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25.04.24 Mehrfache unabhängige Entstehung genialer Wabenarchitektur bei Bienen und Wespen
Bienen und Wespen faszinieren durch ihr komplexes Sozialleben. Forscher haben nun herausgefunden, dass nicht nur ihr Sozialleben aus evolutionärer Perspektive gesehen unabhängig entstanden sein muss, sondern auch die konkrete Art und Weise, wie sie architektonische Probleme beim Wabenbau lösen. Für die mehrfach unabhängige Herkunft eines solchen Verhaltens bietet die Annahme eines Schöpfers eine weitaus bessere Erklärung als evolutionäre Deutungen.
Bienen (Apoidea) und Wespen (Vespoidea) gehören zur Teilordnung Stechimmen innerhalb der Hautflügler. Nach evolutionären Vorstellungen haben sich Bienen und Wespen vor 179 Millionen (radiometrischen) Jahren auseinanderentwickelt (Smith et al. 2023, 1f).
Evolutionsbiologen gehen bei bestimmten ähnlichen Merkmalen davon aus, dass sich diese trotz der Ähnlichkeit unabhängig bei verschiedenen Arten entwickelt haben (= Konvergenz). Das betrifft solche Ähnlichkeiten, bei denen man nicht davon ausgehen kann, dass sie schon beim mutmaßlichen gemeinsamen Vorfahren vorhanden waren. Ursprünglich war davon ausgegangen worden, dass – wenn die Darwin‘sche Evolution wahr ist – Konvergenzen selten auftreten sollten (vgl. Junker 2016). Schließlich gibt es im Rahmen dieses Konzeptes keinen intelligenten Designer, der immer wieder gleichartige geniale Lösungen im Tierreich wiederverwendet haben könnte; stattdessen müssten ziellose Evolutionsprozesse basierend auf Selektion und Mutation zufällig immer wieder zu den gleichen „Lösungen“ geführt haben.
Besonders beeindruckend sind Konvergenzen in Bezug auf den Wabenbau von Bienen und Wespen. Smith et al. (2023, 1) haben das Phänomen anhand von fünf Honigbienen- und fünf Wespenarten untersucht und dabei die Struktur von 22.745 Wabenzellen ausgewertet.
Zuerst einmal fällt auf, dass sowohl Bienen als auch Wespen Waben normalerweise sechseckig bauen. Die einen bauen in der Regel Doppelwaben, die anderen nur eine Wabenschicht. Während Bienen Wachs nutzen und Wespen Papier, ist es jedoch für beide Gruppen der Stechimmen wichtig, die Baustoffe möglichst sparsam zu verwenden, da deren Bereitstellung aufwendig ist (S. 2). Und genau das geschieht tatsächlich: „Sechsecke minimieren den Materialverbrauch und maximieren gleichzeitig den Lagerraum und die strukturelle Stabilität“ (S. 1).
Allerdings gibt es sowohl bei Bienen als auch bei Wespen Arten, bei denen die Arbeiterinnen nicht dieselbe Größe wie die Fortpflanzungstiere haben. Sowohl Bienen als auch Wespen bilden nämlich vielfältige eusoziale Lebensgemeinschaften aus, bei denen die Arbeiterinnen nicht fruchtbar sind, jedoch die Drohnen und die Königinnen. Auch diese Eusozialität soll nach evolutionären Vorstellungen konvergent erworben worden sein (S. 2). Nun entsteht bei vielen Arten, bei denen Geschlechtstiere größer als Arbeiterinnen sind (Geschlechtsdimorphismus), dasselbe architektonische Problem: Wie kann man größere Waben für die Aufzucht der größeren Geschlechtstiere mit dem typisch sechseckigen Muster für die gewöhnlichen Arbeiterinnen verbinden?
Abb. 452 Größendimorphismus (Unterschied) der Waben bei den untersuchten Bienen- und Wespenarten eingetragen in ein Cladogramm (Abstammungsbaum). (übersetzt und ergänzt nach: © 2023 Smith et al., Fig. 1, CC BY 4.0 Deed, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Sowohl bei geschlechtsdimorphen Bienen als auch bei geschlechtsdimorphen Wespen findet sich dafür eine geniale Lösung: Es gibt einerseits Bereiche mit kleinen, sechseckigen Waben für Arbeiterinnen, andererseits Bereiche mit großen, sechseckigen Waben für die Geschlechtstiere (was auch eine besondere Pflege wie z. B. Einstellen der optimalen Temperatur ermöglicht) und schließlich noch einen Übergangsbereich mit nichtsechseckigen Waben dazwischen (S. 1–3). Diese sind hauptsächlich 5- oder 7-eckig (zu 97,2 %), wobei selten auch 4- oder 8-eckige Übergangszellen verbaut werden (S. 4). Je größer der Geschlechtsdimorphismus ist, desto mehr nicht 6-eckige Übergangswaben werden benötigt (S. 4f). Dabei fällt auf, dass alle geschlechtsdimorphen Wespen- und auch Bienenarten dieselbe Bautechnik verwenden: Bei 85,2 % der nicht 6-eckigen Zellen bauen die Stechimmen erst eine 5-eckige Zelle und dann im Anschluss eine 7-eckige Zelle (S. 5f, 8); so ergeben beide Waben zusammen wieder 12 Ecken. Diese Bautechnik als „gemeinsames architektonisches Merkmal“ dieser nicht näher verwandten Arten von Stechimmen hat die Autoren auch dazu gebracht, ein mathematisches Modell zu entwickeln, aus dem die Struktur solcher Übergangszellen bei allen betroffenen Arten vorhergesagt werden kann (S. 5f).
Die Autoren schließen aus den Verwandtschaftsverhältnissen, dass sich der Geschlechter-Größenunterschied der entsprechenden Wabenstruktur bei den Wespen zunächst evolutiv entwickelt habe und bei Metapolybia mesoamerica wieder verloren gegangen sei. Zusätzlich sei er gleich zwei Mal unabhängig davon innerhalb der Bienen entstanden: Einmal bei Europäischer Honigbiene und dann bei der Clade (Gruppe) von Zwerghonigbiene und Zwergbuschbiene (S. 2f). Das bedeutet: Der Bau entsprechender Übergangswaben ist aus evolutionärer Perspektive zufällig mindestens dreimal unabhängig (konvergent) entstanden.
Smith et al. (2023, 1) schlussfolgern: „Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich Honigbienen und soziale Wespen trotz unterschiedlicher Baumaterialien, Wabenkonfigurationen und 179 Millionen Jahren unabhängiger Evolution auf dieselben Lösungen für dieselben architektonischen Probleme zugelaufen sind [„have converged“], was grundlegende Baueigenschaften und evolutionäre Konvergenz im Bauverhalten offenbart.“
Das Portal für Wissenschaftsnachrichten scinexx.de bringt ein wichtiges Problem auf den Punkt, das sich durch diesen Befund für evolutionäre Modelle ergibt (Krapp 2023): „Ein Rätsel bleibt, woher die Bienen und Wespen während der Konstruktion wissen, wann sie welche Wabenform bauen müssen, damit ein lückenloser Übergang gelingt.“
Vor allem aber bleibt offen, woher diese genialen Wabenbau-Fähigkeiten der Stechimmen überhaupt erstmals gekommen sind, da es für den evolutionären Ursprung eines Verhaltens ja nicht reicht, zu zeigen, dass es in fertiger Ausbildung optimal ist. Zufällige Selektions- und Mutationsprozesse sind in Bezug auf ein optimales Ergebnis blind – jeder einzelne zufällige Zwischenschritt für sich genommen muss bereits einen Selektionsvorteil bieten. Die Annahme eines genialen Schöpfers ist hingegen viel naheliegender als die Annahme, dass sich diese Fähigkeiten zufällig mehrfach konvergent durch einen blinden Mutations-Selektions-Prozess herausgebildet haben.
Quellen:
Krapp C (2023) Bienen und Wespen: Das Rätsel der Waben-Symmetrie. https://www.scinexx.de/news/biowissen/warum-sind-sich-die-waben-von-biene-und-wespen-so-aehnlich/, vom 29.12.2023.
Junker R (2016) Evolution „erklärt“ Sachverhalte und ihr Gegenteil. Stud. Integr. J. 23, 4–12.
Smith ML et al. (2023) Honey bees and social wasps reach convergent architectural solutions to nest-building problems. PLoS Biol 21(7): e3002211.
Autor dieser News: Benjamin Scholl
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