Sie lesen und hören es die ganze Zeit — „dies ist eine alte, Millionen Jahre alte Spezies“ oder „Dieses Tier gibt es schon seit Hunderttausenden von Jahren.“ Aber woher wissen Wissenschaftler wirklich, wie alt diese Arten sind? Es ist nicht so, dass sie eine Zeitmaschine benutzen können, um zu sehen — zumindest noch nicht. Aber die molekulare Uhr kann helfen, einige Schätzungen zu machen.

Es ist keine Magie. Es ist nicht einmal eine zufällige Vermutung. Es ist eigentlich nur ein grundlegendes mathematisches Problem. Wissenschaftler machen ein paar Messungen und stecken die Zahlen in eine Gleichung, um eine Schätzung des Alters einer Art zu erhalten. Diese Technik wird molekulare Uhr genannt und wurde 1962 von den Wissenschaftlern Linus Pauling und Emile Zuckerkandl erfunden.

Wie funktioniert die molekulare Uhr?

Die Messung des Alters einer Art mit der molekularen Uhrtechnik erfordert nur zwei einfache Dinge: eine Schätzung der Anzahl genetischer Mutationen zwischen einer Art und ihrem nächsten Verwandten und der durchschnittlichen genetischen Mutationsrate (d.h., wie viele Mutationen in einer Population in einem bestimmten Zeitrahmen auftreten, z. B. 5 Mutationen pro Jahr).

Um zu zeigen, wie das funktioniert, nehmen wir ein einfaches hypothetisches Beispiel. Stellen wir uns vor, wir wären Taxonomen — Biologen, die untersuchen, wie Organismen miteinander verwandt sind. Wir haben die Aufgabe herauszufinden, wie verschiedene Truthähne miteinander verwandt sind, und es gibt zwei Arten — den Ocellated Turkey (Meleagris ocellata) und den Wild Turkey (Meleagris gallopavo).Nehmen wir an, wir analysieren die DNA der beiden Arten und stellen fest, dass es 5.000 Mutationen gibt, die sich zwischen ihnen unterscheiden. Wir kennen auch die Mutationsrate: Die Art wird alle eine Million Jahre 1.000 neue Mutationen zeigen, oder 0,001 Mutation / Jahr. Wenn wir die Anzahl der Mutationen durch die Mutationsrate teilen (5.000 Mutationen ÷ 0,001 Mutation / Jahr), stellen wir fest, dass diese beiden Putenarten etwa 5 Millionen Jahre alt sind. Ta da!

Dieser Ansatz ist jedoch nicht ohne Einschränkungen. Sie müssen davon ausgehen, dass die Gene mit der gleichen Geschwindigkeit mutieren. Wenn die Gene Perioden durchlaufen, in denen sie sich sehr schnell ändern und sich dann überhaupt nicht ändern, dann ist es, als hätte man einen Maßstab mit zufälligen Zecken. Sie können damit keine Entfernung (oder Zeit) mehr messen.

Aufgrund dieser Einschränkung (und anderer) gibt es tatsächlich eine Menge Wissenschaft und Mathematik, die hinter den Kulissen vieler dieser Berechnungen vor sich geht. Aber im Wesentlichen misst es nur den Lauf der Zeit, indem es die Mutationsrate als Maßstab verwendet.

Wie nutzen Wissenschaftler die molekulare Uhr?

Die molekulare Uhr misst grundsätzlich die Zeit, seit zwei Arten voneinander abgewichen sind. Offensichtlich wäre dies eine wirklich nützliche Information für jemanden, der einen Stammbaum für verwandte Arten zusammenstellt (phylogenetischer Baum genannt), aber Wissenschaftler können diese Informationen für mehr als nur die Planung wirklich epischer Familientreffen verwenden.

Phylogenetische Bäume helfen uns, die Welt zu verstehen. Wir können sehen, welche Arten wie eng miteinander verwandt sind, und wir können diese Informationen für Erhaltungsmaßnahmen verwenden. Zum Beispiel haben einige Wissenschaftler vorgeschlagen, Wollmammuts (Mammuthus primigenius) mit Hilfe von Elefanten zurückzubringen. Indische Elefanten (Elephas maximus) sind die dem Wollmammut am nächsten gelegenen lebenden Arten, die sich vor etwa 7 Millionen Jahren voneinander getrennt haben. Durch die Verwendung ähnlicher, nicht gefährdeter Arten in Naturschutzbemühungen für Dinge wie die Aufzucht von Nachkommen werden die Erfolgschancen erheblich erhöht.

Ob Sie es glauben oder nicht, molekulare Uhren sind auch in der Forensik und Epidemiologie nützlich! Wissenschaftler haben die Methode der molekularen Uhr erfolgreich eingesetzt, um zu beweisen, dass eine Person eine andere Person mit einer Krankheit infiziert hat, wie im Fall dieses spanischen Anästhesisten, der Hunderte von Patienten mit Hepatitis C infiziert hat.

Die molekulare Uhr – verlassen Sie Ihr Zuhause nicht ohne sie!

Die molekulare Uhr hat sich als unschätzbares Werkzeug im Werkzeugkasten eines Evolutionsbiologen erwiesen. Ohne sie hätten wir kein vollständiges Bild über die Naturgeschichte unserer Welt. Für viele Organismen, die nicht gut versteinern, wie Quallen oder Bakterien, ist dies die einzige Technik, mit der Wissenschaftler die Art datieren können.