Unbedachte Einflussnahme

Menschliches Handeln beeinflusst evolutionäre Prozesse. Diese aufzuklären ist der Schlüssel zur Lösung aktueller Heraus­forderungen in Medizin, Umwelt oder Landwirtschaft.

Zwei Dorsche
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Zwei geschlechtsreife, aber unterschiedlich große Dorschmännchen – durch Überfischung nimmt die Anzahl kleinerer Fische immer mehr zu.

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Was haben die Antibiotika-Gabe zur Bekämpfung bakterieller Infektionen bei Mensch und Tier, der Einsatz von Schädlingsbekämpfungsmitteln auf dem Feld und die Ausbeutung schwindender Fischbestände gemeinsam?

In all diesen Fällen greift der Mensch in den Ablauf der Evolution ein, indem er den natürlichen Aus­wahlprozess, auch Selektion genannt, und damit die wechselseitigen Anpassungen der beteiligten Organismen beeinflusst.

Evolutionsbiologinnen und -biologen erforschen, wie sich diese Anpassungen über die Zeit und im Zusammenspiel von Lebewesen und Umwelt entwickeln. Die von ihnen beschriebenen evolutio­nären Mechanismen spielen auch in angrenzenden wissenschaftlichen Feldern, zum Beispiel in der Medizin, den Agrar- oder den Umweltwissenschaften, eine grundlegende Rolle.

Obwohl im Prinzip alle Lebensprozesse direkt mit der Evolution zusam­menhängen, gibt es eine Lücke zwischen der Erforschung der evolutio­nären Vorgänge und ihrer Übertragung zum Beispiel auf Medizin, Umwelt oder Ernährung. Um diese zu schließen, tritt das an der Universität Kiel neu gegründete Kiel Evolution Center (KEC) an. Hier arbeiten Evolutions­forscherinnen und -forscher der Universität, des GEOMAR, des Max-Planck-Instituts für Evolutionsbiologie und des Forschungszentrums Borstel zusammen.

Was macht der Mensch genau, wenn er seine Umwelt beeinflusst? Durch seine in der Regel gut gemeinten Eingriffe verändert er die Selektionsbedingungen und beeinflusst somit direkt die Evolution der betroffenen Lebewesen. Die Organismen, die sich unter diesen vom Menschen bestimmten Umweltbedingungen durchsetzen, sind zum Beispiel antibiotikaresistente Bakterien, pestizidunempfindliche Pflanzenschädlinge oder kleinere Fische. Die Summe der anthropogenen Einflüsse hat die natürliche in eine menschengemachte Evolution verwandelt – mit vielen negativen Folgen, betonen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Kiel.

Daher müssen evolutionäre Konzepte in Zukunft auch bei der Suche nach Lösungen berück­sichtigt werden. Neben Fortschritten in der allgemeinen wissenschaftlichen Erkenntnis zielen die Wissenschaftlerinnen und Wissen schaftler im Kiel Evolution Center besonders auch auf die Über­tragung ihres Wissens zum Beispiel in Medizin, Pflanzenschutz oder Bewahrung natürlicher Ressourcen ab. Unter dem Schlüsselbegriff »translationale Evolutionsforschung « sollen im KEC in Zukunft gezielt Brücken zwischen Grundlagenforschung und Anwendung geschlagen werden. Drei Beispiele (siehe Kästen) machen deutlich, welche Ansätze die Evolutionsforschenden dabei unter anderem verfolgen, um diesen aktuellen Herausforderungen zu begegnen.

Christian Urban

Pflanzenschädlinge

Viele Getreidesorten sind empfindlich gegenüber Pflanzenschädlingen. Zum Beispiel ist beim Weizenanbau das Auftreten eines bestimmten Pilzes für Ertragseinbußen von bis zu 50 Pro­zent verantwortlich. Im konventionellen Landbau wird dieser Pilz mit massivem Pestizideinsatz bekämpft. Der Mensch greift damit in den natürlichen Ablauf der gegenseitigen Anpassung von Pflanze und Schädling ein – und der Pilz wird schnell unempfindlich gegen die verwendeten Pestizide. In der Arbeitsgruppe »Umweltgenomik« arbeitet Professorin Eva Stukenbrock daran, Pflanzenschutzstrategien zu entwickeln, die diesen Kreislauf unterbrechen können. (cu)

Antibiotika-Resistenzen

Wird eine bakterielle Infektion mit einem Antibiotikum behandelt, führt das im ungünstigen Fall dazu, dass der Krank heitserreger innerhalb weniger Tage eine Resistenz gegen den Wirkstoff ausbildet. Immer mehr Bakterien werden so resistent, und das Arsenal an antibiotischen Wirk­stoffen wird immer kleiner. Ein Ansatz, um diesen Teufelskreis zu durchbrechen, liegt im schnel­len Wechsel verschiedener Antibiotika. Dieses sogenannte Antibiotika-Cycling unter­sucht die Arbeitsgruppe von Professor Hinrich Schulenburg.

Mit verwandten Themen zur Evolution von Mikroorganismen oder des Mikrobioms beschäftigen sich verschiedene am KEC beteiligte Forschungsgruppen, zum Beispiel die von Tal Dagan, Profes­sorin für genomische Mikrobiologie, John Baines, Professor für evolutionäre Genomik, Thomas Bosch, Professor für Zell- und Entwicklungsbiologie oder Stefan Niemann, Professor für molekulare und experimentelle Mykobakteriologie. (cu)

Überfischung

Die Berufsfischerei fängt nur Tiere ab einer bestimmten Größe. Ihre Zahl wird stark dezimiert, klei­nere Fische erhalten dagegen einen Selektionsvorteil und pflanzen sich vermehrt fort. Als Zwischenergebnis dieser Entwicklung ist bei manchen überfischten Arten, zum Beispiel beim atlantischen Dorsch, eine Verringerung der durchschnittlichen Größe um mehr als zehn Zenti­meter zu beobachten. Professor Thorsten Reusch forscht mit seiner Arbeitsgruppe »Evo­lu­tionäre Ökologie mariner Fische« am GEOMAR zum Beispiel daran, welche Fischerei­stra­te­gien diesem Trend entgegenwirken können. (cu)

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