Der nicaraguanische Zitronenbuntbarsch lebt in den riesigen Seen Lago Managua und Lago Nicaragua im Westen Mittelamerikas. Er hat vielfältige Nachkommen – und deren genaue Prüfung hat nun feste Überzeugungen der Biologen über den Haufen geworfen.

Die Jungtiere der Art Amphilophus citrinellus sind zunächst dunkel gefärbt, erst mit der Zeit nehmen manche einen Goldton an, dem der ganze Artenkomplex seinen Namen verdankt: Midas-Buntbarsche. Der Körper der Zitronenbuntbarsche ist schmal und hoch. Alle haben schmale Lippen, manche einen Stirnbuckel. Aus den Zitronenbuntbarschen haben sich in Seen der Umgebung weitere Arten entwickelt. Im Lago Apoyeque leben etwa zwei Arten Buntbarsche, die sich äußerlich nur am Maul unterscheiden: Die einen haben dicke Lippen, die anderen dünne. Die bronzefarben schimmernden Fische mit dunklen, senkrechten Streifen stammen zwar vom Zitronenbuntbarsch ab, doch der ist inzwischen aus dem Kratersee verschwunden.

Das liegt an den Lebensbedingungen in den Kraterseen, die von denen der beiden großen Seen fundamental verschieden sind. Deren Wasser ist flach und vor lauter Algen trüb. Die Kraterseen sind hingegen tief und klar. »Wohl fast jeder der Kraterseen im Westen Nicaraguas enthält seine eigenen jungen Arten«, sagt Axel Meyer. Der Evolutionsbiologe von der Universität Konstanz untersucht hier seit mehr als 30 Jahren Midas-Buntbarsche. Er hat in mehreren Kraterseen Fische mit schmalen und mit dicken Lippen gefunden. Darum fragte er sich, ob dies Beispiele für parallele Evolution seien: Haben sie in verschiedenen Seen dieselben Merkmale entwickelt, weil sie auf dieselben Herausforderungen trafen?

Die Arten haben sich an ihre relativ neue Umgebung in den Kratern gut angepasst. Jeweils eine Art ist etwas länglicher als der Zitronenbuntbarsch, sie ist spezialisiert auf die Jagd im offenen, tiefen Wasser. Die andere ist wendiger und hat dicke Lippen. Diese dienen als schützende Polster, wenn die Barsche bei der Jagd gegen scharfe Gesteinskanten stoßen. Und sie helfen als Dichtungsringe, wenn die Fische mit dem Maul kleine Krustentiere aus Felsspalten saugen. Gemäß den Beobachtungen der Forscher paaren sich dicklippige Tiere nur mit anderen dicklippigen, dünnlippige mit dünnlippigen. Da sich die Arten im selben See entwickelt haben, widerlegen sie einen Lehrsatz, den Ernst Mayr aufgestellt hatte. Der deutsch-amerikanische Evolutionsbiologe war überzeugt, dass sich neue Arten lediglich in geografisch voneinander getrennten Gebieten entwickeln.

Für Molekularbiologen wie Axel Meyer herrschen aufregende Zeiten, denn moderne Methoden gestatten es nun, Fragen zu beantworten, die bisher nicht oder allenfalls sehr indirekt zu klären waren: Wiederholt etwa die Evolution ihre Lösungsstrategie, wenn sie auf identische Herausforderungen trifft? »Ich fühle mich wie ein Kind im Naschladen«, schwärmt Meyer. »Noch vor fünf Jahren wäre eine solche Analyse unmöglich gewesen.« Er und seine Kollegen haben in Barschen aus den beiden großen Seen und aus zwei Kratern nach Genen gesucht, die für dicke Lippen verantwortlich sind. Dazu haben sie den Fischen Gewebe für eine Transkriptom-Analyse entnommen. Diese spürt in den Zellen die RNA auf, den genetischen Botenstoff, der die Bauanleitung der Gene (DNA) in Proteine umsetzt. Nach Abermillionen Lesevorgängen wussten sie endlich, welche der rund 22.000 Fischgene in den Lippen aktiv waren. Der Computer spuckte endlose Listen aus. »Und neben keinem der Gene stehen drei rote Sterne, die anzeigen: Dies ist das gesuchte Gen«, sagt Meyer. Deshalb fischten die Forscher statistisch nach jener DNA, die zehn- bis tausendfach häufiger in dicken Lippen aktiv war als in dünnen. Sie fanden sechs solcher Gene.

»Das klingt nach einem sehr schönen Beispiel für parallele Evolution«, meint Jonathan Losos. Doch der Evolutionsbiologe an der Harvard University wünscht sich Antworten auf die eigentlich entscheidende Frage: Gibt es Beweise für eine Beschränkung der Evolution, die auf dem genetischen System basiert, das diese beiden Arten teilen? Würde man weiter entfernt verwandte Buntbarsche in einem der Krater aussetzen, bekämen deren Nachkommen auch dicke Lippen auf Basis derselben genetischen Veränderungen? Das gäbe Hinweise darauf, ob die Evolution für neue Herausforderungen stets die optimale Anpassung findet oder ob das Repertoire der Natur eher begrenzt ist und deshalb zu Wiederholungen neigt.

Axel Meyer möchte jetzt untersuchen, ob die Mutationen, die zu den dicken Lippen geführt haben, in den Seen entstanden sind oder ob sie nur genetische Varianten waren, die die Fische aus den alten großen Seen mitgebracht haben und die sich in der neuen Umwelt in der Population ausbreiteten.

Der Krater des Apoyeque überragt die Chiltepe-Halbinsel, die in den Managuasee hineinreicht. Der Vulkan ist erst vor 1.800 Jahren bei einer Eruption entstanden. Die Arten im Kratersee dürften noch viel jünger sein, denn vor 150 Jahren war der Apoyeque noch aktiv. Populationsgenetische Untersuchungen legen nahe, dass die Vorfahren aller Fische erst vor etwa 100 Jahren in den Lago Apoyeque gelangt sind. Wie das passiert ist, wird vermutlich ein Rätsel bleiben. Der Krater ist nur von oben zugänglich, die Fische müssen also durch die Luft gekommen sein. Zwar könnten Menschen sie eingeschleppt haben, aber die meisten Kraterseen sind vollständig von der Außenwelt abgeschnitten. Oft muss man mehrere Hundert Meter die steilen Kraterwände hinabsteigen, um ans Wasser zu gelangen. Eine mögliche Erklärung: Kormorane oder Seeadler könnten Fischlaich eingebracht haben.

Axel Meyer sieht im »Fischregen« eine wahrscheinlichere Variante: Hurrikane, die große Wassermengen mitsamt dem Leben darin anheben und verfrachten, sind in Fachzeitschriften beschrieben worden. Für diese Theorie spricht, dass die Vorfahren aller Fische in mehreren Kratern zum gleichen Zeitpunkt hineingelangt sind. Auch dieses Bonbon stammt aus dem Naschladen der modernen Molekularbiologie: Sie erlaubt Rückschlüsse, wann die Seen besiedelt wurden.