Für Charles Darwin war "Spezies" ein undefinierbarer Begriff, "der willkürlich aus Gründen der Bequemlichkeit einer Gruppe von Personen gegeben wurde, die einander sehr ähnlich sind." Das hat Wissenschaftler in den 150 Jahren seitdem jedoch nicht davon abgehalten, es zu versuchen. Wenn sich Wissenschaftler heute hinsetzen, um eine neue Lebensform zu studieren, wenden sie eine beliebige Anzahl von mehr als 70 Definitionen der Arten an - und jede hilft dabei, einen anderen Aspekt dessen zu ermitteln, was Organismen auszeichnet.
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In gewisser Weise hilft diese Fülle von Definitionen, Darwins Argument zu belegen: Die Idee einer Spezies ist letztendlich ein menschliches Konstrukt. Mit der fortschreitenden DNA-Technologie können Wissenschaftler nun immer feinere Grenzen zwischen den Arten ziehen, wenn sie den genetischen Code betrachten, der sie definiert. Wie Wissenschaftler diese Grenze ziehen, hängt davon ab, ob es sich bei ihrem Subjekt um ein Tier oder eine Pflanze handelt. die verfügbaren Werkzeuge; und die eigenen Vorlieben und Fachkenntnisse des Wissenschaftlers.
Jetzt, da neue Arten entdeckt und alte weggeworfen werden, wollen die Forscher wissen: Wie definieren wir eine Art heute? Lassen Sie uns auf die Entwicklung des Konzepts zurückblicken und wie weit es fortgeschritten ist.
Die vielleicht klassischste Definition ist eine Gruppe von Organismen, die sich zu fruchtbaren Nachkommen fortpflanzen können, eine Idee, die der Evolutionsbiologe Ernst Mayr 1942 vorstellte. Obwohl dieses Konzept in seiner Einfachheit elegant ist, wurde es seitdem von Biologen kritisiert, die argumentieren, dass es nicht auf viele Organismen zutrifft, wie zum Beispiel einzellige, die sich ungeschlechtlich vermehren, oder solche, von denen gezeigt wurde, dass sie sich mit anderen verschiedenen Organismen vermehren Hybriden zu schaffen.
Alternativen entstanden schnell. Einige Biologen plädierten für eine ökologische Definition, bei der die Arten den von ihnen besetzten Umweltnischen zugeordnet wurden (dieses Tier recycelt Bodennährstoffe, dieses Raubtier hält Insekten in Schach). Andere behaupteten, eine Art sei eine Gruppe von Organismen mit anderen physischen Merkmalen (Pfauenschwanz, Schnäbel von Darwins Finken).
Die Entdeckung der Doppelhelix der DNA führte zur Schaffung einer weiteren Definition, in der Wissenschaftler nach winzigen genetischen Unterschieden suchen und noch feinere Linien für Arten zeichnen konnten. Basierend auf einem Buch der Biologen Niles Eldredge und Joel Cracraft aus dem Jahr 1980 können Tierarten nach der Definition einer phylogenetischen Art nur noch zwei Prozent ihrer DNA unterscheiden, um als getrennt zu gelten.
"1996 erkannte die Welt die Hälfte der heutigen Lemur-Arten", sagt Craig Hilton-Taylor, der die Internationale Union zur Erhaltung der Roten Liste der bedrohten Arten in der Natur verwaltet. (Heute gibt es mehr als 100 anerkannte Lemurenarten.) Fortschritte in der Gentechnologie haben der Organisation ein viel detaillierteres Bild der Arten der Welt und ihrer Gesundheit gegeben.
Diese Fortschritte haben auch zu neuen Debatten darüber geführt, was es bedeutet, eine Art zu sein, da Ökologen und Naturschützer feststellen, dass viele Arten, die einst einzigartig erschienen, tatsächlich eine Vielzahl von Arten sind. Der Smithsonian-Entomologe John Burns hat mithilfe der DNA-Technologie eine Reihe sogenannter "kryptischer Arten" unterschieden - Organismen, die physikalisch mit Mitgliedern einer bestimmten Art identisch sind, jedoch ein signifikant unterschiedliches Genom aufweisen. In einer Studie von 2004 konnte er feststellen, dass eine 1775 identifizierte tropische Schmetterlingsart tatsächlich 10 verschiedene Arten umfasste.
Dank fortschrittlicher DNA-Technologie konnten Wissenschaftler 2010 eine uralte Debatte über afrikanische Elefanten lösen. Durch die Sequenzierung der selteneren und komplexeren DNA aus den Kernen von Elefantenzellen anstelle der häufiger verwendeten mitochondrialen DNA stellten sie fest, dass afrikanische Elefanten tatsächlich zwei separate Arten umfassten, die sich vor Millionen von Jahren voneinander unterschieden.
"Sie können afrikanische Elefanten nicht mehr als die gleiche Art bezeichnen wie asiatische Elefanten und das Mammut", sagte David Reich, Populationsgenetiker und Hauptautor der Studie, gegenüber Nature News.
Der Entomologie-Kurator von Smithson, W. Donald Duckworth, untersucht 1975 ein Tablett mit Mottenproben. Taxonomen haben sich traditionell auf physikalische Eigenschaften gestützt, um Arten auseinanderzuziehen. (Kjell Bloch Sandved / Smithsonian Archives) Infolge dieser und anderer paradigmenwechselnder Entdeckungen zerfällt Mayrs ursprüngliches Konzept rapide. Diese beiden Arten afrikanischer Elefanten haben sich zum Beispiel erst vor 500.000 Jahren fortgebildet. Ein anderes Beispiel kommt der Heimat näher: Jüngste Analysen von DNA-Überresten in den Genen moderner Menschen haben ergeben, dass Menschen und Neandertaler, die normalerweise als getrennte Arten angesehen werden und vor etwa 700.000 Jahren auseinanderliefen, erst vor 100.000 Jahren miteinander verwachsen sind.
Sind diese Elefanten und Hominiden also noch getrennte Arten?
Dies ist nicht nur ein Argument der wissenschaftlichen Semantik. Die Bestimmung der Spezies eines Organismus ist für alle Bemühungen zum Schutz dieses Tieres von entscheidender Bedeutung, insbesondere wenn es um staatliche Maßnahmen geht. Eine Art, die zum Beispiel im US Endangered Species Act aufgeführt wird, erhält Schutz vor jeglichen zerstörerischen Maßnahmen der Regierung und der Privatpersonen. Dieser Schutz wäre unmöglich durchzusetzen, ohne die Fähigkeit zu bestimmen, welche Organismen Teil dieser gefährdeten Art sind.
Gleichzeitig helfen die Fortschritte bei Sequenzierungstechniken und -technologien den heutigen Wissenschaftlern dabei, genauer zu bestimmen, welche Arten von welchen menschlichen Handlungen betroffen sind.
"Wir sind in der Lage, fast alle Arten zu erkennen", sagt Mary Curtis, eine Forensikerin für Wildtiere, die das Genetikteam des Forensics Laboratory des US Fish and Wildlife Service leitet. Ihr Labor ist dafür verantwortlich, alle Tierreste oder Produkte zu identifizieren, bei denen der Verdacht besteht, dass sie illegal gehandelt oder geerntet wurden. Seit der Einführung von DNA-Sequenzierungstechniken vor mehr als 20 Jahren konnte das Labor Identifizierungen viel schneller durchführen und die Anzahl der Arten, die es zuverlässig erkennen kann, um Hunderte steigern.
"Viele der Dinge, die wir in der Genetik bekommen, haben keine Form oder Gestalt", sagt Curtis. Das Labor erhält Platten mit unbekanntem Fleisch, handgefertigten Dekorationsgegenständen oder sogar den Mageninhalt anderer Tiere. Die Identifizierung dieser ungewöhnlichen Gegenstände ist für taxonomische Experten in der Regel nicht möglich. Hierzu werden Körperform, Haaridentifikation und andere physikalische Merkmale herangezogen. "Das können wir nur mit DNA tun", sagt Curtis.
Curtis, der zuvor Fische studierte, schätzt die Bedeutung traditioneller Taxonomen jedoch nicht ein. "Die meiste Zeit arbeiten wir zusammen", sagt sie. Erfahrene Taxonomen können häufig schnell erkennbare Fälle identifizieren, sodass die teurere DNA-Sequenzierung für die Situationen verbleibt, in denen dies wirklich erforderlich ist.
Nicht alle Ökologen sind an diesen Fortschritten interessiert. Einige äußern sich besorgt über die "taxonomische Inflation", da die Zahl der identifizierten oder umklassifizierten Arten weiterhin sprunghaft ansteigt. Sie befürchten, dass das gesamte Konzept einer Art verwässert wird, wenn Wissenschaftler aufgrund der engen Unterschiede, die die DNA-Technologie ihnen ermöglicht, Linien ziehen.
"Nicht alles, was man unterscheiden kann, sollte eine eigene Art sein", sagte der deutsche Zoologe Andreas Wilting der Washington Post im Jahr 2015. Wilting hatte vorgeschlagen, Tiger in nur zwei Unterarten zu kondensieren, von den derzeit neun.
Andere Wissenschaftler sind besorgt über die Auswirkungen, die die Neueinstufung von einmal unterschiedlichen Arten auf die Erhaltungsbemühungen haben kann. 1973 verpasste der vom Aussterben bedrohte düstere Seespatz, ein kleiner Vogel, der einst in Florida gefunden wurde, potenziell hilfreiche Schutzmaßnahmen, indem er als Unterart des viel bevölkerungsreicheren Seespatzen eingestuft wurde. Weniger als zwei Jahrzehnte später war der düstere Seespatz ausgestorben.
Hilton-Taylor ist sich noch nicht sicher, wann oder wie sich die Umwelt- und Naturschutzgemeinschaften auf die Idee einer Art einigen werden. Er geht jedoch davon aus, dass die DNA-Technologie erhebliche Auswirkungen auf die Störung und Umgestaltung der Arbeit in diesen Bereichen haben wird. "Viele Dinge ändern sich", sagt Hilton-Taylor. "Das ist die Welt, in der wir leben."
Diese Unsicherheit spiegelt in vielerlei Hinsicht auch die heutige Definition von Arten wider, sagt Hilton-Taylor. Die IUCN stützt sich auf das Fachwissen verschiedener Gruppen und Wissenschaftler, um Daten für ihre Rote Liste zusammenzustellen, und einige dieser Gruppen haben sich umfassendere oder engere Konzepte darüber angeeignet, was eine Art ausmacht, wobei sie sich unterschiedlich stark auf DNA verlassen. "Es gibt so eine Vielfalt von Wissenschaftlern", sagt Hilton-Taylor. "Wir müssen einfach mit dem gehen, was wir haben."
