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Megaprojekt der Vogel-Forschung präsentiert Highlights

Erde|Umwelt

Megaprojekt der Vogel-Forschung präsentiert Highlights
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Credit: Graphic by Julie McMahon, University of Illinois
Milliarden Vögel bevölkern die Erde: Tausende von Arten haben sich die unterschiedlichsten Lebensräume unseres Planeten erobert. Doch wie ist diese Vielfalt entstanden? Ein internationales Großprojekt ist der Evolutionsgeschichte der Vögel nun mit Mitteln der Genomforschung nachgegangen. Anhand der Ergebnisse haben die Forscher einen neuen Stammbaum der Vögel entwickelt und interessante Details ihrer Entwicklungsgeschichte aufgedeckt. Ist der Falke eher mit dem Adler oder dem Papagei verwand? Wie verloren die Vögel ihre Zähne? Zu solchen Fragen gibt es nun neue Antworten.

Für das Megaprojekt haben 100 Forscher aus 20 Ländern das Erbgut von 45 Vogelarten aller großen Entwicklungslinien sequenziert und analysiert. Neun Supercomputer waren für den immensen Rechenaufwand im Einsatz. Die Forschergruppen haben nun ihre Ergebnisse in vielen Einzelartikeln veröffentlicht – allein acht davon in der aktuellen Ausgabe des Magazin „Science“. Anhand genetischer Merkmale konnten die Forscher Rückschlüsse darauf ziehen, wie und wann die wichtigsten Entwicklungslinien der Vögel entstanden, die zu den heutigen Arten geführt haben. So entwickelten sie den bisher präzisesten Stammbaum des Federviehs. Auch zum Ursprung bestimmter Vogel-Eigenschaften fanden die Forscher Hinweise in den Sequenzen der Vogelgenome.

„Big Bang Theorie“ bestätigt

Es gilt bereits seit einiger Zeit als gesichert, dass sich die Vorfahren der Vögel schon in der Dino-Ära aus speziellen Saurierarten entwickelt haben. Die aktuellen Ergebnisse bekräftigen in diesem Zusammenhang nun die sogenannte „Big Bang“ Theorie, wonach sich die Vögel erst explosionsartig in viele Arten auffächerten, nachdem die Dinosaurier die Bühne der Evolution verlassen hatten. Denn im Gegensatz zu ihnen haben ein paar der frühen Vogelarten das große Massensterben vor rund 65 Millionen Jahren überlebt. In den folgenden 10 bis 15 Millionen Jahren entwickelten sich aus ihnen viele neue Arten, welche die verwaisten ökologischen Nischen füllten.

Im neuen Stammbaum der Forscher spiegelt sich diese Entwicklung wider. Die Verzweigungen zeigen dabei auch, welche Vogelarten sich entwicklungsgeschichtlich näher stehen als andere. In einigen Fällen erscheinen die Verwandtschaftsverhältnisse erstaunlich. Offenbar entwickelten manche Arten aus unterschiedlichen Entwicklungszweigen vergleichbare Eigenschaften. Deshalb erscheinen sie uns ähnlich – sie sind es aber evolutionsbiologisch betrachtet nicht. Ein Beispiel: „Man könnte meinen, Falken seien den Adlern ähnlich“, sagt Siavash Mirarab von der University of Texas in Austin. Doch dem neuen Stammbaum zufolge ist das nicht der Fall: „Falken sind enger mit den Papageien und Singvögeln verwandt als mit den Adlern und Geiern“, so der Forscher. Ebenso stehen beispielsweise die Flamingos den Tauben näher als anderen Wasservögeln wie etwa den Pelikanen.

Wann die Zähne verschwanden

Die Ergebnisse der Forscher legen auch nahe, dass einige markante Merkmale – wie die Lernfähigkeit von Lauten oder der Flossenantrieb zum Schwimmen – in verschiedenen Gruppen von Vögeln unabhängig voneinander entstanden sind. Außerdem werfen die Ergebnisse ein neues Licht auf die Entstehung einer besonders charakteristischen Eigenschaft der Vögel – die Zahnlosigkeit. Die Ergebnisse einer der Forschergruppen legen nahe: Die genetischen Mutationen, die Zahnschmelz und Dentin eliminierten und damit zum Schnabel führten, traten bei den Vorfahren der Vögel bereits vor etwa 116 Millionen Jahren auf.

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Diese und viele weitere Ergebnisse des Gemeinschaftsprojekts basieren auf einem enormen Aufwand von Forscherarbeit und Computerleistung, betont Tandy Warnow von der University of Illinois in Champaign. Die Hochleistungscomputer des Projekts hatten an den Massen von genetischen Daten offenbar enorm zu kauen. Vier Jahre nahm das ganze Projekt in Anspruch. „Der Erfolg war nur durch die Kompetenz der Wissenschaftler und die Leistung der verschiedenen Computerzentren möglich“, so Warnow.

Originalarbeiten der Forscher:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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Wissenschaftsjournalist Tim Schröder im Gespräch mit Forscherinnen und Forschern zu Fragen, die uns bewegen:

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