Buntbarsche: Rekordhalter der Vielfalt

Im Interview erklärt die Molekular- und Evolutionsbiologin Dr. Astrid Böhne, Leiterin der Sektion Vergleichende Genomik am LIB, wie moderne Genomforschung unser Verständnis von Geschlecht, Artenbildung und biologischer Diversität verändert.

Was bedeutet Diversität in der Evolutionsbiologie und wie unterscheidet sich dieser Begriff von Biodiversität?

In unserer Forschung beschäftigen wir uns vor allem mit der Diversität von Geschlechtschromosomen. Anders als bei Säugetieren, bei denen das XY-System sehr stabil ist, finden wir bei Fischen viele unterschiedliche Mechanismen der Geschlechtsbestimmung. Bei Buntbarschen können ganz verschiedene Chromosomen und Genorte beeinflussen, wie sich das Geschlecht eines Individuums entwickelt.

Gleichzeitig interessiert uns, wie diese Diversität der Geschlechtsbestimmung und Reproduktion mit Biodiversität zusammenhängt. Buntbarsche sind eine außergewöhnlich artenreiche Fischfamilie. Wir möchten verstehen, ob die Vielfalt ihrer Geschlechtssysteme möglicherweise zur Entstehung dieser enormen Artenvielfalt beigetragen hat.

Warum eignen sich afrikanische Buntbarsche besonders gut, um Vielfalt und Evolution zu erforschen?

Buntbarsche haben eine explosionsartige Artenbildung durchlaufen. Es gibt unglaublich viele Arten, die sich in Größe, Färbung und Lebensweise stark unterscheiden. Gleichzeitig sind sie evolutionär noch relativ eng miteinander verwandt. Das macht sie ideal für vergleichende genomische Untersuchungen.

Besonders spannend sind für uns die Arten des ostafrikanischen Tanganjikasees, der eine außergewöhnlich hohe Vielfalt unterschiedlicher Buntbarsch-Linien beherbergt.

Buntbarsche gelten als Rekordhalter bei der Vielfalt von Geschlechtschromosomen. Was macht diese Vielfalt so außergewöhnlich?

Wir sind lange davon ausgegangen, dass Geschlechtsbestimmung evolutionär sehr konserviert sein muss. Schließlich handelt es sich um eine grundlegende Entwicklungsentscheidung jedes Organismus.

Heute sehen wir, dass das eher die Ausnahme ist. Wenn man über Säugetiere hinausblickt und Fische, Amphibien oder Insekten betrachtet, findet man eine erstaunliche Vielfalt von Mechanismen.

Trotzdem tauchen bestimmte Gene immer wieder auf. Wir nennen sie manchmal die „usual suspects“. Warum sich die Systeme dennoch so häufig verändern, verstehen wir noch nicht vollständig.

Warum verändern sich Geschlechtssysteme und Geschlechtschromosomen bei Buntbarschen evolutionär so schnell und was lässt sich daraus über die Entstehung neuer Arten lernen?

Eine Hypothese ist, dass Unterschiede in der Geschlechtsbestimmung dazu beitragen können, dass Populationen auseinanderdriften und sich schließlich neue Arten bilden. Ob die Vielfalt der Geschlechtssysteme tatsächlich ein Motor für die außergewöhnliche Artenbildung der Buntbarsche ist, gehört zu den zentralen Fragen unserer Forschung.

Welche Rolle spielt die vergleichende Genomik dabei, solche Formen von Diversität sichtbar zu machen?

Vergleichende Genomik ist unser wichtigstes Werkzeug. Sie zeigt, wie dynamisch Genome sein können, und hilft uns nachzuvollziehen, wie sich die Abschnitte im Erbgut entwickelt haben, die an der Geschlechtsbestimmung beteiligt sind.

Welche Bedeutung haben Begriffe wie „männlich“, „weiblich“ oder „Sex“ für die biologische Forschung?

Lange war die Forschung stark von einer binären Sichtweise geprägt. Inzwischen wissen wir, dass die biologische Realität oft deutlich komplexer ist.

Je mehr Organismen wir untersuchen, desto deutlicher wird, wie begrenzt manche unserer bisherigen Kategorien waren. Deshalb beschäftigen wir uns intensiv damit, wie Begriffe definiert werden und wie Sprache die Forschung beeinflusst.

Welchen Beitrag kann die Erforschung von Diversität zum Schutz der Biodiversität leisten?

Wir können nur schützen, was wir verstehen.

Genomische Methoden helfen uns dabei, verborgene Vielfalt sichtbar zu machen. Manchmal zeigt sich, dass eine vermeintliche Art eigentlich aus mehreren genetisch unterschiedlichen Linien besteht. Solche Erkenntnisse können direkte Auswirkungen auf Schutzmaßnahmen haben.

Gerade Buntbarsche leben häufig in sehr speziellen Lebensräumen. Viele Arten kommen nur in einzelnen Seen vor. Wenn diese Ökosysteme verloren gehen, verschwinden oft ganze Arten unwiederbringlich.

Ist die Natur vielfältiger, als die heute verfügbaren Begriffe und Modelle erfassen können?

Davon bin ich überzeugt. Je breiter wir biologische Vielfalt erforschen, desto mehr erkennen wir, wie vielfältig die Natur tatsächlich ist und wie stark unsere Wahrnehmung lange von wenigen Modellorganismen geprägt war.

Welchen Rat gibt es für junge Menschen, die heute in die Forschung einsteigen möchten?

Offen und neugierig bleiben.

Wir erleben gerade einen enormen technologischen Fortschritt. Dadurch können wir Fragen zur Evolution beantworten, die vor wenigen Jahren noch unerreichbar schienen.

Es gibt noch unglaublich viel zu entdecken. Das macht diese Forschung so spannend.

Zum Weiterlesen

Wie sprechen Forschende über Geschlecht und wie beeinflussen wissenschaftliche Begriffe unseren Blick auf biologische Vielfalt? Mit diesen Fragen beschäftigt sich auch eine aktuelle Publikation des internationalen Tree of Sex Consortium, an der Dr. Astrid Böhne beteiligt ist.

Zur Veröffentlichung:

Caitlin E McDonough-Goldstein, Soleil E Young, Maurine Neiman, Sadye Paez, Nicole Valenzuela, Cibele G Sotero-Caio, Daniel L Jeffries, Octavio Manuel Palacios-Gimenez, Jessica K Abbott, Chiara Benvenuto, Ann Kathrin Huylmans, Sara Calhim, J Antonio Baeza, Andrew J Mongue, Erica L Larson, Lucija Andjel, Rainer Melzer, Elizabeth Dietz, Aurora Ruiz-Herrera, Tree of Sex Consortium , Navigating the semantic labyrinth of “sex” in the study of reproductive trait evolution, Integrative and Comparative Biology, 2026;, icag093, https://doi.org/10.1093/icb/icag093