Elefanten sind heute auf den afrikanischen und asiatischen Kontinent beschränkt. Aber ihre ausgestorbenen Verwandten streiften einst weit und breit über den Planeten. Als sie sich auf Inseln niederließen, änderte sich der Evolutionsverlauf einiger Arten auf dramatische Weise.
In einer Anfang dieses Monats veröffentlichten Veröffentlichung fanden Wissenschaftler Hinweise darauf, wie viel Inselleben die Evolution dieser Tiere schnell verändern kann.
„Evolution auf Inseln ist ein ziemlich faszinierendes Wissenschaftsgebiet, da sie als Experiment der Natur oder der Evolution in Aktion betrachtet werden kann“, sagte Sina Baleka, Hauptautorin des Artikels und Paläogenetikerin an der McMaster University in Kanada. Sie und ihre Co-Autoren hoffen, dass ihre Ergebnisse Aufschluss darüber geben können, wie heute lebende Arten von der geografischen Isolation auf Inseln und in anderen Lebensräumen betroffen sind.
Weltweit wurden Beweise für kleinere Versionen ausgestorbener Elefanten gefunden. Fossilien von Elefantenarten auf Inseln vor Kalifornien und Sibirien sowie im Mittelmeer und Indonesien zeigen, dass diese Riesen viel, viel kleiner geworden sind. In einigen Fällen entwickelten sich diese Zwerge bis zur Größe eines großen Pferdes.
Es bleibt jedoch noch viel darüber zu lernen, wie viele Jahrtausende der Evolution es dauern kann, bis Säugetiere so massiv wie Elefanten auf eine pferdeähnliche Größe schrumpfen. Um dieses Rätsel zu lösen, konzentrierten sich die Wissenschaftler auf Fossilien einer Zwergelefantenart aus Sizilien, der großen Insel vor der Stiefelspitze Italiens. Die Fossilien wurden Ende des 19. Jahrhunderts in der Puntali-Höhle unweit der Stadt Palermo ausgegraben und sollen 50.000 bis 175.000 Jahre alt sein.
Diese Arbeit war nicht einfach. Es ist nicht so, dass sizilianische Fossilien jede einzelne alte Elefantenart in jeder Phase ihrer Größenreduktion sauber repräsentierten, sagte Dr. Baleka. Daher verwendeten sie und ihre Kollegen verschiedene Techniken, um die Geschwindigkeit zu untersuchen, mit der die Vorfahren der Art zu Zwergen wurden, darunter Paläogenetik, Paläontologie, Geochronologie und verschiedene Datierungsmethoden.
„Wir waren in der Lage, die Zwergwuchsrate mit viel genauerer Genauigkeit zu definieren als jede isolierte Beweisquelle“, sagte Johanna LA Paijmans, Co-Autorin und Paläogenomik-Stipendiatin an der University of Cambridge.
Am oberen Ende lag diese Rate bei weniger als 352.000 Jahren. Aber es könnte innerhalb von 1.300 Jahren aufgetreten sein, was „etwa 40 Generationen“ von Elefanten entspricht, sagte Victoria Herridge, Mitautorin und Evolutionsbiologin am Natural History Museum in London.
Alte DNA von der versteinerte Felsenbein des Elefanten von Puntali deutete darauf hin, dass er von einem Gegenstück auf dem Festland abstammte. Palaeoloxodon antiquus, vor rund 400.000 Jahren. Diese Tiere wogen schätzungsweise jeweils 10 Tonnen und waren etwa 12 Fuß groß.
Sizilien war noch nie so weit vom Rest Italiens entfernt, und es hätte in der Vorgeschichte eine Landbrücke geben können, die die beiden miteinander verband. Ob dort oder nicht, die alten Elefanten hätten auf die Insel schwimmen können, wenn sie wie die heutigen Elefanten wären.
Nachkommen der großen Elefanten, die Sizilien kolonisierten, waren fast 6,5 Fuß kleiner und fast 8 Tonnen leichter. Diese Veränderung sei vergleichbar, schrieben die Autoren, damit, dass ein Mensch die Größe eines Rhesusaffen erreicht.
„Die Evolutionsrate, mit der die Elefanten schrumpfen (anpassen), ist bemerkenswert“, schrieb Mirte Bosse, eine Wissenschaftlerin für Naturschutzgenomik an der Universität Wageningen in den Niederlanden, die nicht an der Forschung beteiligt war. „Wir wissen, dass die Evolution schnell gehen kann, aber dies ist ein markantes Beispiel.“
Es bleibt zwar noch viel Arbeit, um herauszufinden, wie lange es dauerte, bis die Elefanten schrumpften, aber die DNA überhaupt zu erhalten, ist eine beachtliche Leistung. Dr. Baleka unternahm zahlreiche Versuche, bevor sie erfolgreich DNA aus dem Felsenbein im Schädel des Elefanten extrahierte. Die Schwierigkeit resultierte teilweise daraus, dass die alte DNA ab dem Moment des Todes zu zerfallen beginnt und am besten in gefrorenem Klima überlebt, aber nicht in der Hitze des Mittelmeers.
Dass dieses Team nicht nur lebensfähige DNA extrahieren konnte, sondern genug, um das Genom zu sequenzieren, bietet die aufregende Möglichkeit, dass diese Methode repliziert werden könnte, um mehr Fossilien aus ähnlichen Klimazonen zu untersuchen. Bosse sagte, es sei „sehr vielversprechend, weil wir jetzt in der Lage sind, diese Zeitreise viel weiter zurückzulegen als bisher angenommen“.