt und bleibt robust, unabhängig von dem angewandten analytischen Rahmen (eine wichtige Überlegung bei dieser Art von Forschung, da verschiedene Rahmen immer bestimmte Annahmen beinhalten). Entscheidend ist, dass dieser Baum einen einzigen evolutionären Ursprung für Plattfische stark unterstützt. Es scheint, dass diese evolutionäre Neuheit wirklich einzigartig ist.
Evolution in einem Wimpernschlag
Die neue Forschung liefert auch einen Grund dafür, warum es so schwierig war, die Evolution der Plattfische festzulegen; sie geschah unglaublich schnell. Die Forscher gehen davon aus, dass sich der Körperbau der Plattfische mit der vollständigen Wanderung der Augen in nicht mehr als 2,9 Millionen Jahren entwickelt hat.
Während dies nach menschlichen Maßstäben eine lange Zeit ist, ist dies aus evolutionärer Sicht bemerkenswert schnell. Der ausgeprägte Körperbau von Plattfisch-Verwandten wie Mondfischen und Schnabelfischen brauchte 2-3 mal so lange, um sich zu entwickeln, während wir auch die Zeit vergleichen können, die der anatomisch moderne Mensch brauchte, um sich zu entwickeln (etwa 7 Millionen Jahre) oder Wale, um ihren Körperbau zu entwickeln (etwa 20 Millionen Jahre). Tatsächlich sind einige Millionen Jahre die gleiche Zeitspanne, die für die Diversifizierung einiger Radiationen von Buntbarschen in afrikanischen Seen veranschlagt wird, die lange Zeit als herausragendes Beispiel für eine „explosive“ Evolution galten.
Die Plattfische scheinen also sinnbildlich für ein häufiges Problem bei der Rekonstruktion der Evolutionsgeschichte von sich schnell entwickelnden Linien zu sein. Wenn die Evolution so schnell voranschreitet, hinterlässt sie weniger „Beweise“ in Form von anderen genetischen Veränderungen, die eine Bestimmung von Verwandtschaftsbeziehungen innerhalb einer Linie erlauben. Die Verwendung großer Datensätze, wie sie die Hochdurchsatz-Sequenzierung von UCEs liefert, wird in solchen Fällen notwendig, um evolutionäre Beziehungen zu entwirren.
Flattfische sind also doppelt bemerkenswert. Ihre unglaublich ausgeprägte Morphologie ist tatsächlich eine einzigartige Anpassung, die sich nur einmal entwickelt hat. Wir wissen jetzt, dass sie auch bemerkenswert sind, weil sie sich in nur einem Wimpernschlag der Evolution so drastisch verändert haben.