PDF - Friedrich-Schiller

MAGAZIN / PdN BIOLOGIE in der Schule
HEFT 1 / 61. JAHRGANG / 2012 Darwins Finken
„Alle diese Spezies sind diesem Archipel eigentümlich.“
U. Hoßfeld und G. Brehm
Die Galapagos Finches gehören zu den evolutionsbiologisch am besten erforschten
Tiergruppen. Die 13 heute bekannten Arten liefern stichhaltige Argumente dafür, wie Recht
Darwin hatte. Nur war es Darwin selbst nicht vergönnt, ihre Bedeutung zu erkennen.
1 Darwin: Vorgeschichte
und Hintergrund
Kindheit, Studium und Beagle-Reise
(1809–1831)
Charles Darwin hatte sich schon als Kind
für die Natur interessiert und begann sehr
früh zu sammeln, vor allem Käfer faszinier­
ten ihn. Als Darwin 16 Jahre alt war wurde er
von seinem Vater zum Medizinstudium an
die Universität Edinburgh geschickt. Dort
wandte er sich jedoch eher den Naturwis­
senschaften als der Medizin zu. Der Zoologe
Robert Grant machte ihn mit den Theorien
Lamarcks vertraut. Darwin gab schließlich
sein Medizinstudium auf und begann ein
Studium der Theologie in Cambridge. Auch
dort verbrachte der junge Darwin mehr Zeit
mit anderen Tätigkeiten als mit dem ei­
gentlichen Studium. Seine Briefe und No­
tizen vermitteln den Eindruck, dass das Ja­
gen und Sammeln (vor allem von Käfern)
am wichtigsten für ihn waren. Er knüpfte
Kontakt mit John Steven Henslow, einem
Botanikprofessor. Später, als Darwin seine
große Weltreise unternahm, korrespon­
dierte er intensiv mit Henslow. [6]
Als Student der Theologie musste sich
Darwin intensiv mit der Naturtheologie
William Paleys beschäftigen und war von
der Richtigkeit dieser Lehre überzeugt. Er
schloss im April 1831 sein Theologiestu­
dium ab, hatte aber kein Interesse, Pfarrer
zu werden.
Die Beagle-Reise (1831–1836)
Noch 1831 erhielt Darwin das Angebot,
eine Weltreise mit dem Forschungs­
schiff Beagle anzutreten. Der Kapitän
Robert Fitzroy brauchte jemanden (wie
Darwin), der ihn als zusätzlicher Natur­
forscher, aber auch als gentleman companion begleiten konnte. Die Besatzung der
Beagle sollte die Küsten von Südamerika
vermessen, um die Seekarten der engli­
schen Admiralität zu aktualisieren. Am
27. ­Dezember 1831 verließ das Schiff Ply­
mouth und kehrte erst fast fünf Jahre spä­
Abb. 1: Eindruck der kargen Landschaft von Galápagos (Insel Plaza Sur) ter – am 2. Oktober 1836 – nach England
zurück. Während der Reise konnte Darwin
Tausende lebende wie fossile Organismen
sammeln und viele geologische Untersu­
chungen durchführen. Während der Reise
las er Charles Lyells „Principles of Geo­
logy“ (1830–33) und lernte dadurch dessen
gradualistische Auffassungen der geologi­
schen Entwicklung der Erde kennen. Spä­
ter übernahm Darwin den Gradualismus
aus der Geologie und führte ihn als Prin­
zip in seine Evolutionslehre ein. In Lyells
„Principles“ wird auch Lamarcks Evolu­
tionstheorie in Frage gestellt, was für Dar­
win ein wichtiger Denkanstoß war. Dar­
win machte zahlreiche Beobachtungen,
die er später im Sinne der Evolutionsthe­
orie interpretierte; zunächst aber nahm
er die Bedeutung seiner Beobachtungen
nicht wahr. Von den knapp fünf Jahren der
Beagle-Reise hielt sich Darwin nur fünf
Wochen auf den Galápagos-Inseln auf (das
entspricht 2 % der gesamten Reisezeit).
Zwar sammelte er dort Tiere, Pflanzen
und Gesteinsproben, doch deutet kaum
etwas darauf hin, dass er die Fauna und
Flora gegenüber anderen Stationen seiner
Reise für etwas Einmaliges hielt. Neben
anderen Belegen wurden auch die brau­
Foto: G. Brehm
nen und schwarzen Kleinvögel der Inseln
(heute bekannt als Darwinfinken) von ihm
und Mitreisenden beobachtet und gesam­
melt. Durch exakte Beobachtung, Studien
von mitgebrachten Büchern, Korrespon­
denz mit Kollegen und eigenes Nachden­
ken entstanden bei Darwin während der
Reise erste Zweifel an der Konstanz der Ar­
ten. Allerdings ist dieser durch Tagebuch­
einträge erst für den Sommer 1836 doku­
mentiert, nicht aber für die Zeit vor und
während des Galápagos-Besuches. Erst
nach der Rückkehr nach England wurde
klar, wie viele Arten von Schildkröten, Fin­
ken und Spottdrosseln Darwin und seine
Mitreisenden tatsächlich auf den Inseln
beobachten und mitbringen konnten.
Reifung der Evolutionstheorie
(1836–1858)
Die wissenschaftliche Bearbeitung der rei­
chen Funde seiner Weltreise wurde in den
Jahren nach 1836 Darwins hauptsächliche
Beschäftigung. Er publizierte ideenreiche
Schriften auch zu geologischen Themen.
So entwickelte er z. B. eine Theorie zur
Entstehung der Korallenriffe, die in ihren
Grundideen bis heute Bestand hat. Darwin
begann damit, seine Gedanken zur Entste­
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Abb. 2: Tauben spielten für Darwin eine besondere Rolle für die Evolutionstheorie – nicht Darwinfinken.
hung der Arten und anderen Themen der
Evolution in die sogenannten „Notebooks
on Transmutation“ niederzuschreiben.
Dadurch ist es heute möglich, seine intel­
lektuelle Entwicklung zu rekonstruieren.
Schon zwischen März und Juni 1837 war
Darwin von der allmählichen Entstehung
neuer Arten und von der gemeinsamen
Abstammung der Organismen überzeugt.
Zwei Beobachtungen prägten diesen Um­
bruch entscheidend mit:
1)Der vergleichende Anatom Richard
Owen hatte Darwins südamerikanische
Fossilien untersucht und dabei fest­
gestellt, dass die heute dort lebenden
Arten anatomisch eng mit den ausge­
storbenen Arten dieses Kontinents ver­
wandt sind.
2)Der Ornithologe John Gould teilte Dar­
win mit, dass die Finken und Spott­
drosseln der verschiedenen Galápa­
gos-Inseln unterschiedlichen Arten
angehören. Darwin war ursprünglich
davon ausgegangen, dass es sich um
Varietäten handelt, aber nun schien es
so, dass Arten entstehen können, wenn
Individuen geographisch von der Ur­
sprungsart isoliert werden.
Ein Hauptproblem bestand darin, eine Er­
klärung und einen Mechanismus für den
Artenwandel zu finden. Im Juli 1837 hatte
Darwin
Pinta
Wolf
Marchena
Genovesa
1°N
Santiago
Daphne Major
Seymour
Baltra
Rábida
Fernandina
Islas Plaza
Pinzón
Isabela
Santa Cruz
Santa Fé
San Cristóbal
0°
0
Floreana
20 km
91°W
90°W
Abb. 3: Karte mit den von Darwin 1835 besuchten vier Galápagos-Inseln.
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Española
Darwin eine erste Theorie des Artenwan­
dels ausgearbeitet, die in wesentlichen
Punkten an Lamarcks Ideen erinnert.
Wie Lamarck vermutete auch er, dass die
Umwelt über den Gebrauch oder Nicht­
gebrauch von Organen, über Verhaltens­
weisen und erworbene Eigenschaften erb­
liche Veränderungen bewirken kann. Der
entscheidende Anstoß, einen völlig an­
deren Evolutionsmechanismus in Erwä­
gung zu ziehen, kam ihm im September
1838, als er Thomas Robert Malthus’ „Es­
say on the Principle of Population“ (1826)
las. Dort fand er das Konzept des Kampfes
ums Dasein und damit das Selektions­
prinzip. Darwin übernahm von Malthus
den Gedanken, dass alle Organismen
weit mehr Nachkommen produzieren als
schließlich überleben. Viele Individuen
sterben schon zu einem frühen Zeitpunkt
ihrer Entwicklung, da sie aufgrund von
Konkurrenz keine Nahrung finden oder
selbst gefressen werden.
Nach der Entdeckung des Selektions­
prinzips im September 1838 arbeitete Dar­
win stetig an seiner Theorie des Arten­
wandels weiter. Im Sommer 1842 fühlte
er sich dann endlich sicher genug, seine
Erkenntnisse in Form einer Skizze nieder­
zuschreiben. In diesem „Sketch“ von 1842
ist die allgemeine Struktur seiner Theo­
rie schon in einem überraschenden Maße
vorhanden. Zwei Jahre später verfasste
er eine erweiterte Version, den „Essay
von 1844“ [3]. Keiner der beiden Aufsätze
wurde allerdings veröffentlicht. Stattdes­
sen widmete sich Darwin acht Jahre lang
(1846–1854) morphologischen und taxo­
nomischen Forschungen über Ranken­
fußkrebse (Cirripedia). Erst im September
1854, als er diese Arbeiten abgeschlossen
hatte, wandte sich Darwin mit ganzer Ar­
beitskraft wieder der Entstehung der Ar­
ten zu. Er modifizierte und verbesserte
sein Konzept an wichtigen Punkten und
führte zahlreiche spezielle Untersuchun­
gen durch. In einem regen Briefwechsel
mit einem weltweiten Netz von Spezialis­
ten suchte er nach Informationen zu den
verschiedensten Fragen und begab sich
in die Welt der Tier- und Pflanzenzüchter,
um mehr über die Zucht von Enten, Ka­
ninchen und Tauben zu erfahren.
Sie bestätigten ihn in seiner Ansicht,
dass die Variabilität der Arten sehr viel
größer ist, als gemeinhin vermutet wurde.
Diese Variabilität war für Darwin außeror­
dentlich wichtig, denn die natürliche Aus­
lese kann nur zur Wirkung kommen, wenn
es Variationen gibt, die selektiert werden
können. Er hoffte auch, die Züchtung zur
experimentellen Basis der Evolutions­
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HEFT 1 / 61. JAHRGANG / 2012 theorie zu machen und damit einer wich­
tigen methodologischen Forderung der
Wissenschaftstheorie seiner Zeit genügen
zu können. Nach mehr als zwanzig Jah­
ren intensiver gedanklicher Arbeit an sei­
ner Theorie über die Entstehung der Arten
und oft mühsamen Vorbereitungen er­
schien schließlich im November 1859 Dar­
wins Buch „On the Origin of Species“ [7].
2 Die wahre Geschichte
der Darwinfinken
Galápagos-Besuch und Rückreise
Zwar sammelte Darwin im September
1835 auf nur vier Galápagos-Inseln (siehe
Abb. 3) Vertreter der Geospizinae (insge­
samt wurden 32 Individuen mit an Bord
der Beagle genommen), er ordnete diese
Vögel jedoch so verschiedenen Grup­
pen wie Finken (Fringilla), Zaunkönigen
(Wrens), Laubsängern (Warbler) und ande­
ren zu, die ihm aus Europa vertraut waren.
Er erkannte ihre Verwandtschaft nicht,
was aufgrund der starken Unterschiede
der Schnabelgrößen nur zu verständlich
ist. Nur sehr wenige Fachleute hätten dies
zu diesem Zeitpunkt wohl sofort erkannt.
Darwin hatte zudem seine Funde auf den
Etiketten nicht nach den von ihm besuch­
ten Inseln differenziert, und ebenso we­
nig war er Hinweisen auf die Variabilität
der Riesenschildkröten nachgegangen,
die laut Berichten des Vizegouverneurs
der Inseln (N. O. Lawson) auf jeder Insel
ein wenig anders aussahen.
Unglücklicherweise beschriftete Dar­
win die von ihm selbst gesammelten Tiere
nicht genauer, so dass die Interpretation
der Verbreitung der Arten im Nachhinein
erhebliche Schwierigkeiten und Probleme
bereitete. Darwin versuchte später, seinen
Tieren Fundorte zuzuordnen, was aber in
einigen Fällen zu heute offensichtlichen
Fehlern führte. Die Taxonomie der Dar­
winfinken gilt bis heute (dank Darwin) als
Albtraum [4, 10].
In seinen Tagebüchern werden die Fin­
ken während des fünfwöchigen Insel-­
Aufenthaltes nur am Rande erwähnt.
Darwin forderte zwar seine Schiffsgenos­
sen auf, für ihn geologische Proben zu
sammeln; die Finken, Spottdrosseln und
Schildkröten erschienen ihm aber nicht
interessant genug, um sie gezielt, in grö­
ßerer Stückzahl und genau beschriftet zu
sammeln [10]. Erst nach der Abreise von
den Inseln widmete sich Darwin den Fra­
gen nach dem Verhalten, der Färbung und
der schwierigen Unterscheidung der Vö­
gel [10]. Erst acht Monate nach dem Ga­
lápagos-Besuch machte sich Darwin an
Abb. 4: Riesenschildkröte Lonesome George Bord der Beagle erste Notizen zu den Vö­
geln. Die Bedeutung der Schnabelgrößen
nahm Darwin erst nach seiner Rückkehr
nach England wahr.
Erkenntnisse in England
Erst nach der Rückkehr Darwins nach Eng­
land wurde die Verwandtschaft der auf Ga­
lápagos gesammelten Vögel erkannt – von
John Gould, dem zu dieser Zeit führenden
Ornithologen Großbritanniens. Gould
gründete eigens das Taxon Geospizinae,
da es auf dem amerikanischen Kontinent
keine engeren Verwandten gibt. Die zu­
nächst als Galapagos Finches bezeichneten
Tiere werden heute als nächstverwandt
mit den Neuwelt-Ammern angesehen. Der
Name Darwinfinken (bzw. zuerst: Darwin’s
Finches) wurde erst lange nach Darwins
Tod populär.
Ohne Zweifel hat Darwin selbst zu
der eingangs erwähnten Legendenbil­
dung – dem Finken-Mythos – beigetra­
gen, indem er nach der Reise u. a. im ver­
öffentlichten Beagle-Reisebericht über die
Finken notierte: „Die noch übrigen Land­
vögel bilden eine äußerst eigentümliche
Gruppe von Finken, welche in der Struktur
ihrer Schnäbel, den kurzen Schwingen,
der Form des Körpers und dem Gefieder
miteinander verwandt sind; es sind drei­
zehn1 Spezies, welche Mr. Gould in vier
Untergruppen verteilt hat. Alle diese Spe­
zies sind diesem Archipel eigentümlich;
dasselbe ist auch mit der ganzen Gruppe
der Fall mit Ausnahme einer einzigen Art
der Untergruppe Cactornis […] Die merk­
würdigste Tatsache ist die vollkommene
Abstufung in der Größe des Schnabels bei
den verschiedenen Arten von Geospiza,
von einem Schnabel, der so groß ist wie
Foto: G. Brehm
der eines Kernbeißers bis zu dem eines
Buchfinken […] bis zu dem eine Sängers.
Es gibt nicht weniger als sechs Spezies
mit unmerklich sich abstufenden Schnä­
beln. Der Schnabel von Cactornis ist unge­
fähr dem eines Stares ähnlich; und der der
vierten Untergruppe, Camarhynchus, ist
leicht papageienartig“. [2]
Darwin bemerkte selbst zu der Konfu­
sion, die seine mangelhafte Etikettierung
verursachte: „Unglücklicherweise wurden
die meisten Exemplare der Finken-Gruppe
durcheinander gemengt; doch habe ich
starke Gründe, zu vermuten, dass einige
Arten der Untergruppe Geospiza auf ver­
schiedene Inseln beschränkt sind […]
dieser Umstand [kann] die merkwürdig
große Zahl der Arten dieser Untergruppe
auf diesem einzigen kleinen Archipel,
und als eine wahrscheinliche Folge ihrer
großen Zahl die vollkommen abgestufte
Reihe in der Größe ihrer Schnäbel erklä­
ren helfen“. [2]
Nach Darwin: der Mythos Darwinfinken
entsteht
Die Finken als Lehrbuchbeispiel traten ih­
ren eigentlichen Siegeszug erst lange nach
Darwins Tod (1882) an – ab den 1940er Jah­
ren. Der Ornithologe David Lack unter­
suchte die Artbildung und adaptive Radia­
tion dieser Vögel gründlich (1947). Er griff
den erst wenige Jahre zuvor eingeführten
Namen Darwin‘s Finches auf, und setzte mit
seinem Buch ein solides Fundament für
den Mythos Darwinfinken. Schon durch die
Wahl des Namens wird suggeriert, die Vö­
gel seien von Darwin beschrieben oder in
besonderer Weise beachtet worden. Lack
setzte zudem Zitate von Darwin über je­
des seiner Buchkapitel. Damit wurden
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Literatur
Abb. 5: Spottdrossel (Nesomimus macdonaldi) auf der Insel Española diese in einen über 100 Jahre moderneren
evolutionsbiologischen Kontext gesetzt
[10]. Das Wissen hatte sich – gerade in Be­
zug auf Darwinfinken und adaptive Radi­
ation – seit Darwins Zeiten enorm vergrö­
ßert. Inzwischen standen beispielsweise
tausende von Vogelexemplaren von allen
Inseln des Archipels zur Untersuchung
zur Verfügung, und nicht nur 32 Indivi­
duen, wie für Darwin und Gould.
Für Darwin spielten die heute soge­
nannten Darwinfinken nur eine Rolle am
Rande. In seinem bedeutendsten Buch,
„On the Origin of Species“, werden diese
Vögel mit keinem Wort erwähnt – wohl
aber die Riesenschildkröten und die
Spottdrosseln der Inseln.
Dennoch gehören die nach ihm be­
nannten Finken heute – neben den afri­
kanischen Buntbarschen – zu den evolu­
tionsbiologisch am besten erforschten
Tiergruppen. Sie liefern einige der stich­
haltigsten Argumente dafür, wie Recht
Foto: G. Brehm
Darwin hatte. Ihre Evolution lässt sich
in der Natur und in ihren Erbanlagen be­
obachten [5,9]. Es gibt Arten mit mächti­
gen Schnäbeln, die harte Samen knacken
können und solche mit sehr zierlichen
Schnäbeln, die Darwin noch für Laubsän­
ger hielt.
In nur drei Millionen Jahren haben sich
die heute bekannten 13 Arten aus einer
Stammform entwickelt. Die Darwinfin­
ken sind daher zu Recht ein Lehrbuchbei­
spiel der Evolution – nur war es Darwin
selbst nicht vergönnt, ihre Bedeutung zu
erkennen. n
Anmerkungen
Die Zahl von 13 der von Gould beschriebenen
Arten entspricht nur zufällig auch der heute
anerkannten Zahl von Arten. Heute werden von
Goulds Arten nur neun anerkannt; die übrigen
sind Synonyme. Vier weitere Arten wurden von
der Crew der Beagle nicht gesammelt und erst
später beschrieben.
1 [1] Darwin, C. (1859): On the Origin of Species
by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life.
London: John Murray.
[2] Darwin, C. (1962): Reise eines Naturforschers um die Welt. Stuttgart: Steingrüben
Verlag.
[3] Darwin, F. [Hrsg.] (1909): The Foundations
of the Origin of Species: Two Essays Written in
1842 and 1844 by Charles Darwin, Cambridge.
[4] Glaubrecht, M. (2009): „Es ist, als ob man
einen Mord gesteht.“ Ein Tag im Leben des
Charles Darwin. Ein Biografisches Porträt. Freiburg: Herder.
[5] Grant, B. Rosemary und Grant, Peter R.
(2008): Fission and fusion of Darwin‘s finches
populations. In: Philosophical Transactions
of the Royal Societey B. Bd. 363, Nr. 1505,
S. 2821–2829.
[6] Hoßfeld, U. und Olsson, L. [Hrsg.] (2009):
Charles Darwin. Zur Evolution der Arten und
zur Entwicklung der Erde. Frühe Schriften zur
Evolutionstheorie. Suhrkamp Studienbibliothek
13, Suhrkamp, Frankfurt a. M.
[7] Junker, T. und Hoßfeld, U. (2009): Die Entdeckung der Evolution. Eine revolutionäre Theorie und ihre Geschichte. 2. Aufl., Wissenschaftliche Buchgesellschaft Darmstadt.
[8] Lack, D. (1947): Darwin‘s Finches. Cambridge University Press (reissued in 1961 by
Harper, New York, with a new preface by Lack;
reissued in 1983 by Cambridge University Press
with an introduction and notes by Laurene M.
Ratcliffe and Peter T. Boag).
[9] Podos, J. (2001): Correlated evolution
of morphology and vocal signal structure in
Darwin‘s finches. Nature 409: 185–188.
[10] Sulloway, F. J. (1982 a): Darwin and his
finches: The evolution of a legend. Journal of the
History of Biology 15: 1–53.
[11] Sulloway, F. J. (1982 b): The Beagle collections of Darwin‘s finches (Geospizinae). Bulletin of the British Museum (Natural History)
Historical Series 43 (2): 49–94.
Anschriften der Verfasser
Abb. 6: Pärchen von Geospiza magnirostris 48
Zeichnung: G. Brehm
Prof. Dr. Uwe Hoßfeld, Arbeitsgruppe Biologiedidaktik, Biologisch-Pharmazeutische
­Fakultät, Friedrich-Schiller-Universität Jena,
Am Steiger 3, Bienenhaus, 07743 Jena, E-Mail:
[email protected], Web: http://www.
uni-jena.de/Uwe_Hossfeld.html
Dr. Gunnar Brehm, Institut für Spezielle Zoologie und Evolutionsbiologie mit Phyletischem
Museum, Erbertstr. 1, 07743 Jena, ­E-Mail:
­[email protected], Web: www.unijena.de/Dr_Gunnar_Brehm.html,
www.­phyletisches-museum.uni-jena.de/