Wie die Fische laufen lernten

Eine Entdeckung im pazifischen Ozean wirft neues Licht auf den Stammbaum der Wirbeltiere: Die Urform des Laufens entstand viel früher als gedacht - nämlich schon bei beinlosen Knorpelfischen.

Irgendwo auf dem Weg von den Fischen zu den Amphibien muss es passiert sein. Üblicherweise gelten die Lungenfische als gutes Modell für den - im Wortsinn - ersten Evolutionsschritt vom Wasser aufs Land.

Zum einen, weil sie bereits Lungen besitzen. Und vor allem, weil sie mit ihren Flossen im Flachwasser auch watscheln können. Ihre Flossen haben eine Doppelfunktion, sie sind Schwimmorgane und - zumindest im rudimentären Sinne - auch Beine.

Im Anfang war der Unterwassergang

Das evolutionäre Laboratorium, das diese Erfindung hervorgebracht hat, muss laut Jeremy Dasen im Wirbeltierstammbaum nun ein paar Stockwerke übersiedeln. Die Erfindung ist nämlich noch viel älter als die Lungenfische es sind. Nicht ihre Vorfahren waren es, denen die ersten Schritte gelangen, berichtet der amerikanische Biologe im Fachblatt „Cell“, sondern bereits die Knorpelfische - eine urtümliche Gruppe unter den Wirbeltieren, zu der die Haie, Rochen und Seekatzen gehören.

Rochen Leucoraja erinacea
Andy Martinez/NOAA
Modell für die ersten Schritte: Leucoraja erinacea

Auf den ersten Blick eine seltsame Erkenntnis: Was, bitte sehr, haben Haie mit Laufen oder Gehen zu tun? Nun, die Haie sind und bleiben reine Schwimmer. Bei ihren nahen Verwandten, den Rochen, sieht es ein bisschen anders aus.

Dasen hat den an der Ostküste der USA lebenden Rochen Leucoraja erinacea genauer untersucht, da ihm bei dieser Art eine ungewöhnliche Arbeitsteilung der Flossen aufgefallen war. Die großen, fächerförmigen Brustflossen verwendet Leucoraja wie üblich zum Schwimmen.

Uralte Bewegungsprogramme

Bewegt sich der Rochen knapp über dem Meeresboden, kommen die kleinen Beckenflossen zum Einsatz: Mit deren Hilfe stößt er sich vom Untergrund ab - links, rechts, links, rechts, die Bewegung sieht tatsächlich so aus, als würde er unter Wasser laufen. Nur: Ist das auch mit dem Laufen von beispielsweise Mäusen vergleichbar?

Laut Dasens Analyse ist das tatsächlich der Fall. Nach Analyse der an der Bewegung beteiligten Gene kommt der Neurobiologe zu dem Schluss: Das sind die selben Gene, die auch bei laufenden Mäusen und anderen Landwirbeltieren aktiv sind. Gleiches gilt für die Bewegungsprogramme, die an der Kontaktstelle von Muskeln und Nervenzellen ablaufen. Diese „central pattern generators“ haben sich im Laufe der Naturgeschichte offenbar kaum verändert.

Erfunden wurden sie jedenfalls, so Dasen Recht behält, vor rund 400 Millionen Jahren unter Wasser - von Knorpelfischen, die mit amphibischer Lebensweise genau gar nichts am Hut hatten. Dass sie sich dann auch an Land als ausgesprochen praktisch erweisen sollten, war ein glücklicher Zufall.

Das trifft übrigens auch auf andere spektakuläre Erfindungen der Evolution zu: Die Federn etwa, entwickelt von den Dinosauriern, standen zunächst im Dienste der Balz und der Wärmedämmung. Zum Flugorgan wurden sie erst Millionen Jahre später. Die Vögel danken dafür.

Robert Czepel, science.ORF.at

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