Frankfurt am Main – In einer im Fachjournal «Nature» veröffentlichten Studie zeigen 137 Forschende aus 64 Ländern, dass Fledermäuse sehr wahrscheinlich vor etwa 65 Millionen Jahren in Europa entstanden sind. Hierfür wurden genomische und fossile Daten von 103 heute lebenden sowie 44 ausgestorbenen Fledermausarten kombiniert. Die Studie legt nahe, dass sich sowohl die Fähigkeit zum aktiven Flug als auch die Echoortung bereits früh in der Evolution der Fledermäuse entwickelten. Die bislang umfassendste Untersuchung der fliegenden Säugetiere schafft damit eine wichtige Grundlage, um die genetischen Mechanismen hinter der außergewöhnlichen Langlebigkeit und Krankheitsresistenz von Fledermäusen zu erforschen.
Fledermäuse sind unter den Säugetieren einzigartig. Im Laufe ihrer Evolution haben sie sowohl einen aktiven Flug als auch eine Echoortung mit Lauten aus dem Kehlkopf entwickelt. Gleichzeitig verfügen sie über eine bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit gegenüber Krankheiten, bleiben ungewöhnlich lange gesund und können acht- bis zehnmal länger leben, als aufgrund ihrer Körpergrösse zu erwarten wäre. «Wie diese aussergewöhnlichen Eigenschaften entstanden sind und wann, wo und auf welche Weise sich die heute rund 1500 Fledermausarten im Laufe ihrer Evolution entwickelt haben, war bislang in vielen Punkten ungeklärt“» erzählt Prof. Dr. Michael Hiller, einer der Senior-Autoren der neuen Studie vom Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt.
Umfassendste Untersuchung zu Fledermäusen
Um diesen und weiteren Fragen auf den Grund zu gehen, hat Hiller gemeinsam mit der Erstautorin und ehemaligen Senckenberg-Wissenschaftlerin Dr. Ariadna E. Morales sowie weiteren 135 Forschenden im Rahmen des Bat1K-Konsortiums die bislang umfassendste Untersuchung zu Fledermäusen durchgeführt. Das internationale Forschungsteam stellte die bislang grösste Sammlung hochwertiger Fledermausgenome zusammen, die 103 Arten umfasst und jede der derzeit beschriebenen 21 Fledermausfamilien repräsentiert. «Wir haben modernste DNA-Sequenzierung mit leistungsstarken computergestützten Methoden kombiniert. Dadurch konnten wir für 42 Fledermausarten erstmals ihre Genome sequenzieren und zusammensetzen, die genetischen Baupläne aller untersuchten Arten miteinander vergleichen und die darin enthaltenen Gene identifizieren», sagt Hiller.
«Diese Daten haben wir anschliessend mit den Merkmalen von 44 fossilen Fledermausarten aus aller Welt zusammengeführt. So konnten wir die Evolutionsgeschichte der Fledermäuse – der einzigen Säugetiere, die aktiv fliegen können – so detailliert wie nie zuvor rekonstruieren», fügt Prof. Liliana M. Dávalos, Senior-Autorin von der Stony Brook University in New York, hinzu.
Die Ergebnisse sind überraschend: Mithilfe moderner statistischer Verfahren zur Rekonstruktion von Stammbäumen und der zeitlichen Entwicklung von Arten konnten die Forschenden zeigen, dass die ersten Fledermäuse vermutlich im frühen Paläozän, etwa vor 65 Millionen Jahren, in Europa entstanden sind. «Damit widersprechen unsere Analysen früheren Annahmen, nach denen der Ursprung der Fledermäuse eher in Afrika, Asien oder Nordamerika gelegen haben sollte», erklärt Prof. Emma Teeling vom University College Dublin, Mitbegründerin und Co-Direktorin von Bat1K sowie Seniorautorin der Studie. «Wir gehen davon aus, dass sich die frühen Vorfahren der Fledermäuse von Europa nach Afrika ausbreiteten und dort einen Europa-Afrika-Knotenpunkt bildeten. Von diesem aus eroberten sie im Laufe ihrer weiteren Evolution nach und nach auch Asien, Süd- und Nordamerika und Australien.»
Echoortung dürfte vor der Diversifizierung der modernen Fledermäuse exisitiert haben
Die fossilen Funde liefern zudem wichtige Hinweise auf ein weiteres seit langem bestehendes Rätsel: wann Fledermäuse erstmals ihre Echoortung entwickelten. Fledermäuse nutzen diese, indem sie hochfrequente Rufe ausstossen und anhand der zurückkehrenden Echos erkennen, wo sich Beute, Hindernisse oder andere Tiere befinden. «Unsere Einordnung der fossilen Fledermaus Vielasia in den ältesten Zweig des Fledermaus-Stammbaums deutet darauf hin, dass die Echoortung bereits vor der Diversifizierung der modernen Fledermäuse existierte. Der Befund legt nahe, dass zwei der charakteristischen Merkmale der Fledermausbiologie – die Echoortung und der aktive Flug – bereits nahe dem Ursprung der Gruppe selbst entstanden sind, was den aussergewöhnlichen evolutionären Erfolg der Fledermäuse in den folgenden 65 Millionen Jahren miterklärt», erläutert Erstautorin Morales.
Die Forschenden zeichnen in ihrer Studie den Evolutionsbaum der Fledermäuse neu und klären damit langjährige Fragen zu ihrer Verwandtschaft. Die Grundlage der Analyse basiert dabei auf Proben aus aller Welt – darunter seltene und aussergewöhnliche Arten wie die nur etwa 30 Millimeter grosse Schweinsnasenfledermaus (Craseonycteris thonglongyai), die Madagassische Haftscheibenfledermaus (Myzopoda aurita) und die auf dem Waldboden «laufende» kleine Neuseelandfledermaus (Mystacina tuberculata). Zudem gelang es dem Team, das Genom des Fledermausvorfahren zu rekonstruieren und damit zu zeigen, wie das erste Genom eines flugfähigen Säugetiers ausgesehen haben dürfte.
«Fledermäuse überraschen uns immer wieder aufs Neue. Ihre Evolution gleicht einem einzigartigen Experiment der Natur. Viele Fledermausarten sind bemerkenswert widerstandsfähig gegenüber Krankheiten und erreichen für ihre Körpergrösse ein aussergewöhnlich hohes Lebensalter. Die im Rahmen der internationalen Bat1K-Initiative über Jahre hinweg entstandene Genomressource gibt uns nun erstmals einen soliden evolutionären Rahmen, um die Gene zu untersuchen, die hinter diesen außergewöhnlichen Eigenschaften stehen. Damit eröffnet sie nicht nur neue Einblicke in die faszinierende Biologie und Evolution der Fledermäuse, sondern könnte langfristig auch die Forschung zu menschlichen Alterungsprozessen, Immunität und Krankheitsresistenz bereichern“, so Hiller abschliessend. (pd/mc/pg)