Molekulare Uhr
Die molekulare Uhr ist eine Methode, die schätzt, wann zwei Arten von einem gemeinsamen Vorfahren abwichen, indem sie die angesammelten genetischen Unterschiede zwischen ihrer DNA misst.
Definition
Die molekulare Uhr ist eine Methode zur Schätzung, wie lange es her ist, dass zwei Abstammungslinien von einem gemeinsamen Vorfahren abwichen, basierend auf der Anzahl genetischer Unterschiede, die sich seit dieser Trennung zwischen ihren DNA-Sequenzen angesammelt haben. Die zugrunde liegende Annahme ist, dass bestimmte Arten von Mutationen sich über die Zeit mit einer ungefähr gleichbleibenden durchschnittlichen Rate anhäufen, sodass sich der genetische Abstand zwischen der DNA zweier Arten in eine geschätzte Anzahl von Jahren seit ihrem gemeinsamen Vorfahren umrechnen lässt — vorausgesetzt, die Uhr ist an mindestens einem Punkt bekannten Alters kalibriert, meist einem sicher datierten Fossil.
Warum Schmetterlinge diese Methode besonders brauchen
Schmetterlingsfossilien sind außergewöhnlich selten. Flügel sind dünne, zarte Strukturen, die schnell zerfallen und nur unter ungewöhnlichen Bedingungen erhalten bleiben — feinkörnigem Sediment, Vulkanasche oder Bernstein —, wodurch die direkte Fossilüberlieferung über weite Strecken der Evolutionsgeschichte der Schmetterlinge große Lücken aufweist. Während Dinosaurier oder viele marine Wirbellose dichte Fossilsequenzen besitzen, die eine direkte Datierung wichtiger evolutionärer Ereignisse erlauben, fehlt für äquivalente Momente in der Schmetterlingsevolution häufig jede Fossilüberlieferung überhaupt. Die Analyse der molekularen Uhr, kalibriert anhand der Handvoll zuverlässiger vorhandener Schmetterlingsfossilien, schließt einen Großteil dieser Lücke und erlaubt es Forschern, Divergenzzeiten für Verwandtschaften zu schätzen, die Fossilien allein nicht klären können.
Was molekulare Uhren gefunden haben
Studien mit molekularen Uhren datieren den Ursprung der echten Schmetterlinge (Überfamilie Papilionoidea) auf etwa 100 Millionen Jahre, abgezweigt aus den viel älteren und vielfältigeren Mottenlinien. Die großen modernen Schmetterlingsfamilien haben sich schätzungsweise etwas später diversifiziert, wobei mehrere Studien eine Beschleunigung der Diversifizierungsrate feststellen, die grob mit der Ausbreitung der Blütenpflanzen in der Kreidezeit zusammenfällt — vereinbar mit, wenngleich kein schlüssiger Beweis für, eine koevolutionäre Beziehung zwischen Schmetterlingen und den Blüten, von denen viele Arten als erwachsene Tiere und über Wirtspflanzen auch als Raupen abhängen.
Grenzen der Methode
Schätzungen der molekularen Uhr sind mit realer Unsicherheit behaftet: Mutationsraten sind nicht über alle Abstammungslinien oder alle Teile des Genoms hinweg perfekt konstant, und die Kalibrierungsfossilien selbst tragen eine Datierungsunsicherheit, die sich in die endgültige Schätzung fortpflanzt. Moderne Ansätze berücksichtigen dies, indem sie mehrere Kalibrierungspunkte verwenden, Ratenvariation explizit modellieren (sogenannte „gelockerte“ molekulare Uhren) und einen Bereich plausibler Divergenzdaten angeben statt einer einzelnen Zahl — eine deutliche Verbesserung gegenüber frühen Studien der molekularen Uhr, die durchgehend eine einzige feste Mutationsrate annahmen.
Siehe auch: Taxonomie, Evolution der Schmetterlinge: 150 Millionen Jahre.
Siehe auch
