Was uns „lebende Bohrer“ über die Evolution lehren können

Von Louise Lerner

17. Februar 2023

Es gibt viele Möglichkeiten, seinen Lebensunterhalt als Muschel zu verdienen, aber eine der seltsamsten ist wahrscheinlich die, ein „lebender Bohrer“ zu sein. Einige Muschelarten sind in der Lage, sich in festes Gestein oder Beton zu bohren und so einen Bau in einer Substanz zu schaffen, die härter ist als ihre eigenen Muscheln.

Bei der Untersuchung dieser Muscheln bemerkten Wissenschaftler jedoch etwas Seltsames an ihren Entwicklungsmustern. Wenn ein Organismus in eine neue Nische vordringt, führt dies häufig zu einer Flut neuer Arten; Doch obwohl sich „lebende Bohrer“ im Laufe der Geschichte immer wieder weiterentwickeln, scheinen sie nie zu gedeihen. Wissenschaftler vermuten, dass sie nicht das einzige Beispiel sind – und dass dies Auswirkungen auf unser Verständnis der Evolution als Ganzes haben könnte.

Die Studie von David Jablonski, William R. Kenan, Jr., Distinguished Service Professor of Geophysical Sciences an der University of Chicago, zusammen mit Stewart Edie vom Smithsonian und Katie Collins vom Natural History Museum in London, wurde online im veröffentlicht Verfahren der Royal Society B.

Wissenschaftler haben etwa 200 Muschelarten katalogisiert, die sich in harte Oberflächen bohren können. Einige werden von Korallenriffen oder Wäldern angezogen (was im Laufe der Geschichte zu Problemen für die Marine führte), andere wiederum locken feste Felsen an.

Einige Muscheln geben Chemikalien ab, um sich in Holz, Korallen oder weichen Kalkstein einzugraben. Aber härterer Stein wie Granit erfordert einen anderen Ansatz. Als frisch angesiedelte Larven beginnen diese Muscheln im Allgemeinen mit einer kleinen Ritze oder Spalte und bahnen sich langsam ihren Weg hinein, wobei sie ihren Körper an einer Kante abstützen und ihren Panzer hebeln, um beim Wachsen Felsbrocken abzuschlagen. Manche fangen sogar Gesteinsbrocken oder harte Mineralien in der Schale ein und erhöhen so den Abrieb, den sie hervorrufen können. Das Endergebnis ist ein Bau, der Wellenturbulenzen und den meisten Raubtieren standhält.

Seit Jahren untersucht Jablonskis Labor Muscheln – die Kategorie, zu der alle Muscheln wie Jakobsmuscheln, Miesmuscheln und Herzmuscheln gehören –, um die Entwicklung von Arten im Laufe der Zeit zu verstehen und Hinweise auf die Kräfte zu finden, die Körper und Lebensstile im Laufe der Zeit formen .

Für diese Studie arbeitete er mit Edie und Collins zusammen, um alle bekannten Arten und Fossilien dieser „langweiligen“ Muscheln zu katalogisieren.

Die Adaption hat sich mindestens acht Mal unabhängig voneinander weiterentwickelt; Collins und Edie machten 3D-Scans von 75 Arten, die von allen acht Arten abstammen, sowie von 310 Arten derselben Abstammungslinie, die jedoch traditionelleren Muschellebensweisen folgten, und machten die ältesten fossilen Mitglieder dieser Abstammungslinien ausfindig.

Das erste, was die Wissenschaftler überraschte, war, dass diese Bohrer eine große Vielfalt an Schalenformen haben, von langen Röhren bis hin zu Kugeln „wie kleine gepanzerte Golfbälle“, sagte Edie. „Es ist überraschend, dass sie sich nicht alle auf ein einziges, optimales Design einigen.“

Den Wissenschaftlern fiel auch etwas Seltsames an den Evolutionsmustern auf. Die Lebensweise der Bohrer findet sich nahezu in der gesamten Geschichte der Muscheln – die ersten Bohrer tauchten vor fast 450 Millionen Jahren auf –, aber danach hat sich keine Art mehr durchgesetzt.

„Stattdessen neigen sie dazu, zu entstehen und dann zu verschwinden oder zumindest nie etwas Besonderes in Bezug auf Vielfalt zu bewirken, jedes Mal“, sagte Jablonski.

Normalerweise, erklärte Jablonski, tendiere die Zahl der Arten dazu, dramatisch, manchmal explosionsartig anzusteigen, wenn ein Organismus einen neuen Vorteil entwickelt. „Vögel entwickeln den Flug und sie heben sozusagen ab“, sagte er. „Wir glauben, dass dieser Prozess zu einem Großteil der evolutionären Vielfalt führt, die wir um uns herum sehen.“

Bei den Zwergmuscheln passiert das aber nicht.

„In diesem Sinne ist Langeweile eine Sackgasse, manchmal sogar ein evolutionäres Scheitern“, sagte Edie. „Es zieht evolutionäre Abstammungslinien an, aber sie zeigen keine besondere Tendenz zur Diversifizierung, sobald sie dort sind.“

Das gab den Wissenschaftlern Rätsel auf. „Es gibt eindeutig einen kurzfristigen evolutionären Vorteil, sonst hätte es sich in so weit voneinander entfernten Abstammungslinien nicht so oft entwickelt“, sagte Collins.

„Es muss eine zusätzliche Kontingenz geben, die sie zurückhält“, schlug Edie vor, „vielleicht eine Einschränkung ihrer Umgebung? Das müssen wir als nächstes testen.“

Die Wissenschaftler vermuten, dass dieses Versäumnis, aus evolutionären Neuheiten Kapital zu schlagen, nicht nur auf Bohrmuscheln beschränkt ist. Obwohl es zum Beispiel, wie Jablonski es nannte, „eine Vielzahl“ von Ameisen auf der Welt gibt, haben sich Ameisenbären zwar weiterentwickelt, sich aber nie wirklich durchgesetzt oder sich diversifiziert.

Es sei möglich, dass die Identifizierung und Untersuchung dieser Anomalien Wissenschaftlern zu neuen Erkenntnissen über die Evolution verhelfen könne, sagten die Wissenschaftler.

„Es sind so viele Kräfte im Spiel, deren Wechselwirkungen wir immer noch nicht verstehen“, sagte Jablonski, „aber es ist wichtig, wenn man erklären will, warum die Welt so aussieht, wie sie ist – und wie sie in Zukunft aussehen könnte.“

Collins sagte: „Sie mögen langweilige Muscheln sein, aber langweilig sind sie nie.“

Zitat: „Konvergenz und Kontingenz in der Entwicklung einer speziellen Lebensweise: vielfältige Ursprünge und große Ungleichheit felsbohrender Muscheln.“ Collins, Edie und Jablonski, Proceedings of the Royal Society B, 8. Februar 2023.

Finanzierung: National Science Foundation, NASA.

Erhalten Sie mehr mit UChicago News, die in Ihren Posteingang geliefert werden.

Massenaussterben, massive Fragen: Prof. David Jablonski geehrt…

Die zurückgebliebenen Muscheln und was sie uns über die Evolution erzählen können …