Nehmen wir uns exemplarisch eine solche große Frage vor, nämlich: Ist Evolution vorhersagbar? Oder anders gefragt: Kommt die Evolution unter denselben Bedingungen stets auf demselben Weg zum selben Ergebnis? Man könnte meinen, die Antwort sei ein kategorisches „Ja“. Schließlich kennt man inzwischen viele Beispiele dafür, dass zwei oder mehr Organismenarten mit getrennter evolutionärer Vorgeschichte unabhängig voneinander ganz ähnliche Anpassungen an identische Herausforderungen entwickelt haben. Die Fachwelt nennt das „konvergente Evolution“.
So entwickelten etwa die Vorläufer der heutigen Fische, Delfine und Pinguine auf die Herausforderung „Schwimmen“ jeweils unabhängig voneinander ähnlich stromlinienförmige und flossenbesetzte Körper. Die frühen Insekten, Vögel, Fledermäuse und Flugsaurier passten sich an die Herausforderung „Fliegen“ durch die Entwicklung von Flügeln an – und zwar jeder nach seinen Möglichkeiten: indem sie Vorderextremitäten befederten, Haut zwischen immer länger werdenden Zehen aufspannten oder Hautschichten direkt zu Flügeln ausstülpten.
Ähnliches findet man auch auf der molekularen Ebene. Lebewesen, die nicht gleichwarm sind und in kalten Zonen leben, müssen sich gegen Einfrieren schützen. Und so bildeten Fische, Pflanzen, Insekten und Einzeller vielfach unabhängig voneinander völlig verschiedene Proteine zu Gefrierschutzproteinen um, die die Eiskristallbildung in ihren Körperflüssigkeiten verhindern.
Allerdings bilden verschiedene Organismen jene Moleküle oder Strukturen mit analoger Funktion keineswegs immer aus unterschiedlichem Ausgangsmaterial. Manchmal lösen sie dasselbe Problem auch auf tupfengleiche Weise. So erwarb etwa eine ganze Reihe verschiedener Tiere durch ein und dieselbe molekulare Maßnahme effektiven Schutz gegen das Kontaktgift Bufalin der asiatischen Aga-Kröte Rhinella marina. Gelangt dieses nach der Aufnahme in den Organismus zum Herzmuskel, setzt es diesen durch Hemmung der Natrium-Kalium-Pumpe matt. Normalerweise jedenfalls. Sind in der Natrium-Kalium-Pumpe jedoch zwei ganz bestimmte Aminosäure-Bausteine durch Mutation ausgetauscht, pumpt sie weiterhin tadellos – das Gift bleibt wirkungslos. Und exakt dieses Mutations-Duo findet man heute in den Natrium-Kalium-Pumpen von Igeln, Mäusen, Schlangen, Echsen, anderen Kröten und sogar Fliegen, die allesamt den gleichen Lebensraum wie die Aga-Kröte bewohnen. Konvergente Evolution in Bestform.
Ein ähnlich eindrucksvolles Beispiel liefert die Echolokation von Delfinen und Fledermäusen. Schon länger war bekannt, dass deren Vorfahren im Laufe der Zeit das Protein Prestin auf nahezu deckungsgleiche Weise umgeformt hatten, um es für die Wahrnehmung sehr hoher Frequenzen fit zu machen. Jetzt jedoch fanden europäische Forscher in mehreren Delfin- und Fledermaus-Genomen, dass in jedem von ihnen die gleichen rund zweihundert Proteine im Echolokationsverhalten genutzt werden. Und alle zeigten sehr ähnliche, also konvergente Mutationsmuster.
