Im Tanganjikasee in Afrika findet sich eines der beeindruckendsten Beispiele der Evolution. Rund 250 verschiedene Arten von Buntbarschen haben sich hier entwickelt und im begrenzten Lebensraum des Sees auf unterschiedliche ökologische Nischen spezialisiert. Es gibt Algen- und Planktonfresser, aber auch räuberische Arten, die anderen Fischen die Schuppen abfressen oder kleinere Fische verzehren.
Die Nahrungsquelle ist ihnen meist schon am Maul abzulesen: Ihre Kiefer sind so geformt, dass sie sich perfekt für die jeweilige Nahrung eignen, beispielsweise um Algen von Felsen abzuschaben oder Fischschuppen abzureissen. Auch der Zusammenhang zwischen Ernährung und Länge des Darms wurde für viele dieser Arten beschrieben.
Ein Team um Dr. Antoine Fages, Prof. Dr. Patrick Tschopp und Prof. Dr. Walter Salzburger von der Universität Basel zeigt nun eine weitere Ebene der Anpassung an verschiedene Nahrungsquellen auf. «Bisher wusste man wenig darüber, wie sich der Verdauungstrakt auf Ebene der Zellen und zellulärer Prozesse an die jeweilige Ernährung angepasst hat», erklärt Antoine Fages, Erstautor der Studie, die genau diese Anpassungen nun am Beispiel der Buntbarsche in «Nature» beschreibt.
Von äusseren Merkmalen bis zu Zellen der Darmschleimhaut
Erstmals verknüpften die Forschenden die zelluläre Zusammensetzung des Darms mit den anatomischen Merkmalen und den ökologischen Nischen der verschiedenen Buntbarscharten. Das Team untersuchte mithilfe moderner Einzelzell-Sequenziermethoden bei 24 Buntbarscharten die Darmzellen und die darin aktiven Gene.
Die Ergebnisse zeigen, dass sich keineswegs nur sichtbare Merkmale der Tiere angepasst haben: Bei den fleischfressenden Buntbarschen waren in der Darmschleimhaut mehr Zellen vorhanden, die auf die Aufnahmen von Fetten und Nährstoffen spezialisiert sind. Diese spielen für die Verarbeitung energiereicher Nahrung eine wichtige Rolle.
Spielraum für evolutive Anpassungen
«Dies deutet darauf hin, dass die ökologische Nische hier - indirekt - Einfluss auf die Zelltyp-Spezifizierung, und damit auf die Gewebezusammensetzung im Darm nimmt», erklärt Patrick Tschopp. Die Ergebnisse zeigen zudem: In diesen Zellen sind viele Gene aktiv, die besonders grossen Spielraum für evolutive Anpassungen haben. Dieser Freiraum ist möglich, weil Veränderungen an diesen Genen andere Prozesse im Organismus weniger beeinflussen.
Walter Salzburger fasst zusammen: «Wir zeigen hier auf Ebene einzelner Zellen, wie Anpassungen an unterschiedliche Ernährungsweisen zur evolutionären Diversifizierung beitragen.»
Das Projekt wurde durch einen Sinergia-Grant des Schweizerischen Nationalfonds finanziert. Ganz im Sinne dieser interdisziplinären Förderung verbindet die Arbeit Evolutionsbiologie und Ökologie mit Zell- und Gewebeforschung, von äusseren Merkmalen und Ernährungsweisen bis hin zu einzelnen Zellen und Molekülen im Verdauungstrakt.
Universität Basel
Originalpublikation:
Fages, A., Luxey, M., Ronco, F. et al. Adaptive cellular evolution in the intestine of hyperdiverse cichlid fishes. Nature (2026). doi.org/10.1038/s41586-026-10494-8
