Wie schnell und auf welche Weise sich diese biomechanischen Anpassungen damals entwickelten, ist jedoch unklar, wie Emily Standen von der University of Ottawa und ihre Kollegen erklären. Eine Möglichkeit wäre aber, dass zunächst keine genetischen Änderungen nötig waren. Stattdessen könnte die normale Plastizität des Verhaltens, gepaart mit dem formenden Einfluss der Umwelt, schon in wenigen Generationen wichtige Veränderungen gebracht haben.
Um diese Hypothese zu testen, führten die Forscher ein Experiment mit einem Fisch durch, der den damaligen Landgängern am nächsten kommt: dem Senegal-Flösselhecht (Polypterus senegalus). Dieser langgestreckte Fisch besitzt sowohl Lungen als auch kräftige, fast schon beinähnliche Flossen, mit denen er sowohl im Wasser schwimmt als auch am Ufer umherkriecht. In ihrem Experiment zogen die Forscher eine Gruppe von Flösselhechten komplett an Land auf – und zwangen sie so, sich von frühester Jugend an das Laufen zu gewöhnen. “Wir wollten wissen, welche neuen Anatomien und Verhaltensweise wir so bei diesen Fischen hervorrufen könnten und ob sie denen ähneln, die wir von Fossilfunden früher Tetrapoden kennen”, sagt Standen.
Erhobener Kopf und kürzerer Schritt
Und tatsächlich hatte das Landleben deutliche Auswirkungen auf die Fische: “Die an Land aufgezogenen Fische setzten ihre Flossen näher an der Körpermitte auf und machten kürzere Schritte”, berichten die Forscher. Dadurch rutschten sie weniger häufig zurück als ihre an Wasser gewöhnten Artgenossen. Zudem hielten sie ihren Kopf höher und reduzierten unnötige Bewegungen von Flossen und Schwanz – das machte das Laufen effektiver und energiesparender. “Diese Unterschiede im Verhalten sind wahrscheinlich durch die häufige Übung erlernt”, erklären Standen und ihre Kollegen. Aber auch in der Anatomie der Fische fanden sie Veränderungen: Die an Land aufgezogenen Flösselhechte besaßen schmalere und längere Schlüsselbeine und ihr Cleithrum, ein im Schultergürtel der meisten heutigen Landwirbeltiere fehlender Knochen, war ebenfalls verschmälert. “Das vergrößert den Platz zwischen dem Kiemendeckel und der Flosse und verleiht ihr mehr Bewegungsraum “, so die Forscher.
Die bei den Flösselhechten beobachteten Veränderungen ähneln in verblüffender Weise den Anpassungen, wie sie auch bei Fossilien der ersten landlebenden Wirbeltiere vor rund 400 Millionen Jahren zu erkennen sind. Das Experiment belegt, dass verändertes Verhalten und der Einfluss der Schwerkraft schon im Laufe nur einer Generation zu anatomischen Veränderungen führen können. Auch bei den ersten Tetrapoden könnte daher diese phänotypische Plastizität treibende Kraft für die Evolution gewesen sein, so die Forscher. Ob diese erworbenen Merkmale auch an die Nachkommen weiter gegeben werden, muss eine Fortsetzung des Experiments über mehrere Generationen zeigen.
