Warum kein Individuum dem anderen gleicht

Eine neue Studie des Sonderforschungsbereiches NC³ der Universitäten Bielefeld und Münster liefert entscheidende Erkenntnisse darüber, warum sich Tiere unterschiedlich verhalten und welche Konsequenzen dies für die Natur hat. Das 16-köpfige Forschungsteam schlägt vor, dass individuelle Unterschiede eng mit epigenetischen Prozessen verknüpft sind – also mit chemischen Markierungen auf der DNA, die steuern, welche Gene aktiviert werden. Dabei legt die Untersuchung eine neuartige wechselseitige Beziehung nahe: Epigenetische Veränderungen beeinflussen, wie Individuen ihre Umwelt nutzen, während die durch diese Entscheidungen veränderte Umwelt wiederum neue epigenetische Muster erzeugen kann.

Indem die Forschenden genetische, epigenetische und sichtbare Unterschiede gemeinsam berücksichtigen, erweitern sie das grundlegende Verständnis darüber, wie Vielfalt in natürlichen Populationen entsteht und erhalten bleibt. Dieser Ansatz verbindet Individualität, Umweltanpassung, Genetik, Ökologie und Evolution auf eine bisher einzigartige Weise. „Mit unserer Studie schlagen wir vor, dass Individualität und epigenetische Variation sich gegenseitig beeinflussen“, erklärt einer der Hauptautoren, Dr. Denis Meuthen, Evolutionsbiologe an der Universität Bielefeld. „Diese Bidirektionalität – also die wechselseitige Wirkung – hilft uns, ökologische und evolutionäre Prozesse besser zu verstehen.“

Epigenetik als Schlüsselmechanismus

Im Zentrum der Untersuchung steht die Epigenetik, worunter man chemische Veränderungen an der DNA versteht, bei denen kleine Moleküle an das Erbgut binden. Diese Prozesse verändern zwar nicht die genetische Sequenz selbst, steuern jedoch entscheidend, wie häufig ein Gen in Proteine übersetzt wird, welche wiederum die sichtbaren Merkmale und Eigenschaften eines Organismus prägen. Auf diese Weise kann ein und derselbe genetische Bauplan – der sogenannte Genotyp – unterschiedliche Erscheinungsbilder oder Phänotypen hervorbringen. Die Forschenden schlagen vor, dass genau diese epigenetischen Mechanismen maßgeblich beeinflussen, wie Tiere ihre individuelle ökologische Nische ausprägen. Eine solche Nische entsteht aus der Interaktion zwischen einem Individuum und seiner Umwelt und beschreibt die spezifischen Bedingungen, unter denen ein Individuum überleben und sich erfolgreich reproduzieren kann.

Wechselspiel zwischen Umwelt und Molekülen

Die Forschenden differenzieren dabei zwischen epigenetischen Veränderungen, die durch äußere Umweltfaktoren angestoßen werden, und solchen, die unabhängig davon entstehen – etwa durch genetische Determination oder spontane Prozesse. All diese Formen tragen auf unterschiedliche Weise zur Ausprägung individueller Merkmale bei. Ein besonders zentraler Gedanke der Studie ist die wechselseitige Beeinflussung: Nicht nur steuern epigenetische Prozesse das Verhalten und somit die genutzte Umwelt eines Individuums, sondern umgekehrt kann die durch individuelle Entscheidungen veränderte Umwelt auch neue epigenetische Muster hervorbringen. Wenn Individuen beispielsweise einen neuen Lebensraum besiedeln oder durch Aktivitäten wie den Nestbau ihre Umgebung aktiv umgestalten, wirkt sich dies direkt auf das Epigenom – die Gesamtheit aller epigenetischen Markierungen – aus. Da sich diese Effekte selbst ohne direkte Vererbung über die Keimbahn in den Nachkommen manifestieren können, bleibt das Epigenom über Generationen hinweg dynamisch.

Ein neuer Blick auf die evolutionäre Anpassungsfähigkeit

Diese Prozesse haben weitreichende Folgen, da sie die natürliche Selektion abpuffern und somit die epigenetische Vielfalt innerhalb von Populationen sowohl erzeugen als auch erhalten können. Für das Verständnis ökologischer und evolutionärer Abläufe bedeutet dies einen grundlegenden Perspektivwechsel: Anstatt genetische oder phänotypische Unterschiede isoliert zu betrachten, sollten Forschende genetische, epigenetische und beobachtbare Merkmale derselben Individuen gemeinsam analysieren. Ein solches Konzept hilft dabei, den Zusammenhang zwischen Umweltveränderungen und Individualisierung zu erklären. In Zeiten von Klimawandel und Biodiversitätsverlust liefert dieser Ansatz somit wichtige Grundlagen, um die Anpassungsfähigkeit und Widerstandskraft natürlicher Populationen fundierter einzuschätzen.

Vernetzte Forschung zur Individualisierung

Die vorliegende Studie ist fest in der Forschungslandschaft zur Individualisierung in sich wandelnden Umwelten verankert und leistet einen wesentlichen Beitrag zur Arbeit des Joint Institute for Individualisation in a Changing Environment (JICE) sowie des Sonderforschungsbereiches NC³ (SFB-TRR 212). An der Universität Bielefeld werden diese wissenschaftlichen Bestrebungen zudem im spezifischen Fokusbereich InChangE gebündelt, um die Mechanismen der individuellen Anpassung unter sich verändernden Umweltbedingungen fachübergreifend zu untersuchen.

Einschätzung von Dr. Denis Meuthen zum Thema:

„Für mich ist das Besondere an dieser Arbeit, dass wir Individualität nicht mehr nur als Ergebnis genetischer Unterschiede betrachten, sondern als dynamischen Prozess zwischen Organismus und Umwelt. Ich bin überzeugt, dass wir damit eine wichtige Grundlage schaffen, um ökologische und evolutionäre Prozesse realitätsnäher und integrativer zu denken.“

Quelle

Universität Bielefeld (03/2026)