Wie neue Arten entstehen

Ein Pferd hat 64 Chromosomen, ein Esel 62. Ihr Maultier bekommt deshalb 63, und diese ungerade Zahl ist der Grund, warum Maultiere fast nie Fohlen bekommen.

Was ist eine Art? Bei Tieren und Pflanzen, die sich geschlechtlich fortpflanzen, verwendet man in der Biologie meist den biologischen Artbegriff: Eine Art ist eine Gruppe von Individuen, die sich in der Natur tatsächlich oder möglicherweise miteinander fortpflanzen und fruchtbare, lebensfähige Nachkommen hervorbringen. Das Aussehen kann in beide Richtungen täuschen. Pudel und Cocker Spaniel sehen sich überhaupt nicht ähnlich, doch Hunde verschiedener Rassen können sich paaren und Welpen bekommen, die heranwachsen und sich wieder fortpflanzen. Sie gehören also zu einer Art. Der Weißkopfseeadler und der Schreiseeadler sehen sich sehr ähnlich, sind aber zwei Arten. Würde man im Labor ein Mischlingsküken erzeugen, wäre es wahrscheinlich unfruchtbar.

Das Maultier ist das klassische Beispiel. Ein Maultier ist der Nachkomme einer Pferdestute und eines Eselhengstes. Es erbt 32 Chromosomen vom Pferd und 31 vom Esel, zusammen 63. Damit Eizellen oder Spermien entstehen, müssen sich die Chromosomen in passenden Paaren aneinanderlegen. Pferde- und Eselchromosomen passen aber schlecht zusammen, und eines bleibt ganz ohne Partner. Deshalb sind die Keimzellen meist unvollständig, und Maultiere sind unfruchtbar. Vereinzelt hat eine Maultierstute nachweislich ein Junges geboren, doch Pferd und Esel bleiben zwei getrennte Arten.

Durch Geografie getrennt

Damit aus einer Art zwei werden, müssen ihre Populationen aufhören, Gene auszutauschen, und sich dann so weit auseinanderentwickeln, dass sie sich nicht mehr miteinander fortpflanzen können. Der häufigste Weg ist die allopatrische Artbildung. Der Name kommt aus dem Griechischen und bedeutet „andere Heimat“. Ein Fluss ändert seinen Lauf, ein Tal öffnet sich, oder ein paar Tiere gelangen über das Meer auf eine Insel und können nicht zurück. Nach der Trennung bekommt jede Population ihre eigenen Mutationen, ihre eigenen Zufallsereignisse und ihre eigene Selektion durch ein anderes Klima, ein anderes Nahrungsangebot und andere Fressfeinde. OpenStax beschreibt den Nördlichen Fleckenkauz und den Mexikanischen Fleckenkauz im Westen der USA als Populationen, die sich auf diese Weise auseinanderentwickelt haben. Wie groß eine Barriere sein muss, hängt vom Tier ab: Ein Tal, das eine Maus aufhält, ist für ein fliegendes Insekt kein Hindernis.

Viele Arten aus einer

Breitet sich eine einzige Art in viele freie ökologische Nischen aus, kann sie sich immer wieder aufspalten. Das nennt man adaptive Radiation. Inselketten sind dafür ideal, weil das Wasser zwischen den Inseln die Populationen trennt. Die Kleidervögel auf Hawaii stammen von einer einzigen Gründerart ab. Heute gibt es unter ihnen Samenfresser mit dicken, kräftigen Schnäbeln, Nektartrinker mit langen Schnäbeln und Insektenfresser mit spitzen Schnäbeln. Die Darwinfinken auf den Galápagosinseln sind eine weitere Radiation. Auf Daphne Major verfolgten Forschende ein Finkenmännchen, das von der Insel Santa Cruz herübergeflogen war, und seine Nachkommen über 31 Jahre und sechs Generationen. Ab der zweiten Generation verhielt sich die Familie wie eine eigene Art, getrennt von den übrigen Finken der Insel.

Aufspaltung am selben Ort

Sympatrische Artbildung geschieht ganz ohne räumliche Barriere. Bei Pflanzen beginnt sie oft mit Polyploidie, einem Fehler bei der Zellteilung, durch den ein Individuum zusätzliche vollständige Chromosomensätze erhält. Eine Pflanze mit 2n = 6, die versehentlich diploide Keimzellen bildet, kann tetraploide Nachkommen mit 4n = 12 hervorbringen. Diese können sich untereinander fortpflanzen, aber nicht mit der Ausgangsart. So kann in ein oder zwei Generationen eine neue Art entstehen. Einige Kulturformen von Weizen, Baumwolle und Tabak sind allopolyploid, entstanden durch Kreuzung zwischen Arten und Chromosomenverdopplung. Bei Tieren können sich Gruppen auch aufspalten, weil sie in unterschiedlichen Bereichen eines Lebensraums fressen oder leben. Im Apoyeque-See in Nicaragua, einem etwa 1800 Jahre alten Kratersee, kam vor erst etwa 100 Jahren eine Buntbarschpopulation an. Dort leben schon zwei Formen mit unterschiedlichem Körperbau und unterschiedlicher Nahrung, vielleicht am Anfang der Aufspaltung in zwei Arten.

Was Arten getrennt hält

Man teilt die Barrieren in zwei Gruppen ein: solche vor und solche nach der Bildung einer Zygote, der befruchteten Eizelle. Präzygotische Barrieren verhindern die Paarung oder die Befruchtung. Zwei Froscharten laichen vielleicht zu verschiedenen Jahreszeiten, die eine von Januar bis März, die andere von März bis Mai. Zwei Grillenarten bevorzugen vielleicht unterschiedliche Böden. Glühwürmchen einer Art antworten nicht auf das Lichtmuster einer anderen. Körperteile passen womöglich nicht zusammen, und manche Blüten eignen sich nur für eine Art von Bestäuber. Postzygotische Barrieren wirken danach: Der Mischlingsembryo entwickelt sich nicht, das ist die Lebensunfähigkeit der Hybriden, oder der Mischling wächst unfruchtbar heran wie das Maultier, das ist die Unfruchtbarkeit der Hybriden.