Wie die Supermodels der Modewelt nicht den durchschnittlichen Homo sapiens repräsentieren, so repräsentieren auch einige „Supermodel-Organismen“ nicht ihre nächsten Verwandten oder sogar ihre eigene Art. Außerdem haben einige dieser Supermodel-Organismen nie in freier Wildbahn gelebt. Die Kulturpflanze Mais ist ein solches Beispiel, und die Umwandlung des Wildgrases Teosinte in Mais vor etwa 7-10.000 Jahren ist vielleicht das erste Beispiel einer biotechnologischen Innovation durch den Menschen. Die Domestizierung der Hefe S. cerevisiae zum Brauen und Backen erfolgte etwa zur gleichen Zeit. Auch die Hausmaus und der Fadenwurm C. elegans haben eine lange gemeinsame Evolutionsgeschichte mit dem Menschen. Sie wurden zu Mitbewohnern des Menschen, als unsere Häuser und Obstgärten zu ihrem Lebensraum wurden, aber sie verdanken ihre Existenz nicht dem Menschen. Die Beziehung anderer Modellorganismen zum Menschen ist jüngeren Datums. So hat der Mensch zum Beispiel den marinen Modellorganismus Ciona intestinalis – ein Organismus, der für Evolutionsbiologen von zunehmendem Interesse ist, weil er einen Schlüsselpunkt in der Evolution der Chordaten darstellt – mit Schiffen über die Weltmeere transportiert.
In vielen Fällen unterscheiden sich Modellorganismen von ihren engsten Nicht-Modellverwandten durch besondere Eigenschaften, die ihre Domestizierung und Anpassung an die Laborumgebung erleichtert haben, und im Laufe der Zeit hat dieser Prozess die Unterschiede zwischen Modellorganismen und ihren wilden Verwandten noch verstärkt. Einige Modellorganismen, wie z. B. C. intestinalis, wurden jedoch (noch) nicht an die Zucht im Labor angepasst. Dies bringt zwar gewisse Herausforderungen mit sich (Daten, die aus lokal gesammelten Exemplaren gewonnen wurden, können sich beispielsweise erheblich von denen unterscheiden, die in Gemeinschaftsdatenbanken gespeichert sind), bietet aber auch die Möglichkeit, wichtige evolutionäre Prozesse wie Anpassung und Variation zu untersuchen.
Wissenschaftler wissen viel über so unterschiedliche Modellorganismen wie Arabidopsis thaliana und den Zebrafisch, aber es gibt noch viel über ihr Leben und ihre Biologie in der freien Natur zu lernen, Dazu gehören die Art und Weise, wie ihr Verhalten vom Lebensraum geprägt wird, ihre Räuber-Beute-Beziehungen, ihre Fähigkeit, sich an unterschiedliche Umweltbedingungen anzupassen, und die genetische Grundlage für diese Anpassungsfähigkeit.
ILLUSTRATION: www.claudiastocker.com.
https://doi.org/10.7554/eLife.06956.002
Wie in diesen Artikeln hervorgehoben wird, haben viele Modellorganismen einen Boom-and-Bust-Lebensstil: C. elegans und D. melanogaster zum Beispiel besiedeln beide verrottende Nahrungsquellen in der Natur und vermehren sich schnell, wenn Nahrung verfügbar ist. Infolgedessen haben sie schnelle Lebenszyklen, wenn Nahrung im Überfluss vorhanden ist, was zu kurzen Generationszeiten führt, was ein ideales Merkmal für die Untersuchung vererbbarer Merkmale und die Erzeugung experimenteller Populationen ist. In der freien Natur ist A. thaliana sehr erfolgreich bei der schnellen Vermehrung in schlechten Lebensräumen, wenn die Umweltbedingungen gut sind. Die daraus resultierende kurze Generationszeit in Verbindung mit ihrer Fähigkeit zur Selbstbefruchtung und ihrem kleinen, kondensierten Genom machen sie zu einer idealen Pflanze für Forschungszwecke.
Die Selektion auf diese sehr beliebten, schnell zyklischen Merkmale hat jedoch Folgen. Das bedeutet, dass einige unserer bevorzugten Modelle dazu neigen, „ökologische Entfesselungskünstler“ zu sein, die dem Selektionsdruck durch Fressfeinde, die Umwelt und Konkurrenten eher ausweichen als sich ihm zu stellen – einem Druck, dem länger lebende, langsamer wachsende Arten durch Anpassung begegnen müssen. Leider hat die Fähigkeit einiger Modellorganismen, dem Selektionsdruck zu entgehen, die Eigenschaften, die in diesen Systemen untersucht werden können, stark eingeschränkt, was bedeutet, dass Ökologen und Evolutionsbiologen oft nicht in der Lage sind, die Eigenschaften zu untersuchen, an denen sie am meisten interessiert sind. Die Ackerschmalwand beispielsweise hat ein wunderbar einfaches Wurzelsystem, das sich ideal für die Darstellung von Entwicklungsprozessen eignet, aber ihr fehlt die strukturelle Komplexität, die für Pflanzen mit nichtruderaler Lebensweise wichtig sein dürfte. Außerdem ist Arabidopsis nicht mit Mykorrhizapilzen verbunden, einer symbiotischen Verbindung, die für die meisten Landpflanzen von großer Bedeutung ist und auch in der Landwirtschaft eine wichtige Rolle spielt. Und als erfolgreicher Selbstdünger sind ihre Blüten auch für Bestäuber und damit für die Biologen, die sie erforschen, von geringem Interesse.