Gemeinsame Vorfahren und Stammbäume

Eine Eidechse sieht einem Frosch ähnlicher als einer Maus. Im Stammbaum der Wirbeltiere sind aber Eidechse und Maus die näheren Verwandten.

Gleiche Knochen, verschiedene Aufgaben

Der Arm eines Menschen, das Vorderbein eines Hundes, der Flügel eines Vogels und die Flosse eines Wals erfüllen ganz verschiedene Aufgaben. Trotzdem bestehen sie aus denselben Knochen in derselben Reihenfolge. Solche Teile nennt man in der Biologie homologe Organe: Sie ähneln sich, weil die Tiere sie von einem gemeinsamen Vorfahren geerbt haben, und die Evolution hat seitdem ihre Form und Größe verändert. Manche Organe scheinen gar keinen Nutzen zu haben, etwa die Flügel von Vögeln, die nicht fliegen können, oder die kleinen Hinterbeinknochen im Körper von Walen. Diese rudimentären Organe sind Überbleibsel von Vorfahren, bei denen sie noch eine Funktion hatten.

Ähnlich heißt nicht immer verwandt. Insekten und Fledermäuse fliegen beide mit Flügeln, doch diese Flügel sind aus völlig verschiedenen Ausgangsteilen entstanden. Solche Merkmale, die sich in nicht verwandten Gruppen getrennt entwickeln, weil diese vor ähnlichen Problemen stehen, heißen analoge Organe. Den Vorgang nennt man konvergente Evolution. Ein weiteres Beispiel sind das weiße Winterfell des Polarfuchses und das weiße Wintergefieder des Schneehuhns: Beide sind im Schnee gut getarnt, aber nicht, weil sie einen nahen gemeinsamen Vorfahren haben.

Andere Belege weisen in dieselbe Richtung. Wirbeltierembryonen, auch menschliche, haben in einem frühen Stadium Schlundbögen und einen Schwanz. Beim Menschen tragen diese Bögen zu Strukturen von Kopf und Hals bei, nicht zu funktionsfähigen Kiemen. Alle Lebewesen nutzen DNA mit einem nahezu gleichen genetischen Code. Genau das würde man erwarten, wenn alles Leben einen gemeinsamen Vorfahren hat. Je näher zwei Gruppen verwandt sind, desto ähnlicher sind ihre DNA-Sequenzen. Auch die Verbreitung der Tiere passt dazu: Gruppen, die sich entwickelt haben, bevor der Superkontinent Pangaea vor etwa 200 Millionen Jahren zerbrach, kommen weltweit vor. Australien dagegen war lange isoliert und ist voller Beuteltiere, die es nirgends sonst gibt.

Einen Stammbaum lesen

Ein phylogenetischer Stammbaum zeigt in einem Diagramm, wer mit wem verwandt ist. Darwin skizzierte 1837 einen in einem Notizbuch, und ein verzweigtes Diagramm ist die einzige Abbildung in „Über die Entstehung der Arten“. In einem gewurzelten Stammbaum steht die Wurzel, im Labor unten links, für den Vorfahren aller Gruppen im Baum. Jeder Verzweigungspunkt ist eine Abstammungslinie, die sich in zwei teilt. Die Namen an den Spitzen sind heute lebende Gruppen. Zwei Gruppen aus demselben Verzweigungspunkt sind Schwestertaxa. Eine Gruppe, die sich nahe der Wurzel abzweigt und allein bleibt, ist ein basales Taxon. Ein Verzweigungspunkt mit mehr als zwei Ästen, eine Polytomie, bedeutet, dass die Reihenfolge der Aufspaltungen noch unbekannt ist.

Wie nah zwei Gruppen verwandt sind, findest du heraus, indem du beide Richtung Wurzel zurückverfolgst, bis sich die Wege treffen. Dieser Treffpunkt ist ihr letzter gemeinsamer Vorfahr. Je jünger er ist, desto näher die Verwandtschaft. Drei Denkfehler sind häufig. Die Reihenfolge der Namen an den Spitzen bedeutet nichts, denn einen Verzweigungspunkt kann man drehen wie ein Mobile, ohne dass sich die Verwandtschaft ändert. Wenn der Baum es nicht ausdrücklich angibt, zeigt die Länge eines Astes keine Zeit. Und keine lebende Gruppe im Baum ist der Vorfahr einer anderen: Schwestergruppen haben einen gemeinsamen Vorfahren, aber keine ist aus der anderen hervorgegangen.

Im Stammbaum oben treffen sich Eidechse und Maus an dem Verzweigungspunkt, der mit dem amniotischen Ei markiert ist. Das ist ein Ei mit Hüllen, die eine Entwicklung an Land ermöglichen. Der Frosch zweigt früher ab und ist deshalb mit beiden entfernter verwandt, auch wenn Frösche und Eidechsen für uns ähnlich aussehen. Krokodile und Vögel treffen sich an einem eigenen Verzweigungspunkt und sind damit die nächsten lebenden Verwandten voneinander. Stammbäume beruhen auf Fossilien, Anatomie und zunehmend auf DNA. Sie sind Hypothesen, die mit neuen Daten überarbeitet werden. Eine Überarbeitung hat viele überrascht: Das Flusspferd sieht eher einem Schwein ähnlich, könnte aber der nächste lebende Verwandte der Wale sein.