Darwins Finken machten die Galápagosinseln zum Lehrbuchfall dafür, dass die Evolution auf verschiedene Probleme verschiedene Antworten findet. Eine Pflanzengruppe derselben Inseln führt nun das Gegenstück vor: dieselbe Antwort, mehrfach auf unterschiedlichen Wegen erreicht.

Scalesia – die Galápagos-Riesenkorbblütler, vom niedrigen Strauch bis zum Baum – ist die größte endemische Pflanzengattung des Archipels. Alle 15 anerkannten Arten entstanden innerhalb der vergangenen rund eine Million Jahre, und in dieser kurzen Zeit hat die Gruppe Lebensräume vom feuchten Bergwald bis zum heißen, trockenen Tiefland besiedelt. Am auffälligsten variieren die Blätter: von groß und ungeteilt bis klein und tief gelappt mit gezähnten Rändern. Botanikerinnen und Botaniker vermuten seit Langem, dass die gelappte Form eine Anpassung an die äquatoriale Hitze und Trockenheit der Inseln ist – sie gibt Wärme wirksamer ab und verliert weniger Wasser. Wie diese Anpassung genetisch zustande kam, war unbekannt.

Ein internationales Team sequenzierte 396 einzelne Pflanzen aus allen Arten und verband die Genome mit Blattvermessungen und Daten zur Genaktivität aus mehreren Entwicklungsstadien. Die Arbeit in "Nature Communications" berichtet: Die tiefe Lappung entstand nicht einmal und breitete sich dann aus. Sie trat unabhängig voneinander in verschiedenen Zweigen des Stammbaums auf.

Derselbe Signalweg, andere Schalter

Jedes Mal war ein anderes Gen beteiligt – aber immer eines aus demselben Regulationssystem, jenem Signalweg, der die Ober-Unterseiten-Polarität eines Blattes während der Entwicklung festlegt. "Noch überraschender war, dass dieses Merkmal jedes Mal über andere Gene entstand", sagte Vanessa Bieker von den Royal Botanic Gardens, Kew, Erstautorin der Studie. Statt eines einzelnen Meistergens für die Blattform griff die Evolution in ein Netzwerk zusammenwirkender Gene und justierte unterschiedliche Bauteile, um zum gleichen Ergebnis zu kommen – unter dem, was die Autoren als diversifizierende Selektion identifizieren.

Das Rohmaterial brachten die Gründerpopulationen mit. Die Analyse führt den ungewöhnlichen genetischen Reichtum der Gattung auf Allopolyploidie zurück – eine Verdopplung des Genoms nach der Verschmelzung zweier Linien –, die den ersten Besiedlern genug vorhandene Variation ließ, mit der die Selektion rasch arbeiten konnte, ohne auf neue Mutationen zu warten.

"Mehr als 150 Jahre nachdem Darwins Arbeit auf den Galápagosinseln unser Verständnis des Lebens auf der Erde verändert hat, offenbaren diese Inseln weiterhin neue Biologie", sagte Michael D. Martin vom Universitätsmuseum der NTNU in Norwegen. Zum Team gehörten auch Forschende der University of California, Davis, der Universität Kopenhagen, der University of British Columbia und der Charles Darwin Foundation auf Galápagos.

Der Befund hat eine praktische Seite. Die Scalesia-Wälder sind bedroht, und die Genome zeigen innerhalb der Arten weit mehr Struktur als erwartet: Populationen, die lange voneinander isoliert waren und offenbar am Anfang einer eigenen Artbildung stehen. So gelesen heißt Schutz der Gattung, ihre Populationen einzeln zu schützen, statt jede Art als einen austauschbaren Bestand zu behandeln.