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Genetische Anpassung an saureres Wasser dauerte vermutlich viele Generationen
Miesmuscheln aus der Kieler Förde können sich durch Evolution an Ozeanversauerung anpassen. In einem Vergleichsexperiment reagierten sie weniger empfindlich auf erhöhte Kohlendioxid-Konzentrationen als ihre Artgenossen aus der Nordsee. Dies führt ein Team von Wissenschaftlern des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel, des Alfred-Wegener-Instituts, der Universität Bremen und des Senckenberg am Meer auf eine langfristige genetische Anpassung an die extremen Lebensbedingungen zurück.
Die Ostsee ist ein einzigartiges Freiland-Labor für Untersuchungen zu Auswirkungen der Ozeanversauerung, einem wichtigen Aspekt des Klimawandels – und offenbar auch ein Trainingsbecken für die Miesmuschel Mytilus edulis. Im Zuge der Evolution hat sich die Population aus der Kieler Förde an starke Schwankungen im Säuregehalt angepasst. In einem Vergleichsexperiment bildeten Mytilus-Larven ihre Kalkschalen im saureren Wasser schneller als ihre Artgenossen aus der Nordsee. Gleichzeitig überlebten auch deutlich mehr Förde-Muscheln. Ein ergänzendes, drei Jahre dauerndes Mehr-Generationen-Experiment mit Muscheln aus der Kieler Förde legt nahe, dass die erfolgreiche Anpassung durch Evolution jedoch nicht innerhalb weniger Generationen erfolgte. Vermutlich lief die Evolution über mehrere Jahrzehnte, wenn nicht Jahrhunderte oder Jahrtausende ab, urteilen die Meeresbiologen. Die Ergebnisse der beiden Experimente sind in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Science Advances veröffentlicht.
Für das Vergleichsexperiment wurden Miesmuscheln aus der Kieler Förde nach List auf Sylt gebracht und an die Lebensbedingungen in der Nordsee gewöhnt. Ihre Larven wurden gemeinsam mit Larven heimischer Individuen bei heutigen Kohlendioxid-Konzentrationen von 390 Mikroatmosphären und einem Extremwert von 2400 Mikroatmosphären gehalten. Die hohe Konzentration tritt in der Kieler Förde schon jetzt regelmäßig auf, wenn der Wind im Sommer sauerstoffarmes und kohlendioxidreiches Wasser an die Oberfläche transportiert. Sie wird im Zuge des Klimawandels noch häufiger erreicht werden. Beide Larven-Populationen entwickelten ihre erste Muschelschale bei erhöhten Kohlendioxid-Konzentrationen langsamer, wodurch die Schalen zunächst kleiner blieben als unter Normalbedingungen. Larven, die von Muscheln aus der Kieler Förde abstammten, zeigten sich jedoch weitaus robuster und überlebensfähiger. „Die deutlichen Unterschiede zwischen den Kieler und den Sylter Miesmuschel-Larven legen nahe, dass die langfristige, genetische Anpassung eine entscheidende Rolle für ihr Überleben und ihre Fähigkeit zum Aufbau der Schalen gespielt hat“, betont Dr. Jörn Thomsen, Erst-Autor der Publikation. „Aus früheren Analysen wissen wir, dass sich die beiden Populationen auch genetisch unterscheiden.“
Offen ist jedoch, über welchen Zeitraum die genetische Anpassung stattgefunden hat. „Sie kann in den vergangenen Jahrzehnten stattgefunden haben, als Klimawandel, Überdüngung und andere Faktoren für eine zunehmende Versauerung und steigende Schwankungen im Säuregehalt gesorgt haben“, erläutert Co-Autor Dr. Frank Melzner. „Es kann aber genauso gut sein, dass sich die genetischen Unterschiede, von denen die Förde-Muscheln im Experiment profitierten, schon vor tausenden Jahren herausgebildet haben. Der niedrigere Salzgehalt der Ostsee hat seit jeher den Karbonat-Haushalt auf ähnliche Weise beeinflusst, wie es heute die Versauerung tut.“ Im Vergleich zur Nordsee haben sich die Ostsee-Muscheln bereits langfristig an niedrigere Konzentrationen von gelöstem Kalziumkarbonat, das sie für den Schalenaufbau nutzen, anpassen müssen.
Link zur Studie: advances.sciencemag.org/content/3/4/e1602411.