Kurz nach seiner zweiten Amtszeit als Präsident im Jahr 1909 unternahm Teddy Roosevelt unter der Schirmherrschaft der Smithsonian Institution eine einjährige Jagdsafari in Afrika. Viele von Roosevelts Trophäen wurden im Smithsonian Museum und im American Museum of Natural History in New York ausgestellt. Roosevelts Safari-Erlebnisse, die in seinem Buch African Game Trails (1910) erwähnt wurden, gaben ihm eine klare Vorstellung davon, wie sich Tiere mit ihrer Umgebung vermischten oder nicht vermischten:
„Schwarz und Weiß sind normalerweise die auffälligsten Farben in der Natur (und werden dennoch von zahlreichen Kreaturen getragen, denen der Kampf ums Leben gut gelungen ist); aber fast jede Färbung ... harmoniert ziemlich gut mit zumindest einigen Landschaften, und in einigen wenigen Fällen unter den größeren Säugetieren und in fast keiner unter denjenigen, die die offenen Ebenen besuchen, gibt es den geringsten Grund anzunehmen, dass die Kreatur welche gewinnt was auch immer von dem profitieren, was man locker als schützende Färbung bezeichnet. “
Roosevelts Vorstellungen vom Schutzwert der Färbung wurden aus zwei Gründen verhöhnt. Erstens hatte der zu Pferde reitende Jäger kaum Schwierigkeiten, Großwild zu entdecken, zu verfolgen und einzusacken. Seine Jagdgesellschaft erschoss mehr als 500 Säugetiere. Die Farben der Tiere schützten sie eindeutig nicht vor ihm . Und zweitens, während zu der Zeit die Tatsache der Evolution von Wissenschaftlern (und Roosevelt) weitgehend akzeptiert wurde, erklärte Darwin die primäre Rolle der natürlichen Auslese als Mechanismus der Evolution nicht. Die natürliche Auslese war insbesondere in Bezug auf die Tierfärbung in Ungnade gefallen. Viele Naturforscher in den 1890er Jahren kritisierten darwinistische Erklärungen der Färbung als völlig unbewiesen und gaben andere Erklärungen ab. Einige schlugen zum Beispiel vor, dass die Färbung direkt durch äußere Faktoren wie Klima, Licht oder Ernährung verursacht wurde.
Diese alternativen Vorstellungen wurden bald durch die Entstehung der Genetik aufgehoben und durch Züchtungsexperimente (wie sie ursprünglich von Gregor Mendel durchgeführt wurden) bewiesen, dass die Färbung eine vererbte Eigenschaft von Pflanzen und Tieren ist. Aber bis in die letzten Jahre wussten wir nicht, wie Gene die Tierfärbung bestimmen oder wie sich Variationen in Genen auf Variationen in der Färbung in der Natur auswirken. Neue Erkenntnisse über die Herstellung von Tierfarben, insbesondere einfache Schwarz-Weiß-Muster, und Feldstudien über die Vor- und Nachteile von Farbschemata in verschiedenen Lebensräumen liefern nun einige der besten Beispiele für die Funktionsweise natürlicher Selektion und Evolution.
Eines der am weitesten verbreiteten Phänomene im Tierreich ist das Auftreten von dunkel pigmentierten Sorten innerhalb von Arten. Alle Arten von Motten, Käfern, Schmetterlingen, Schlangen, Eidechsen und Vögeln haben Formen, die alle oder größtenteils schwarz sind. Am bekanntesten sind wohl die dunklen Großkatzen wie der schwarze Leopard und der schwarze Jaguar. Diese schönen Tiere werden in Zoos oft als Kuriositäten gezeigt, kommen aber auch in großer Zahl in freier Wildbahn vor.
Alle diese sogenannten „melanischen“ Formen resultieren aus einer erhöhten Produktion des Pigments Melanin in Haut, Fell, Schuppen oder Federn. Melanische Pigmentierung kann viele Rollen spielen. Melanin schützt uns und andere Tiere vor den ultravioletten Strahlen der Sonne; es kann Tieren in kälteren Klimazonen oder höheren Lagen helfen, ihren Körper schneller aufzuwärmen, und entgegen Roosevelts Skepsis gegenüber einer schützenden Färbung verbirgt das schwarze Pigment einige Tiere vor Raubtieren.
In den Wüsten des Südwestens der Vereinigten Staaten gibt es zum Beispiel Aufschlüsse von sehr dunklen Gesteinen, die in den letzten zwei Millionen Jahren von Lavaströmen erzeugt wurden. Unter diesen Felsen lebt die Felsentaschenmaus, die in dunklem Schwarz und einer hellen, sandigen Farbe vorkommt. Naturforscher in den 1930er Jahren beobachteten, dass Mäuse auf den Lavasteinen typischerweise melanisch waren, während die auf den umgebenden sandfarbenen Granitfelsen normalerweise hell waren. Diese Farbanpassung zwischen Fellfarbe und Lebensraumhintergrund scheint eine Anpassung an Raubtiere, insbesondere Eulen, zu sein. Mäuse, die farblich auf ihre Umgebung abgestimmt sind, haben in jedem der beiden Lebensräume einen Überlebensvorteil gegenüber nicht übereinstimmenden Mäusen.
Die Rock Pocket Mouse ist in zwei Farben erhältlich: Dunkel und Hell. Die dunklen passen gut zu Lavasteinen (oben rechts) und die hellen sind gegen Sandstein getarnt (oben links). In der "falschen" Umgebung sind die Mäuse für Raubtiere leicht zu erkennen. (Dr. Michael Nachman) 
Schwarze Jaguare haben wie das Junge auf der linken Seite eine Mutation, die dazu führt, dass sie mehr Melanin produzieren als gefleckte Jaguare. (Daniel Karmann / dpa / Corbis) 
Einige Peitschenschwanzeidechsen (diese stammen aus der Gattung Aspidoscelis) sind dunkler als gewöhnlich, da sie eine ähnliche Mutation aufweisen wie dunkle Jaguare oder schwarze Schafe. (Dr. Erica Bree Rosenblum) 
Kleinere Eidechsen ohne Ohr kommen in zwei Farben vor, je nachdem, welche Version sie von einem Gen erben, das die Melaninproduktion beeinflusst. (Dr. Erica Bree Rosenblum) 
Eidechsen der Gattung Sceloporous gibt es in verschiedenen Farben. Dies hängt zum Teil davon ab, in welcher Version sie ein Melanin-Gen tragen. (Dr. Erica Bree Rosenblum) 
Der Lebensraum von Felsentaschenmäusen ist zweifarbig: dunkler Lavastein und heller Sandstein. (Dr. Michael Nachman) 
Wo Felsentaschenmäuse in dunklem Lavastein leben, haben sie mit größerer Wahrscheinlichkeit eine Mutation, die dazu führt, dass sie mehr Melanin produzieren und ein dunkles Fell haben. (Dr. Michael Nachman) Kürzlich haben Michael Nachman und seine Mitarbeiter an der Universität von Arizona detaillierte Feld- und Genstudien an Felsentaschenmäusen durchgeführt. Sie haben herausgefunden, dass sich die Mäuse mit Mäusen aus anderen Lebensräumen kreuzen und zwischen den Gesteinsarten wandern. Die Mäuse sind eindeutig eine Art, nicht zwei. Also, was macht Fell schwarz oder leicht? Nur ein paar Unterschiede im Code eines einzelnen Gens. Diese einfache Vererbungsgrundlage bedeutet, dass die Herkunft von schwarzen Mäusen von hellen Elternteilen in nur einem oder einer sehr geringen Anzahl von Mutationsschritten erfolgte. Aber für Mäuse, die in den zuvor fremden Lebensraum der schwarzen Lavasteine eindrangen, waren diese kleinen genetischen Schritte ein gewaltiger Entwicklungssprung. Nachman und Hopi Hoekstra (jetzt an der Harvard University) schätzen, dass dunkle Mäuse einen Überlebensvorteil von mindestens 60 Prozent gegenüber hellen Mäusen auf den dunklen Lavasteinen haben. Mit anderen Worten, die Fellfarbe dieser Art steht eindeutig unter einer sehr starken natürlichen Selektion.
Das Gen, das an der Entstehung des Melanismus bei Felsentaschenmäusen beteiligt ist, wird Melanocortinrezeptor 1 oder MC1R oder kurz genannt. Das ist keine sehr interessante Information, bis ich Ihnen sage, dass die melanischen Formen von Jaguaren, Schneegänsen, Polarfüchsen, Feen, Banaquits, goldenen Löwentamarinen, arktischen Raubmöwen, zwei Arten von Eidechsen und Hauskühen, Schafen und Hühner werden durch Mutationen in genau diesem Gen verursacht. Bei einigen Arten sind im Ursprung ihrer dunklen Formen genau dieselben Mutationen unabhängig voneinander aufgetreten. Diese Entdeckungen zeigen, dass die Evolution des Melanismus kein unglaublich seltener Zufall ist, sondern ein üblicher, wiederholbarer Prozess. Die Evolution kann und tut sich wiederholen.
Melanismus ist nicht nur eine Frage der Verschleierung. Die kleinere Schneegans kommt auch in zwei Formen vor, einer weißen und einer melanischen „blauen“ Form. Bei dieser Art folgt die Paarungspräferenz von Individuen dem Farbschema ihrer Eltern. Anscheinend lernen Jungvögel die Farbe ihrer Eltern und wählen Partner nach familiären Gesichtspunkten aus - Vögel aus blauen Familien bevorzugen Partner aus blauen und Vögel aus weißen Familien bevorzugen Partner aus weißen. Paarungspräferenzen bei arktischen Skuas haben eine zusätzliche Wendung, da die Weibchen im Allgemeinen dunklere Männchen bevorzugen. Beide Vogelarten entwickeln sich unter sexueller Selektion, ein Prozess, der auch zuerst von Darwin beschrieben wurde und bei dem Merkmale bevorzugt werden, die für das Paarungsspiel vorteilhaft sind. Da sexuelle Selektion einen so starken Einfluss auf den Paarungserfolg hat, handelt es sich in der Natur um eine sehr starke Selektionsform.
Eine andere häufige Form der Tierfärbung ist das Fehlen von Pigmentierung oder Albinismus. Dieser Zustand wird häufig in natürlichen Populationen von Höhlentieren beobachtet, einschließlich Fischen, Krebsen, Insekten, Spinnen und anderen Arten. Es wird angenommen, dass das häufige Auftreten von Albinismus bei Höhlentieren die Kehrseite der Evolution unter natürlicher Selektion darstellt. Das heißt, mit wenig oder keinem Licht wird die natürliche oder sexuelle Auswahl der Pigmentfarbe und des Musters gelockert. In der Dunkelheit dieser Höhlen werden Mutationen toleriert, die die Pigmentierung aufheben und im Allgemeinen für Tiere in anderen Lebensräumen schädlich sind.
Auch der Albinismus scheint eine einfache genetische Grundlage zu haben, die es „leicht“ macht, sich zu entwickeln. Kürzlich haben Meredith Protas und Cliff Tabin von der Harvard Medical School, Bill Jeffery von der University of Maryland und ihre Mitarbeiter die genetischen Grundlagen des Albinismus im mexikanischen Blind Cavefish herausgefunden. Diese Albino-Fische kommen in etwa 30 Höhlen in der Region Sierra de El Abra im Nordosten Mexikos vor. Jede Population stammt aus einer pigmentierten, vollständig sichtbaren Oberflächen- oder Flussform. Die Forscher untersuchten die genetischen Grundlagen des Albinismus in Populationen aus den Höhlen von Pachón und Molino und stellten fest, dass der Albinismus in jeder Population durch Mutationen im selben Pigmentierungsgen, aber in jedem Fall durch unterschiedliche spezifische Mutationen verursacht wurde. Auch hier hat sich bei diesen Fischen die Evolution im Ursprung desselben Merkmals zweimal wiederholt. Darüber hinaus ist das spezifische Gen, das in diesen Fischen mutiert ist, dasselbe Gen, das für den Albinismus bei Menschen, Schweinen, Mäusen und anderen Fischarten verantwortlich ist.
Die Naturgeschichten der Felsentaschenmäuse und des Cavefish zeigen anschaulich, wie sich die Tiere an neue Umgebungen angepasst haben. egal wie fremd diese Lebensräume einst ihren Vorfahren waren. Diese obskuren Tiere haben auch die konkreten Verbindungen zwischen spezifischen Genen, natürlicher Selektion und Evolution in der Wildnis bereitgestellt, nach denen Biologen lange gesucht haben. Obwohl diese Tiere nicht so majestätisch sind wie die Wildtiere der afrikanischen Savanne, zeigen sie doch größere Lektionen, die Roosevelt zu schätzen gewusst hätte, und rechtfertigen vielleicht sogar ihre eigene, wenn auch kleine Trophäe, um den anhaltenden Fortschritt beim Verständnis der Funktionsweise der Evolution zu demonstrieren.
Autor Bio:
Sean B. Carroll ist Evolutionsbiologe an der University of Wisconsin. Sein neues Buch Remarkable Creatures: Epische Abenteuer auf der Suche nach den Ursprüngen von Arten (Houghton Mifflin Harcourt) berichtet über die Erfahrungen und Entdeckungen unerschrockener Naturforscher, die die Evolutionstheorie entwickelt und weiterentwickelt haben.
