Thema Nr. 9: Der Polymorphismus der Schnirkelschnecke (Cepaea

Thema Nr. 9: Der Polymorphismus der Schnirkelschnecke (Cepaea nemoralis)
Fragen:
1. Welche Phänotypen treten wo und in welchen Habitaten auf?
2. Wie erklärt sich das Vorhandensein so unterschiedlicher Typen am gleichen Ort?
relevante Seiten (u.a.):
Das meiste, das für den Vortrag gebraucht wird, finden Sie bereits im ersten Kapitel meines
70-seitigen Grundtextes „Buch-Kap 6_Polymorphismen“ auf S. 23 und 24.
Literatur:
 Jones,J.S. (2009). A key to everything. Lab Times 14-19.
Ref ID: 5840
Warum gibt es einen so verbreiteten stark ausgeprägten genetischen Polymorphismus?
Historisch wurde dies meist als neutral ohne funktionale Relevanz betrachtet.
Beispiel Cepaea: Es gibt in England 20 – 30 verschiedene Morphen in einer Population.
Wieso dominiert nicht ein einziger Typ, der am besten angepasst ist? Heute ist bekannt, dass
die treibende Kraft die Exposition zur Sonne ist. Cepaea-Schnecken sind Öko-Therme. Zu
viel Sonne bedeutet Tod, zu wenig bedeutet, dass sie sich nicht genügend bewegen können
und daher verhungern. Eine dunkelfarbige Schale absorbiert mehr Sonne als eine helle.
Experimente zeigen, dass sich die unterschiedlichen Genotypen ganz unterschiedlich lange in
der Sonne aufhalten. Das Ziel ist offenbar, dass viele Typen eine größere Vielfalt des Habitats
bewohnen können.
[Fragen:
1. Es scheint ausgeschlossen, dass alle Typen mit ihren unterschiedlichen Sonnenansprüchen
alle die exakt gleichen Überlebens- und Fortpflanzungschancen haben. Warum verdrängt der
eine Genotyp nicht den anderen?
2. Warum führt die unterschiedliche Einnischung nicht zur assortativen Paarung und damit
zur (sympatrischen) Artbildung?]
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Eine weitere Arbeit: diese Arbeit hier im Auszug und zusätzlich als Original vorhanden:
 Anton,C. and Bossdorf,O. (2009). Die geheimnisvolle Vielfalt der Bänderschnecken.
Biologie in unserer Zeit 39, 14-15:
Wenn an einem warmen Tag leichter Regen fällt, werden sie in Scharen aktiv:
Schwarzmündige Bänderschnecken (Cepaea nemoralis) gehen am liebsten auf Partner- oder
Nahrungssuche, wenn sie einen nassen Untergrund haben. Der Schleim, auf dem die
Schnecken gleiten, ist aufwändig zu produzieren und so ist es nicht verwunderlich, dass die
Schnecken diese Kosten gern umgehen und feuchte Untergründe nutzen. Sind die
Bedingungen ideal, kann man in Gärten, Parks oder Wäldern oft sehr viele Bänderschnecken
auf engstem Raum beobachten. Dabei fällt die große Vielfalt der Gehäuse auf. Die Schalen
können gelb, rot oder braun und durch bis zu fünf Bänder gemustert sein. Was sind die
Gründe für diese Vielfalt? Biologen erforschen seit Jahrzehnten, ob die Farb- und
Bänderungs-Varianten mit der Anpassung an verschiedene Lebensräume und Regionen
erklärt werden kann.
Variation ist eine Voraussetzung für Evolution. Nur wenn sich Individuen einer Art in
bestimmten Merkmalen unterscheiden, diese Unterschiede erblich sind und - je nach
Umweltbedingungen - zu unterschiedlichem Fortpflanzungserfolg führen, kann
Evolution durch natürliche Selektion stattfinden. Der Zusammenhang zwischen dem
Gehäusetyp von C. nemoralis und den auf dieses Merkmal gerichteten Selektions-Faktoren visuelle Selektion durch Fraßfeinde und klimatische Selektion - ist ein Musterbeispiel für
Ökologische Genetik.
Singdrosseln sind die Hauptfeinde der Bänderschnecke. Die britischen Ökologen Cain und
Sheppard vermuteten, dass die Bänderung des Schnecken-Gehäuses in verschiedenen
Lebensräumen einen mehr oder minder guten Tarneffekt hat. Um diese Hypothese zu
testen, machten sie sich eine Besonderheit im Verhalten der Singdrossel zu Nutze. Die Vögel
zerschlagen die Schalen der Schnecken an Steinen und suchen hierzu immer wieder die
gleichen Stellen auf. An diesen so genannten „Drosselschmieden" findet man dann die vielen
zerbrochenen Gehäuse der Schnecken. Cain und Sheppard verglichen die Häufigkeit der
Gehäusetypen an den Drosselschmieden mit der in den umliegenden Wiesen. Sie stellten fest,
dass an den Drosselschmieden der Anteil der gebänderten Gehäuse deutlich geringer war und
erklärten dies dadurch, dass Singdrosseln die gebänderten Schnecken in der Vegetation
schwerer entdecken können als die ungebänderten.
Ob C. nemoralis Bänder trägt oder nicht, könnte aus einem zweiten Grund über ihr Schicksal
entscheiden: Dunkle Gehäuse absorbieren die Wärmestrahlung, gelbe Gehäuse reflektieren sie
stärker. Die Farbe der Gehäuse beeinflusst die Temperatur der darin lebenden Schnecke und
somit zum Beispiel, wann sie in den kühlen Morgenstunden aktiv wird. Eine Schnecke mit
dunklen Bändern, die mittags an einem Südhang kriecht, riskiert den Hitzetod.
Bänderschnecken mit dunklen Schalen sind daher vor allem in Wäldern und an anderen
schattigen Standorten zu finden.
Cepaea nemoralis hat ein großes Verbreitungsgebiet, das sich von Norwegen bis nach Spanien
erstreckt und von der Küste bis in die Alpen Höhenunterschiede von 1200 Metern abdeckt.
Man findet C. nemoralis in so unterschiedlichen Lebensräumen wie Dünen, Wiesen oder
Wäldern. Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Vielfalt der Lebensräume und der
innerartlichen Vielfalt von C. nemoralis? Bis heute haben Wissenschaftler keine schlüssige
Antwort auf diese Frage. Zwar konnte in einzelnen Populationen der Einfluss von visueller
und klimatischer Selektion auf die Zusammensetzung der Gehäusetypen gezeigt werden.
Betrachtet man jedoch die Vielfalt der Bänderschnecken auf einer größeren Skala, dann ergibt
sich ein komplexeres Bild. So dominiert zum Beispiel in manchen Regionen ohne
erkennbaren Grund eine bestimmte Gehäuse-Variante. Um diese und andere
biogeografische Rätsel zu lösen, und um den Einfluss der Klimaerwärmung auf die
Bänderschnecken zu verstehen, haben Evolutionsbiologen aus ganz Europa nun das Projekt
„Evolution Megalab" gestartet, an dem alle Natur-Interessierten teilnehmen können (siehe
Kasten).