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Charles Darwin - ein Leben für die Forschung (Podcast 35)

Von einer Weltreise und der Theorie der natürlichen Auslese

Es war der 27. Dezember des Jahres 1831, als für Charles Darwin im englischen Hafen Devonport eine große Reise begann. Sie sollte ihn nicht nur um den gesamten Erdball führen, sondern dem jungen Forscher auch den Anstoß zu einer wissenschaftlichen Revolution liefern - der Theorie der natürlichen Auslese. Der ehemalige Theologiestudent Darwin erschütterte mit seinen Erkenntnissen das bis dahin gültige Weltbild bis ins Mark. Ihm und seinem Lebenswerk „Über den Ursprung der Arten“ widmen wir unseren heutigen Beitrag „Ein Leben für die Forschung“!

 

Charles Darwin

 

Charles Darwin wurde am 12. Februar 1809 als Sohn eines Arztes geboren und nach dem frühen Tod seiner Mutter 1817 von seinen beiden Schwestern aufgezogen. Von Kindheit an hatte sich Darwin mit der Natur beschäftigt und war mit ihr sehr vertraut. Der eher ängstliche Junge fischte, jagte, sammelte verschiedenste Steine, Insekten und Muscheln, suchte nach Vogeleiern und wollte wissbegierig jeden Pflanzennamen erfahren. Dennoch ging er 1825 auf Wunsch seines Vaters, zur Universität von Edinburgh, um dort Medizin zu studieren. Darwin war jedoch für das Medizinstudium nicht zu begeistern. So lernte er bald naturwissenschaftlich interessierte Studenten kennen und trat der "Plinian Society" bei, einer Runde wissbegierig über naturwissenschaftliche Themen diskutierender Studenten. 1828 kam er nach Cambridge, um dort Theologie zu studieren. Zu dieser Zeit gehörten die meisten Naturforscher dem Klerus an. Es waren Menschen, die die Welt im göttlichen Zusammenhang begreifen wollten. In Cambridge lernte er, vermittelt durch seinen Mentor John Henslow, Captain Fitzroy kennen, der ihm vorschlug, als naturwissenschaftlicher Beobachter auf der "Beagle", einem Forschungs- und Vermessungsschiff, eine Weltreise mitzumachen.

 

Die Forschungsreise

 

Das Vermessungsschiff "Beagle" unter Captain Fitzroy lief am 27. Dezember 1831 zu einer Expedition in die südliche Hemisphäre aus. Der vielseitige Charles Darwin, zu Beginn der Reise 22 Jahre alt, begleitete die letztlich fünf Jahre dauernde Expedition als Naturforscher. Zunächst führte die Reise zu den Kapverdischen Inseln. Hier betrat Darwin erstmals tropischen Boden und begann mit der Sammlung von Tieren und Steinen. In Südamerika (vor allem im Binnenland Brasiliens) ergänzte Darwin seine Sammlungen um Schmetterlinge, Korallen, Spinnen, Skorpione, Eidechsen und Schlangen. Der Anblick eines schlangenähnlichen Tieres mit zwei Hinterfüßen veranlasste ihn zu der Notiz, dass "...die Natur die Eidechsen mit den Schlangen verbindet...", ein sicherlich historischer Gedanke, erstmals einen Übergang von einer Tierart zu einer anderen anzunehmen. Bei einem fünfwöchigen Aufenthalt auf den Falklandinseln fand Darwin versteinerte Muscheln. Später kamen aus Argentinien und Chile unter anderem Zahnfunde von ausgestorbenen Rüsseltieren und nashorngroßen Huftieren sowie versteinerte Bäume dazu. Seine interessantesten Entdeckungen machte Darwin dann auf den Galápagos-Inseln, einer Inselgruppe recht jungen vulkanischen Ursprungs, rund 900 km westlich der amerikanischen Küste am Äquator liegend. Er fand unter anderem heraus, dass jede Insel ihre eigene Schildkrötenart aufwies sowie auch jeweils bestimmte Vogel- und Pflanzenarten. Außerdem sammelte er 15 verschiedene Landschneckenarten, die es ausschließlich auf den Galápagos-Inseln gab.

 

Vielfalt durch Auslese
 

Den entscheidenden Anstoß für seine Theorie des Artenwandels erhielt Darwin sicherlich durch die Beobachtung der auf den Galápagos-Inseln heimischen Vogelwelt. Diese glich, wie viele andere auf Galápagos endemische (das heißt nur dort und nirgends sonst heimische) Tierarten, den Arten des südamerikanischen Festlandes. Er entdeckte 13 verschiedene Finkenarten (heute als sogenannte Darwinfinken bekannt), die sich allerdings sehr ähnlich waren. Heimische Ornithologen bestätigten ihm später, dass es sich um verschiedene Vogelarten handelte. Darwin kam zu dem Schluss, dass die Finken allesamt von einer gemeinsamen Ahnenform abstammen mussten, die zufällig, aber vor nicht allzu langer Zeit, auf die Inseln gelangt war. Sehr prägnant war die Vielfalt der Schnäbel, die die Finken aufwiesen. Darwin beschrieb Finken mit den harten Schnäbeln von Kernbeißern ebenso wie mit den zarten Schnäbeln von Laubsängern. Die sonst äußerlich so ähnlichen Finken wiesen nahezu alle Schnabelformen auf, wie sie bei Singvögeln vorkommen können. Die Schnabelform weist im Allgemeinen auf die Ernährungsweise des Vogels hin. Tatsächlich beobachtete Darwin, dass die Kernbeißerschnäbel sich durch das Knacken von Samenkörnern ernährten, die zartschnäbeligen Finken dagegen von Insekten. Ein anderer Fink, der Spechtfink, benutzte sogar Kaktusstacheln oder kleine Zweige, um damit nach Termiten oder anderen holzbohrenden Insekten zu stochern.


Darwin brachte diese Beobachtungen in einen entwicklungsgeschichtlichen Zusammenhang. Da die Konkurrenz anderer Vogelarten fehlte, hatten sich die Finken als erstbesiedelnde Vögel der Inselgruppe die nahezu gesamte Palette der Nahrungsmöglichkeiten erschließen können: vom Körner- und Insektenfresser bis hin zur Imitation des Spechtes. Die Finken hatten sich gewissermaßen in alle zur Verfügung stehenden ökologischen Nischen hinein entwickelt. Allmählich erkannte Darwin, dass die Entstehung von neuen Arten und die Anpassung an die Umwelt eng miteinander verknüpfte Prozesse darstellten. Aus einer Ursprungsform entstand eine neue Art durch eine allmähliche Anpassung an eine andere Umwelt. Die Verteilung der verschiedenen Arten der Darwinfinken auf die einzelnen Galápagos-Inseln entsprach genau dem jeweils auf der Insel verfügbaren Nahrungsangebot. Die auf die Inselgruppe verteilten Ursprungsfinken waren durch die geographische Barriere Meer in unterschiedlichen Lebensräumen isoliert. Die unterschiedlichen Populationen entwickelten sich dann gemäß ihrer jeweiligen Umwelt auseinander und waren im Verlaufe vieler Generationen einander so unähnlich geworden, dass sie zu zwei getrennten (also nicht mehr miteinander fortpflanzungsfähigen) Arten aufgespalten worden waren.

 

Survival of the fittest


Darwin begriff die Evolution somit als einen historischen Vorgang und konnte sowohl die Gemeinsamkeiten als auch die Vielfalt der Organismen erklären. Er leitete alle Lebewesen von einem gemeinsamen Vorfahren ab. Die Abkömmlinge dieses "Urlebewesens" sollten im Verlaufe von Jahrmillionen die verschiedensten Lebensräume dieser Erde besiedelt haben. Sie häuften die verschiedensten Veränderungen (heute spricht man von Mutationen) an, durch die sie sich an jeweilige spezielle Lebensweisen anpassen konnten. Demnach ähnelt die Geschichte des Lebens nach Darwin einem evolutionären Stammbaum. So sind Hauskatze und Tiger näher miteinander verwandt als Tiger und Pferd. Moderne Analysen (DNA-Sequenzierungen) bestätigen heute tatsächlich, dass die Katzen fast "Blutsverwandte" sind, mit einem gemeinsamen genetischen Hintergrund. Ein Hauptaugenmerk richtete Darwin darauf, wie sich Populationen einzelner Arten durch natürliche Auslese besser an ihre jeweilige Umwelt anpassen.


Obwohl die Anzahl der Nachkommen bei den meisten Arten überproportional hoch ist, bleiben die Größen von Populationen mit Ausnahme saisonaler Schwankungen ziemlich stabil. Da die natürlichen Ressourcen zum Überleben begrenzt sind, führt diese Überproduktion an Nachkommen zu einem Überlebenskampf. Oft überlebt nur ein Bruchteil des Nachwuchses einer Generation. Von den vielen gelegten Eiern, geborenen Jungen und pflanzlichen Samen gelingt es nur einem Bruchteil, sich zu erwachsenen Individuen zu entwickeln und selbst Nachwuchs zu erzeugen. Die Individuen einer Population, d.h. der Generation einer Art, variieren stark in ihren Merkmalen: zwei Individuen sind niemals exakt gleich. Da ein Großteil dieser Variabilität erblich ist (heute wissen wir, dass es sich um Mutationen und Rekombinationen der genetischen Information handelt), beruht das Überleben im Existenzkampf nicht auf Zufall, sondern unter anderem auf den Erbanlagen der überlebenden Individuen. Die Lebewesen, die am besten durch ihre ererbten Merkmale an ihre Umwelt angepasst sind, hinterlassen in der Regel mehr überlebende Nachkommen. Somit führen die Unterschiede in der individuellen Überlebens- und Fortpflanzungsfähigkeit der individuellen Lebewesen zu einem allmählichen Wandel innerhalb einer Population. Die für das bestmögliche Überleben einer Art vorteilhaftesten Merkmale häufen sich dabei über Generationen an. Mit natürlicher Selektion meinte Darwin genau diesen unterschiedlichen Fortpflanzungserfolg, der letztlich eine Anpassung aller Lebewesen an ihre jeweilige Umwelt zur Folge hat.

 

Künstliche Selektion
 

Bei der künstlichen Selektion, so erkannte schon Darwin, ahmt der Mensch durch die Zuchtauswahl domestizierter Tiere und Pflanzen nach eigenen Vorstellungen die Natur nach. Tiere und Pflanzen mit den jeweils gewünschten Merkmalen dienen als Zuchtgrundlage. So haben die meisten heimischen Kohlarten im Wildkohl, einer krautigen Pflanze, ihren gemeinsamen Vorfahren. Durch die Auslese nach der Betonung bestimmter Pflanzenteile erhielten die Menschen allmählich den Blumenkohl aus der Blütentraube, den Weißkohl aus den Endknospen, den Rosenkohl aus den Achselknospen, den Grünkohl aus den Blättern und den Kohlrabi aus den Stielen.
 

Darwins Forschungsbericht
 

Innerhalb von knapp zehn Jahren konnte Darwins bahnbrechende Veröffentlichung "Über die Entstehung der Arten durch natürliche Zuchtwahl " von 1859 die Mehrheit der Biologen davon überzeugen, dass die Vielfalt und Mannigfaltigkeit des Lebendigen das Produkt der Evolution ist. Darwin überzeugte vor allem mit der Schlüssigkeit seines Konzeptes und einer wahren Flut an Belegen und Beobachtungen, welche seine Evolutionstheorie stützten. Die Wissenschaft begann sich, sicherlich forciert durch Darwins Erkenntnisse, ab der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts allmählich von der natürlichen Theologie zu distanzieren.
 

Jörg Peter Urbach, wissen.de-Redaktion

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