Wie wurde aus dem Kiwi eigentlich ein nachtaktiver Vogel?

Er ist der beliebteste flugunfähige Vogel auf Erden: der neuseeländische Kiwi. Wohl auch, weil er mit seinen Stummelflügeln und dem langen Schnabel so tollpatschig aussieht. Aber ein Tollpatsch ist er eigentlich nicht, auch wenn er vom Aussterben bedroht ist. Tatsächlich ist er sogar ideal an seinen Lebensraum angepasst. Und das seit ungefähr 35 Millionen Jahren.
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Ein Zeitraum, der verblüfft, wo es doch die Menschen in wenigen Jahrzehnten geschafft haben, den kleinen flauschigen Läufer an den Rand des Aussterbens zu bringen. Für die meisten Tierarten auf der Erde ist die rücksichtslose Lebensweise der Menschen echter Überlebensstress.

Das bringt auch die Forscher unter Druck, denn wenn sie über die selten gewordenen Arten noch etwas herausfinden wollen, ist Eile angesagt. Und der Kiwi hat auch Leipziger Forschern ein paar Rätsel aufgegeben. Und so bekam er ein Forschungsprogramm, wie es jüngst auch dem Neandertaler zuteil wurde.

Wissenschaftler der Universität Leipzig und des ebenfalls in Leipzig ansässigen Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie haben den genetischen Code der vom Aussterben bedrohten Lebewesen sequenziert. Mit Erfolg: Dabei konnten sie wertvolle Rückschlüsse auf die evolutionäre Entwicklung hin zu einem nachtaktiven Vogel mit fehlender Farbsichtigkeit, aber ausgeprägtem Geruchssinn ziehen, die jetzt in der Fachzeitschrift „Genome Biology“ publiziert wurden.

Aber warum sind die flauschigen Vögel mit den rudimentären Flügeln, ohne Schwanz und mit sehr langem Schnabel mit Nasenlöchern an der Spitze für die Forscher so interessant?

Gerade diese Besonderheiten haben die Wissenschaftler neugierig gemacht.

Dazu kommen noch ein paar andere Eigenschaften: Sie sind hauptsächlich nachtaktive Vögel, haben einen geringen metabolischen Grundumsatz und die geringste Körpertemperatur unter den Vögeln. Der Braune Kiwi (Apteryx mantelli) ist wie alle Kiwi-Arten an ein Leben in Dunkelheit angepasst. Den Tag verbringen sie in einer Höhle, die sie erst mit Anbruch der Dunkelheit verlassen. Auf ihren nächtlichen Streifzügen orientieren sie sich an Gerüchen und Geräuschen – ein für Vögel ungewöhnliches Verhalten.  Bisher gab es allerdings nur wenig genetische Informationen über diese Spezies, die für ein besseres Verständnis ihrer Biologie notwendig wären.

Eine internationale Gruppe unter Leitung von Prof. Dr. Torsten Schöneberg vom Institut für Biochemie der Medizinischen Fakultät an der Universität Leipzig und Janet Kelso vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie haben nun das Genom des Braunen Kiwi sequenziert.

Das ist dann wie ein Blick in die lange Entwicklungsgeschichte des Vogels und den wahrscheinlichen Ursprung seiner ganz speziellen körperlichen Eigenschaften. Das Zauberwort heißt Anpassung.

Auch der Kiwi war mal ein Neuankömmling

Die Analysen ergaben genetische Veränderungen, die mit hoher Wahrscheinlichkeit auf seine Anpassung an das Nachtleben zurückzuführen sind. Beispielsweise sind bei ihm einige Gene für die Farbsichtigkeit inaktiv. Er besitzt eine hohe Diversität an Riechrezeptoren, sein Geruchssinn ist hoch entwickelt. Irgendetwas hat die Kiwis also – die früher einmal tagaktive Tiere mit farblichem Sehvermögen gewesen sein müssen – dazu gebracht, ihre Aktivitäten in die Nacht zu verlegen. Und das begann möglicherweise sofort mit der Ankunft der Vogelvorfahren auf der abgelegenen Insel im Süden Australiens.

Die Veränderungen in der Vogelspezies liegen geschätzte 35 Millionen Jahre zurück und lassen vermuten, dass sie nach der Besiedelung des Archipels durch den Kiwi stattfanden.

„Schon der französische Botaniker und Zoologe Jean-Baptiste de Lamarck, der im 18. Jahrhundert lebte, postulierte, dass die Evolution nach dem ‚use it or lose it‘-Prinzip funktioniert. Deshalb ist es sehr wahrscheinlich, dass die Kiwis die Farbsichtigkeit verloren haben, weil sie bei einer Nachtaktivität nicht mehr notwendig war“, erklärt dazu Erstautorin Diana Le Duc, Medizinerin an der Universität Leipzig. „Dieser Theorie folgend, entwickelte sich der für die nächtliche Nahrungssuche notwendige Geruchssinn der Kiwis weiter und das Repertoire der Geruchsrezeptoren adaptierte sich an eine breitere Vielfalt.“

Wer oder was freilich die Ankömmlinge auf der Insel vor 35 Millionen Jahren zwang, die Nahrungssuche in die schützende Nacht zu verlegen, steht natürlich nicht im Genom zu lesen. Der Mensch war’s nicht, den gab es einfach noch nicht. Seine Vorfahren turnten noch in den Bäumen.

Auch geringe genetische Variabilität gefährdet Fortbestand der Kiwis

Die Genomanalyse von zwei Kiwi-Individuen zeigte ersten Schätzungen zufolge jedoch auch eine geringe genetische Variabilität, was den Arterhalt weiter gefährden könnte und bei zukünftigen Zuchtprogrammen berücksichtigt werden muss.

„Das Genom des Kiwis ist eine wichtige Informationsquelle für zukünftige, vergleichende Analysen mit anderen ausgestorbenen wie noch lebenden Laufvogelarten“, sagt Janet Kelso, Bioinformatikerin am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie.

Der Kiwi ist nicht nur das nationale Symbol Neuseelands, er kommt auch nur auf dem Archipel vor. Der Braune Kiwi ist eine von zwei flugunfähigen Vogelspezies auf der Nordinsel. Zu seiner Gruppe der sogenannten Ratiten zählen auch die ausgestorbenen Neuseeländischen Moa sowie flugunfähige Laufvögel wie Strauß, Emu und Nandu. Nachdem der Mensch vor 800 Jahren Neuseeland besiedelte, starben viele der dort ansässigen Vogelarten aus. Der Kiwi ist trotz intensiver Schutzmaßnahmen stark bedroht.

Fachveröffentlichung: Le Duc D., Renaud G., Krishnan A., Sällman Almén M., Huynen L., Prohaska S.J., Ongyerth M., Bitarello B.D., Schiöth H.B., Hofreiter M., Stadler P.F., Prüfer K., Lambert D., Kelso J., Schöneberg T. „Kiwi genome provides insights into evolution of a nocturnal lifestyle“, DOI 10.1186/s13059-015-0711-4, Genome Biology, 23. Juli 2015

BiodiversitätMax-Planck-Institut
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