Industriemelanismus beim Birkenspanner (Biston betularia) — ein klassisches Beispiel für beobachtbare Evolution


Veiko Krauß | Fragen und Antworten zur Evolutionsbiologie 2019


Besteht Evolution in der Veränderung von Allelhäufigkeiten im Laufe der Zeit?

Grundsätzlich ist diese Frage mit Ja zu beantworten. Eine solche Definition der Evolution kann aber zu Fehleinschätzungen über die Ursachen evolutionärer Ereignisse führen. Das möchte ich hier an einen aktuellen Beispiel erläutern.

In seinen neuen, sehr lesenswerten Buch über die Veränderungen stadtbewohnender Lebewesen [1] kommt Menno Schilthuizen auch ausführlich auf den Industriemelanismus des Birkenspanners zu sprechen. Er erwähnt dabei die ursprüngliche Entstehung der einfarbig dunkelgrauen Schmetterlinge durch ein einziges Mutationsereignis vor etwa 200 Jahren [2]. Dennoch schreibt er: „Der Urquell dieser Genvarianten ist ... nicht die Evolution. Es ist vielmehr die Chemie — genauer gesagt: Fehler, zu denen es in der Zelle beim Zusammenheften der DNA aus den molekularen Bausteinen kommt. Die natürliche Selektion indes, die bewirkt, dass diese Genvarianten chemischen Ursprungs entweder reich vorhanden oder selten sind, die ist der Stoff, aus dem die Evolution besteht“ [1, S. 187]. Doch ohne diese Mutation, welche auch eine Veränderung der Allelhäufigkeit (durch Schaffung eines neuen Allels aus einem bereits vorhandenen) war, hätte es nicht zur vorübergehenden Dominanz der durch sie erst entstandenen, dunklen Farbvariante des Falters in Mittelengland kommen können. Nur das bereits Vorhandene kann selektiert werden. Schulthuizen suggeriert uns mit seinem Ausschluss des Mutations- vom Evolutionsbegriff jedoch, dass lediglich Selektion Evolution verursacht.

Dieser ausdrückliche Ausschluss der Mutation aus dem Evolutionsprozess widerspricht übrigens Schilthuizens eigener Trennung von weicher und harter Evolution [1, S. 186]. Weiche Evolution erfolgt lediglich auf Grundlage bereits vorhandener Allele, während harte Evolution die Entstehung neuer Allele durch Mutationen einschließt. Es ist offensichtlich, dass jede Veränderung einer Abstammungslinie von Organismen letztlich einen solcherart harten Charakter annehmen muss. Schließlich hat fast jedes beliebige Gen eines Lebewesens eine artspezifische Basenfolge, erfuhr also seit der Trennung von der nächstverwandten Art in der Regel zahlreiche Mutationen.

Der Ausschluss von Mutationsereignissen aus dem Evolutionsprozess wird durch die Definition der Evolution entsprechend unserer Überschrift begünstigt, weil die Notwendigkeit der Schaffung neuer Allele bei der Konzentration auf Veränderungen ihrer Häufigkeit leicht aus dem Blick gerät. Die Ursache für das damit verbundene Herunterspielen der Rolle der Mutationen liegt jedoch wahrscheinlich weiter zurück und ist vermutlich auf Darwins unverrückbare Überzeugung von der Kleinheit evolutionärer Schritte zurückzuführen (dazu Malthus' und Paleys anhaltender Einfluss auf die Evolutionstheorie). Mutationen mit größeren phänotypischen Effekten, deren Erscheinungsbilder und Vererbungsmuster Darwin aus eigener Erfahrung kannte [3], wurden von ihn stets als unvereinbar mit seinem Evolutionsmodell betrachtet (siehe Bild oben). Daher überrascht es nicht, dass Darwin den Brief eines Feldbiologen ignorierte, der ihn 1878 über Industriemelanismus bei einer anderen Schmetterlingsart informierte [1, S. 101f]. Mit anderen Worten: Unser heutiges Lehrbuchbeispiel der Selektion, der Industriemelanismus des Birkenspanners, ist nicht darwinistisch, denn nach Charles Darwin "macht die Natur keine Sprünge". Diese Tatsache schmälert die Bedeutung der Hypothesen Darwins nicht, weist aber auf die Notwendigkeit der Weiterentwicklung jeder Theorie hin.

[1] Schilthuizen M. Darwin in der Stadt. Die rasante Evolution der Tiere im Großstadtdschungel. dtv 2018.

[2] vant Hof AE, Campagne P, Rigden DJ, Yung CJ, Lingley J, Quail MA, Hall N, Darby AC, Saccheri IJ. The industrial melanism mutation in British peppered moths is a transposable element. Nature 2016, 534:102–105.

[3] Howard JC. Why didn't Darwin discover Mendel's laws? J Biol 2009, 8:15.

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Veiko Krauß im Januar 2019