Verschmutzung lässt Schwertträgerfische in der Huasteca, Mexiko, zu Hybriden werden

In den Flüssen Mexikos leben zwei kleine Fischarten, die seit vielen Generationen nebeneinander existieren – doch inzwischen beginnen ihre Grenzen zu verschwimmen.

Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass Verschmutzung ihre Fähigkeit durcheinanderbringt, sich gegenseitig zuverlässig zu unterscheiden. Ausgerechnet die Partnerwahl hatte ihre Identitäten bislang getrennt gehalten.

Dort, wo das Wasser am stärksten belastet ist, sind die beiden Arten inzwischen nahezu zu einer einzigen Hybridpopulation zusammengeflossen.

Geleitet wurde die Studie von Forschenden der Stanford University. Untersucht wurden Flüsse in der Huasteca-Region in Mexiko, nördlich von Mexiko-Stadt.

Das Team verfolgte, wie Abwässer und Schadstoffe flussabwärts hinter einer Kleinstadt die Biologie und das Verhalten zweier eng verwandter Fische veränderten.

Wenn Arten beginnen zu verschmelzen

Im Mittelpunkt stehen der Hochland-Schwertträger Xiphophorus malinche und der Schafkopf-Schwertträger Xiphophorus birchmanni.

Beide Arten sind winzig – etwa 5 Zentimeter lang – und normalerweise auf den ersten Blick auseinanderzuhalten. Nur der Hochland-Schwertträger trägt den spitzen „Schwert“-Fortsatz am Schwanz, auf den sein Name anspielt, während der Schafkopf-Schwertträger eine segelartige Rückenflosse besitzt.

„Diese Forschung macht deutlich, dass sehr jüngste Veränderungen in der Umwelt offenbar wirklich dramatische genetische und evolutionäre Veränderungen in diesen Fischgruppen auslösen“, sagte die leitende Autorin Molly Schumer, außerordentliche Professorin für Biologie an der Stanford University.

„Das passiert wahrscheinlich sehr breit über viele Arten und Ökosysteme hinweg.“

Gerade dieser weiter gefasste Befund wirkt beunruhigend: Die Ergebnisse werden nicht als kuriose Besonderheit eines einzelnen Flusssystems dargestellt. Vielmehr könnten sie andeuten, wie Verschmutzung andernorts – oft unbemerkt – Artgrenzen aufweicht.

Verschmutzung entlang der Flüsse nachverfolgen

Um nachzuvollziehen, was vor sich ging, entnahmen die Forschenden Wasser- und Fischproben an mindestens 10 Standorten in vier Flüssen der Region. Das Gebiet umfasst eine Mischung aus unberührter Natur, Viehweiden und landwirtschaftlichen Flächen.

Einer der vier Flüsse durchquert eine Stadt mit rund 3.000 Einwohnern – dort traten die Unterschiede am deutlichsten hervor.

Flussabwärts der Ortschaft war das gesammelte Wasser sichtbar trüber als oberhalb. Zudem enthielt es höhere Konzentrationen von Nitrat, Phosphat und Schwermetallen, darunter Kupfer, Blei und Cadmium.

In den anderen drei Flüssen, denen ein vergleichbarer städtischer Einfluss fehlte, zeigte sich dieses Muster der Kontamination nicht.

Dadurch ergab sich für das Team eine Art natürliches Experiment: dieselben beiden Fischarten in derselben Großregion – aber eine Population, die in deutlich schmutzigerem Wasser schwimmt.

Schwertträgerfische mit geschädigtem Geruchssinn

Die körperlichen Auswirkungen auf die Fische flussabwärts waren auffällig. Weibliche Schwertträger dort wiesen keine Riechzilien mehr auf – jene feinen, haarähnlichen Strukturen in der Nase, die für die Geruchswahrnehmung entscheidend sind.

Gleichzeitig fanden sich in ihren Nasen mehr schleimproduzierende Zellen. Das machte sie faktisch „verstopft“, ähnlich wie bei einem Menschen, der sich durch eine starke Erkältung kämpft.

Das ist besonders relevant, weil Geruch als der wichtigste Sinn gilt, mit dem diese Fische einen passenden Partner erkennen.

Eine genetische Analyse von Embryonen aus der flussabwärts lebenden Population stützte, was die sichtbaren Schäden nahelegten: Viele Nachkommen lagen genetisch ungefähr auf halber Strecke zwischen den beiden Arten. Das deutet darauf hin, dass Weibchen dort Partner nicht mehr verlässlich aus der eigenen Art auswählten.

Zusammenhang zwischen Verschmutzung und Hybriden

Ben Moran, Erstautor der Studie und früherer Doktorand in Schumers Labor, wählte bei der Einordnung des Zusammenhangs bewusst vorsichtige Worte.

„Wir haben keine rauchende Pistole, aber sehr gute Indizien dafür, dass Hybridisierung bei diesen Fischen einen Verlust an Biodiversität verursacht“, sagte Moran. „Und das hängt wahrscheinlich damit zusammen, wie Menschen die Umwelt beeinflussen.“

Die Argumentation entsteht hier eher durch Konsistenz als durch einen einzelnen, endgültigen Beweis: In saubereren Flüssen blieben die Schwertträger-Arten klar getrennt, während der belastete Fluss Fische mit geschädigtem Geruchssystem und weitreichender Hybridisierung enthielt. Der Verlust des Geruchssinns liefert dabei einen plausiblen biologischen Mechanismus, der beides verbindet.

Frühere Arbeiten aus Schumers Labor hatten zudem bereits gezeigt, dass die Hybridisierung zwischen diesen beiden Arten echte Nachteile mit sich bringen kann: Bei einigen Nachkommen löst sie ein Melanom oder eine tödliche Stoffwechselstörung aus.

Zwei Schwertträger-Arten werden zu einer

Diese Studie beschreibt zwar nur den aktuellen Zustand in einer Handvoll Flüsse, doch die möglichen Konsequenzen reichen weit über diese Gewässer hinaus.

„Eine Sorge ist die Verschlechterung der Gesundheit der Population“, sagte Schumer. „Aber aus Sicht des Naturschutzes könnte Hybridisierung in eine Art Art-Zusammenbruch münden: Es gab zwei Arten, aber irgendwann gibt es nur noch eine und Vielfalt geht verloren.“

Das ist eine Form von Biodiversitätsverlust, die viele Menschen so nicht vor Augen haben.

Denn Vielfalt kann verschwinden, ohne dass eine Art vollständig ausstirbt. Zwei Arten können sich zu einer einzigen verwischen – still und ohne spektakuläres Massensterben. Eine ähnliche schleichende Erosion ist möglich, wenn Verschmutzung ihre Fähigkeit stört, einander über Geruch zu erkennen.