Davis/Wien. (est) Mit dem Tempo, in dem der Mensch die Umwelt verschmutzt, kann die Evolution nicht mithalten, selbst wenn sie den fünften Gang einschalten könnte. Es gibt allerdings andere Wege, mit denen die Evolution die Arten an widrige Umstände gewöhnt und dafür sorgt, dass sie sich an Giftmüll und Chemikalien in ihrem Umfeld anpassen.

Besonders betroffen von Umweltverschmutzung sind die Lebewesen in Flüssen und Meeren. Wissenschafter der University of California in Davis haben nun untersucht, welche Arten erfolgreich Widerstand leisten und wie sie das tun. Dabei haben die Forscher festgestellt, dass der Atlantische Killifisch ein König der Anpassung ist. "Atlantische Killifische haben sich sehr schnell an eine Wasserverschmutzung adaptiert, die für andere Fischbestände tödlich ist", berichten die Forscher im Fachmagazin "Science".

Der atlantische Killifisch gehört zur Ordnung der Zahnkärpflinge. Er lebt in Bodennähe in brackigen Gewässern nahe der Küste. Wenn Großstädte oder Industriezonen in der Nähe sind, können sich in diesen Gewässern Schwermetalle und Chemikalien ablagern. Für den menschlichen Verzehr ist der Atlantische Killifisch ungeeignet, jedoch ist er eine beliebte Nahrungsquelle für andere Arten.

Killifische sind extrem variantenreich und vielfältiger als andere Wirbeltiere und als der Mensch. Je mehr genetische Vielfalt eine Art besitzt, desto flotter und effizienter kann die Evolution ans Werk gehen. Das ist auch ein Grund, warum etwa Insekten und Gräser schnell resistent gegen Pestizide werden und Pathogene rasch evolvieren und immun werden gegen Antibiotika, die sie abtöten sollten. Auch der Atlantische Killifisch ist gut gerüstet, um unter radikal veränderten Umständen überleben zu können.

Die Wissenschafter haben das Genom von 384 Exemplaren aus acht Populationen untersucht, von denen vier gegen Wasserverschmutzung sensibel reagieren und vier Widerstand leisten. Untersucht wurden Fische im New Bedford Harbour, ein Kleinstadt-Hafen im US-Bundesstaat Massachusetts; in Newark Bay, dem größten Containerhafen von New York; an der Küste von Bridgeport in Connecticut und im Elizabeth River im US-Bundesstaat Virginia. Diese Gewässer sind seit den 1950er Jahren von einer Mischung aus Dioxinen, Schwermetallen, Kohlenwasserstoffen und Industriechemikalien belastet.

Im Genom aller untersuchten Fische fanden die Forscher den Aryl-Hydrocarbon-Rezeptor. Das ist ein Eiweiß in den Zellkernen von Wirbeltieren und ein Transkriptionsfaktor bei der Regulierung der Genaktivität. Die Bindung aromatischer Kohlenwasserstoffe führt zur Aktivierung des Aryl-Hydrocarbon-Rezeptors. Dabei entsteht ein Komplex, der Fremdstoffe in der Leber abbaut.

Genetischer Reichtum

Populationen, die in verseuchten Gewässern überleben können, besitzen des Weiteren molekulare Signalwege, die die Anpassung des Aryl-Hydrocarbon-Rezeptors an komplexe toxische Mischungen unterstützt. Diese Fähigkeit werde auch an die Nachkommen weitergeben. "Auf der genetischen Ebene evolvierten die widerstandsfähigen Fisch-Populationen auf ähnliche Art und Weise. Es ist daher zu vermuten, dass die Populationen jene Variationen, die die Anpassung heute ermöglichen, bereits in sich trugen, als die Gewässer noch sauber waren, und dass es nur eine Handvoll genetischer Lösungen zur Anpassung an Umweltgifte gibt", betonten die Autoren in einer Aussendung zur Studie: Möglicherweise könnten auch andere Tiere ganz genau dieselben molekularen Pfade aktivieren, um sich an unterschiedliche Chemikalien anzupassen.

"Rein theoretisch könnte man ja annahmen, dass die Arten auf die Umweltverschmutzung an sich reagieren und sich geschwinde an sie anpassen", wird Erstautor Andrew Whitehead zitiert. Das sei allerdings nicht der Fall, die Evolution schreite nicht schneller voran, um mit der Umweltverschmutzung durch den Menschen mitzuhalten. Sondern ihre Flexibilität beruhe auf der hohen genetischen Vielfalt der Killifische, ohne die sich die widerstandsfähige Variante nicht hätte ausprägen können.