Warum gibt es eigentlich in einer Tiergruppe oft viele verschiedene Typen von Männchen? Mit Blick auf die Evolutionstheorie sollte sich doch im Laufe der Zeit nur der „Beste“ durchgesetzt haben. Ein Team der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) hat sich jetzt auf die Suche nach einer Antwort auf diese Frage gemacht. Daran beteiligt waren auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) Heidelberg und der Universität Halle-Wittenberg. Das Ergebnis: Das sogenannte „Mate Copying“ – also das simple Kopieren der Partnerwahl anderer Exemplare – spielt dabei eine wesentliche Rolle.
Verantwortlich für diese Studie waren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Lehrstuhl for Computational and Theoretical Biology (CCTB) der Universität Würzburg. Unter der Leitung von Chaitanya Gokhale, Professor für Theoretische Evolutionsbiologie, hat Srishti Patil (DKFZ) dafür neue mathematische Modelle entwickelt, die den bisherigen theoretischen Rahmen entscheidend erweitern. Auf der Grundlage der empirischen Arbeit von Dr. Sabine Nöbel aus Halle haben sie gemeinsam die Ergebnisse ihrer Studie in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht.
Partnerwahl: Individuelle Entscheidung oder Orientierung am Trend
„In der klassischen Evolutionsbiologie gilt seit langem das Dogma, dass Individuen eine angeborene Präferenz bei der Partnerwahl haben. Demnach nutzt jedes Lebewesen private Informationen, um den biologisch am besten geeigneten Partner zu finden. Beispiele für solche Informationen sind die eigenen Sinneseindrücke, Erfahrungen oder genetischen Instinkte“, erklärt Chaitanya Gokhale den Hintergrund der Studie.
Doch die moderne Forschung vollzieht einen Paradigmenwechsel: Demnach verlassen sich viele Tiere stattdessen auf soziale Informationen. Sie beobachten die Wahl ihrer Artgenossen und kopieren deren Entscheidung. Dieses „Mate Copying“ ist ein machtvoller Mechanismus der Vererbung.
„Man kann diesen Prozess mit der Wahl eines Restaurants vergleichen: Anstatt die Speisekarte, also eine private Information, im Detail zu prüfen, setzt man sich bevorzugt dorthin, wo bereits viele Gäste sitzen. Man nutzt also eine soziale Information“, erklärt Gokhale. In der Natur ist dieses Verhalten weit verbreitet. Es findet sich bei Wirbeltieren wie Vögeln und Fischen, aber auch bei Wirbellosen wie der Fruchtfliege Drosophila melanogaster.
Die Rolle des sozialen Lernens
Während die unabhängige Partnerwahl meist darauf abzielt, die genetische Qualität des Nachwuchses zu maximieren, führt das Kopieren dazu, dass individuelle Entscheidungen von kollektiven Trends abhängen. Dies wirft eine entscheidende Frage auf: Wie beeinflusst dieses soziale Lernen die langfristige Vielfalt einer gesamten Population?
Da sich evolutionäre Prozesse über Zeiträume erstrecken, die sich experimentell kaum beobachten lassen, nutzen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mathematische Modelle, um solche Fragen zu klären. Während die bisherigen Modelle sich meist auf die Wahl zwischen zwei Optionen beschränken, bietet das neue Modell der Würzburger Forschungsgruppe eine größere Auswahl. Es kann komplexe Systeme mit einer beliebigen Anzahl verschiedener Typen, sogenannter Morphs, simulieren – eine Voraussetzung, um die Realität in der Natur abzubilden.
Die Analyse der Forschenden zeigt, dass bei der Partnerwahl die Art des Kopierens über das Schicksal des phänotypischen Polymorphismus – also der dauerhaften Vielgestaltigkeit innerhalb einer Art – entscheidet. Zur Auswahl stehen zwei gegensätzliche Varianten:
- Konformität: Hierbei folgt die Mehrheit dem Trend. Das Modell zeigt, dass dies paradoxerweise zur Fixierung von Merkmalen führen kann, die eine geringere biologische Qualität aufweisen. Ein seltener, eigentlich fitterer Typ hat dann kaum eine Chance, sich gegen den etablierten sozialen Trend durchzusetzen.
- Antikonformität: Wenn Individuen gezielt die Minderheit kopieren, bleibt die Vielfalt in der Population stabil.
Darüber hinaus ermöglicht das neue Modell die Identifikation der „kritischen Kopierwahrscheinlichkeit“. Dieser Schwellenwert markiert den Punkt, an dem soziale Information die natürliche Selektion überlagert. So zeigen der empirische Hintergrund und die Berechnungen des Forschungsteams beispielsweise für drei verschiedene Morphs einen Schwellenwert von ca. 38 Prozent. Das bedeutet: Wenn sich rund 40 Prozent der Population bei der Partnerwahl am Vorbild anderer Individuen orientieren, kann ein biologisch minderwertiger Typ plötzlich die Gruppe dominieren.
Zudem belegen die Forschenden, dass Vielfalt besonders dann stabil bleibt, wenn sich die Kopierwahrscheinlichkeit an die Umwelt anpasst. Es entsteht eine Rückkopplungsschleife: „Wenn die Entscheidung für einen häufigen Männchen-Typ für Weibchen mit Kosten verbunden ist – etwa, weil dieser Typ biologisch unterlegen ist –, sollte die Kopierwahrscheinlichkeit abnehmen“, sagt Gokhale. Dieses dynamische Gleichgewicht verhindert, dass soziale Informationen die natürliche Selektion vollständig ausschalten, und schützt so den Polymorphismus.
Was wir aus der Modellierung lernen
Mit ihrem Modell liefert das Würzburger Forschungsteam einen wichtigen Erklärungsansatz für das sogenannte „Lek-Paradox“. In Lek-Paarungssystemen, in denen Männchen auf Balzplätzen gemeinsam um Weibchen werben, müsste die starke Selektion theoretisch dazu führen, dass alle Männchen irgendwann identisch aussehen. Dass sie dennoch so vielfältig bleiben, lässt sich nun mathematisch durch das Wechselspiel von privater Information und konformistischem beziehungsweise antikonformistischem Kopieren begründen.
Diese Erkenntnisse sind für die Naturschutz-Biologie von großem Wert. Sie ermöglichen genauere Vorhersagen darüber, ob eine gefährdete Art aufgrund „gesellschaftlicher Trends“ ihre phänotypische Vielfalt verlieren wird oder ob soziales Lernen dazu beitragen kann, dass sich günstige neue Merkmale schnell innerhalb einer Population verbreiten.
Die Studie unterstreicht zudem, dass Evolution nicht allein durch Gene bestimmt wird. Sie wird auch durch die Art und Weise geformt, wie Informationen innerhalb einer Gemeinschaft fließen und verarbeitet werden. Die mathematische Modellierung schlägt hier die Brücke zwischen theoretischer Biologie und beobachtbarer Natur.
Originalpublikation
Phenotypic polymorphism via mate copying. Srishti Patil, Sabine Nöbel, and Chaitanya S. Gokhale. PNAS, February 2026. https://doi.org/10.1073/pnas.2510849123
Kontakt
Prof. Dr. Chaitanya Gokhale, Lehrstuhl Computational and Theoretical Biology (CCTB), T +49 931 31-84126, chaitanya.gokhale@uni-wuerzburg.de