Reduktive Evolution

Begriff und Bedeutung

Reduktive Evolution, auch regressive oder degenerative Evolution, bezeichnet die Rückbildung eines Merkmals während der Stammesentwicklung (Phylogenese). Dabei gehen vor allem Merkmale verloren. Häufig bleibt zunächst ein funktionsuntüchtiger oder nur eingeschränkt funktionsfähiger Rest zurück; dieser Rest heißt Rudiment.

Der Begriff beschreibt keinen Fortschritt oder Rückschritt im wertenden Sinn. Er wird verwendet, wenn sich Merkmale unter veränderten Bedingungen zurückbilden oder verloren gehen. Als Beispiele nennt der Artikel die Rückbildung von Augen bei Höhlentieren, den Verlust einer Antibiotikaresistenz bei Bakterien ohne Kontakt zu Antibiotika und den Verlust der schwarzen Farbmorphe beim Industriemelanismus nach abnehmender Rußbelastung im englischen Kohlenrevier.

Keine einfache Umkehr der Evolution

Einige Evolutionsbiologen vermeiden den Begriff, weil Evolution ihrer Ansicht nach immer nur in einer Richtung erfolgt. Nach dem Dolloschen Gesetz ist Evolution zumindest auf genetischer Ebene unumkehrbar. Wenn ein Organismus ein Merkmal verliert, wird dadurch nicht einfach der ursprüngliche Merkmalszustand seiner Vorfahren wiederhergestellt.

Organismen ohne ein bestimmtes Merkmal können Vorfahren ohne dieses Merkmal äußerlich ähneln, besitzen jedoch eine eigene genetische Ausstattung. Diese beeinflusst ihre weitere Evolution. Viele andere Evolutionsbiologen halten den Ausdruck „reduktive Evolution“ dennoch für gerechtfertigt, sofern klar bleibt, dass damit keine tatsächliche Umkehr der zeitlichen Entwicklung gemeint ist. In diesem Verständnis wird der Ausdruck in wissenschaftlichen Texten verbreitet verwendet.

Wiederauftreten von Merkmalen

Ein bei Vorfahren vorhandenes, später verlorenes Merkmal kann bei manchen Nachkommen erneut auftreten. Echte regressive Evolution ist jedoch schwer von paralleler oder konvergenter Evolution zu unterscheiden. Bei paralleler oder konvergenter Evolution wird unter verändertem Selektionsdruck ein ähnliches Merkmal unabhängig ein zweites Mal erworben. Die Ähnlichkeit mit dem Merkmal eines Vorfahren ist dann nur äußerlich; die genetische Grundlage ist eine andere.

Ein tatsächliches Wiederauftreten ist möglich, wenn die nötige genetische Ausstattung nicht verloren ging, sondern durch Genregulation unterdrückt oder durch Gen-Silencing deaktiviert wurde. Genregulation steuert, ob Gene wirksam werden; Gen-Silencing schaltet Gene aus. Bei einfachen Punktmutationen können auch Rückmutationen vorkommen, also neue Mutationen, die die frühere Sequenz exakt wiederherstellen.

Funktionslose DNA-Sequenzen werden zwar voraussichtlich durch selektiv neutrale Mutationen mit der Zeit zerstört. Das gilt aber nicht unbedingt, wenn ein Merkmal durch Genrekrutierung eines Cis-Elements oder eines anderen Regulationsfaktors entstanden ist. Die Flügelmuster von Schmetterlingen und anderen Insekten werden beispielsweise durch Regulationsmechanismen gesteuert, die an anderen Stellen des Organismus grundlegende Funktionen haben. Dies ist Pleiotropie. Wird ein Merkmal unterdrückt, weil ein solcher genetischer „Schalter“ verloren geht, ist ein Rückerwerb desselben oder eines sehr ähnlichen Faktors vergleichsweise plausibel.

Bedingungen und Beispiele

Reduktive Evolution tritt besonders bei starken Umweltveränderungen auf, wenn zuvor lebenswichtige komplexe Organe keinen Nutzen mehr haben. Das betrifft etwa Endoparasiten: Sie leben im Inneren eines Wirts und benötigen dort zahlreiche Schutz- und Sinnesorgane nicht mehr.

Ein gut erforschtes Beispiel ist der Verlust von Augen bei Höhlenfischen. Bei der mexikanischen Art Astyanax mexicanus gibt es sowohl in Oberflächengewässern lebende Populationen als auch nahe verwandte Höhlenpopulationen oder -arten. Bei den in Höhlen lebenden Gruppen haben sich die Augen zurückgebildet.