Die fliegende „Maus“: Konvergente Evolution am Beispiel der Fledermaus

Fledermäuse, Vögel, Insekten: Durch konvergente Evolution haben viele Lebewesen, welche nicht nahe miteinander verwandt sind, die Fähigkeit zu fliegen entwickelt. Solche Muster sind in der Natur häufig zu beobachten. zur Bildergalerie

Fledermauskolonie

Verschiedene Lebewesen, wie Fledermäuse, haben durch konvergente Evolution die Fähigkeit zu fliegen erworben. Bild: CanStockPhoto

Die Evolutionstheorie beschreibt, wie verschiedene Arten von Lebewesen (z. B. Tiere oder Pflanzen) im Verlauf der Erdgeschichte entstanden sind. Durch natürliche Selektion bevorzugt die Natur seit der Entstehung von Leben auf unserem Planeten immer diejenigen Tiere, welche am besten an ihre Umgebung angepasst sind. Dadurch entstehen verschiedene Arten mit unterschiedlichen Merkmalen. Manche Lebewesen sind besser an ein Leben an Land angepasst, während andere auf ein Leben im Wasser und wiederum andere auf ein Leben in der Luft spezialisiert sind.

Die Evolutionstheorie, wie wir sie kennen, wurde erstmals durch Charles Darwin (1809–1882) und Alfred Russell Wallace (1823–1913) beschrieben. Beide Wissenschaftler hatten unabhängig voneinander die gleichen Ideen und gelten als Gründer der Evolutionstheorie.

Flügel als Beispiel für konvergente Evolution

Die verschiedenen Flügel der Flugsaurier (1), Fledertiere (2) und Vögel (3) sind durch konvergente Evolution entstanden. Alle diese Arten haben Flügel entwickelt, jedoch werden nicht alle Flügel von den gleichen Fingern getragen. Bild: John Romanes/Wikimedia Commons

Konvergente Evolution und Analogien

Es ist aber nicht so, dass sich alle Merkmale einer Art von allen Merkmalen einer anderen Art unterscheiden. Gewisse Strukturen können sehr ähnlich aufgebaut sein, wie beispielsweise die Flügel von Tieren, welche die Flugfähigkeit entwickelt haben. Verschiedene Lebewesen im Tierreich haben die Fähigkeit zu fliegen erworben, obwohl ihr letzter gemeinsamer Vorfahre diese Fähigkeit nicht besass. Solche Merkmale nennt man Analogien, die Entwicklung dieser Merkmale konvergente Evolution. Unterschiedliche Gruppen von Tieren haben also selbständig ein Merkmal erworben und zu diesem hin „konvergiert“. Fledertiere, Vögel, Insekten und sogar die ausgestorbenen Flugsaurier haben unabhängig voneinander den Luftraum erobert, denn ihr letzter gemeinsamer Vorfahre konnte noch nicht fliegen.

Dadurch, dass verschiedene Tiergruppen selbständig Flügel entwickelt haben, sind diese Strukturen ähnlich und haben dieselbe Funktion, sind aber nicht genau gleich aufgebaut. Die Fledermäuse und andere Fledertiere tragen die Flügel vom 2. bis 5. Finger, die Vögel hauptsächlich am 2. Finger und die Flugsaurier am 4. Finger. Insekten wiederum gehören nicht zu den Wirbeltieren, haben also gar keine Finger, deren Knochen ihre Flügel stabilisieren würden.

Weitere Beispiele für Konvergenz in der Evolution sind Anpassungen bei Wüstenpflanzen (mehr dazu liest du in den Artikeln Welche Pflanzen wachsen in der Wüste und Lebensraum Wüste – eine Herausforderung für Pflanzen, Tiere und Menschen), die Entstehung des Auges, des Giftstachels oder des stromlinienförmigen Körpers. Diese und weitere Beispiele kannst du in der Bildergalerie zur konvergenten Evolution entdecken!

Von Homologien und gemeinsamen Vorfahren

Das Gegenteil von analogen Merkmalen sind Homologien. Dies sind Merkmale, welche aufgrund eines gemeinsamen Vorfahren entstanden sind. Auch diese Merkmale können Unterschiede aufweisen, sind aber auf einen ursprünglichen Grundbauplan zurückzuführen. Ein Beispiel dafür ist der Aufbau der Hand. Die Hände von Menschen, Pfoten von Hunden, Katzen oder Mäusen, Hufe von Schweinen, Kühen oder Pferden, und die Flügel von Vögeln oder Fledermäusen unterscheiden sich durch ihr Aussehen stark voneinander. Alle können aber auf einen gemeinsamen Grundbauplan zurückgeführt werden, welcher zeigt, dass sie von einem gemeinsamen Vorfahren mit einem solchen Handaufbau abstammen.

Vögel- und Fledermausflügel sind also als Flügel analoge Merkmale, als Vordergliedmasse aber ein homologes Merkmal. Dieser Unterschied kann durch ein biologisches Phänomen namens „form follows function“ erklärt werden. Das heisst ungefähr: „Die Form passt sich der Funktion an“. In unserem Beispiel mit den Vordergliedmassen haben sich die Knochen an die jeweiligen Lebensbedingungen des Tieres angepasst. Vögel und Fledermäuse können mit ihren Vordergliedmassen fliegen; Katzen, Hunde, Pferde, Kühe und Schweine bewegen sich auf allen vier Gliedmassen fort und haben deshalb gleich starke Vorder- und Hintergliedmassen; Menschen hingegen benutzen ihre Vordergliedmassen (Hände) fürs Greifen.

Ursprünglich wurde der Begriff „form follows function“ in der Architektur benutzt, wo man zeigen wollte, dass die Form eines Gebäudes durch seine Funktion bestimmt werden sollte.  Später begannen Biologen dieses Konzept auf Bereiche der Biologie anzuwenden.

Sind Arten mit ähnlichen Merkmalen immer verwandt?

Sieht man also bei zwei unterschiedlichen Lebewesen ein ähnliches Merkmal, kann man nicht automatisch annehmen, dass sie nahe miteinander verwandt sind. Nur wenn das Merkmal homolog ist, kann auf einen gemeinsamen Vorfahren geschlossen werden. Die Fleder„maus“, ein Säugetier, ist also zu Recht kein Fleder„vogel“, denn die Flügel von Fledermaus und Vogel sind ein unabhängig entwickeltes, analoges Merkmal.

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