Wissenschaftler erklären, warum die Erde im Laufe der Evolution bunt wurde

Die Geschichte der Farben auf der Erde ist ein allmählicher Wandel, der durch Ausbrüche von Innovationen gekennzeichnet ist. Von den uralten Meeren, in denen Trilobiten die Welt zum ersten Mal in Farbe sahen, bis hin zu den schillernden Farben moderner Vögel und Blumen - das Leben auf der Erde hat seine Leinwand seit mehr als 500 Millionen Jahren bemalt.

Ein farbenfroher Planet entstand mit der Evolution des Sehens. Vor mehr als 600 Millionen Jahren entwickelte sich das Sehvermögen, um Licht und Dunkelheit zu unterscheiden. Diese Fähigkeit ist bei primitiven Organismen, wie einzelligen Bakterien, vorhanden und ermöglicht es ihnen, Veränderungen in ihrer Umgebung zu erkennen, z. B. die Richtung des Sonnenlichts. Mit der Zeit entwickelten sich bevorzugte visuelle Systeme, die es den Organismen ermöglichten, ein breiteres Lichtspektrum wahrzunehmen.

Das trichromatische Sehen, d. h. die Fähigkeit, drei verschiedene Komponenten von Lichtwellen zu erkennen, z. B. rot, grün und blau, entwickelte sich vor etwa 500 Millionen Jahren. Dies fällt mit der "kambrischen Explosion " (vor etwa 541 Millionen Jahren) zusammen, die eine rasche Diversifizierung des Lebens kennzeichnete, einschließlich der Entwicklung fortgeschrittener sensorischer Systeme wie des Sehens.

Die Kambrische Explosion war ein evolutionäres Ereignis, das vor etwa 530 Millionen Jahren stattfand. Es handelte sich um eine plötzliche Diversifizierung über einen Zeitraum von etwa 40 Millionen Jahren. Sie war gekennzeichnet durch das Auftreten einer großen Vielfalt von Meerestieren. Innerhalb von 10 Millionen Jahren entwickelten die Meerestiere die meisten der grundlegenden Körperformen, die wir heute kennen.

Die ersten Tiere mit trichromatischem Sehen waren Arthropoden (eine Gruppe wirbelloser Tiere, zu der Insekten, Spinnen und Krebstiere gehören). Das chirurgische trichromatische Sehen dauerte bei Wirbeltieren zwischen 420 und 500 Millionen Jahren. Diese Anpassung hilft alten Tieren, sich in ihrer Umgebung zurechtzufinden und Raubtiere oder Beute auf eine Weise zu erkennen, die mit monochromem Sehen nicht möglich war.

Fossile Funde von Trilobiten, ausgestorbenen marinen Gliederfüßern, die vor mehr als 500 Millionen Jahren lebten, deuten darauf hin, dass sie Augen hatten, die aus mehreren winzigen Linsen bestanden, von denen jede einen Bruchteil des Gesichtsfeldes erfassen konnte und die sich zu einem Mosaikbild zusammensetzten. Diese Augen sind in der Lage, deutliche Variationen von Wellen zu erkennen, was in dunklen Meeresumgebungen einen evolutionären Vorteil darstellte und das Sehvermögen und die Fähigkeit der Tiere, Bewegungen zu erkennen, verbesserte.

Die Wissenschaftler Juan J. Wiens und Zachary Emberts untersuchten , wie wir von diesem bescheidenen evolutionären Vorteil beim Sehen zu einer Reihe von Farbexplosionen gekommen sind, und veröffentlichten ihre Arbeit in der Zeitschrift Biological Reviews, Cambridge Philosophical Society.

Die erste Explosion der Farben

Pflanzen waren für die erste Explosion der Farben verantwortlich. Die ersten Pflanzen begannen, bunte Früchte und Blüten zu produzieren, wie z. B. rot, gelb, orange, blau und violett, um Tiere anzulocken, die bei der Samenverbreitung und Bestäubung helfen.

Analytische Modelle, die sich auf die Vielfalt der lebenden Pflanzen stützen, legen nahe, dass sich die bunten Früchte, die vor etwa 300-377 Millionen Jahren entstanden sind, gemeinsam mit samenverbreitenden Tieren, wie frühen Verwandten der Säugetiere , entwickelt haben. Blüten und ihre Bestäuber entstanden später, vor 140 bis 250 Millionen Jahren. Diese Innovationen markierten einen Wendepunkt in der Farbpalette der Erde.

Die Entstehung der Blütenpflanzen (Angiospermen) vor über 100 Millionen Jahren in der Kreidezeit brachte eine Farbexplosion mit sich, als die Blumen immer hellere und leuchtendere Farbtöne entwickelten , um Bestäuber wie Bienen, Schmetterlinge und Vögel anzulocken.

Die sichtbare Färbung der Tiere entstand vor weniger als 140 Millionen Jahren. Davor waren die Tiere meist weich, braun und grau. Diese Zeitleiste legt nahe, dass die Entwicklung der Farben nicht unvermeidlich war, sondern von ökologischen und evolutionären Faktoren bestimmt wurde, die unter verschiedenen Umständen zu unterschiedlichen Ergebnissen geführt haben könnten.

Farben zur Erhaltung der Arten

Leuchtende Farben haben sich oft als eine Art Signal entwickelt, um Partner anzulocken, Raubtiere abzuschrecken oder die Vorherrschaft zu sichern. Die sexuelle Selektion spielte wahrscheinlich eine wichtige Rolle bei der Entwicklung dieser Veränderungen.

Dinosaurier liefern einige der eindrucksvollsten Beweise für die frühe Färbung von Tieren. Versteinerte Melanosomen (pigmenthaltige Zellstrukturen, Organellen genannt) bei gefiederten Dinosauriern wie Anchiornis zeigen ein leuchtend rotes Gefieder.

Die Farbe passt sich an die ökologischen Bedürfnisse einer Art an.

Diese leuchtend bunten Federn dienten wahrscheinlich der Zurschaustellung, um die Eignung für Partner zu signalisieren oder Rivalen einzuschüchtern. Auch die versteinerten Schuppen einer zehn Millionen Jahre alten grün-schwarzen Schlange deuten darauf hin, dass die Farbe schon früh zur Signalgebung oder Tarnung eingesetzt wurde.

Die Evolution der Farben war nicht immer einfach. Nehmen wir zum Beispiel Pfeilgiftfrösche. Diese winzigen Amphibien zeigen auffällige blaue, gelbe oder rote Farbtöne, nicht um Partner anzulocken, sondern um Raubtiere vor ihrer Giftigkeit zu warnen - ein Phänomen, das als Aposematismus bekannt ist.

Eine andere Froschart, die ebenso giftig ist, leuchtet nicht als Warnsignal, sondern tarnt sich mit ihrer Umgebung, um Fressfeinde abzuschrecken. Dies sind zwei Möglichkeiten, sich durch Farbe zu schützen, und ihre Entwicklung hängt von der Art der Fressfeinde und den Kosten der Farbproduktion ab. In Regionen, in denen Raubtiere lernen, leuchtende Farben mit Giftigkeit zu assoziieren, ist eine auffällige Färbung eine effektive Überlebensstrategie. In anderen Kontexten kann es besser sein, sich vor dem Hintergrund der Natur zu tarnen.

"Es hängt von der Farbe des Glases ab, durch das man schaut..."

Im Gegensatz zu vielen Säugetieren, die dichromatisch sehen und weniger Farben wahrnehmen, haben die meisten Primaten, darunter auch der Mensch, ein trichromatisches Sehvermögen, das es uns ermöglicht, eine breitere Palette von Farbtönen, einschließlich Rottönen, wahrzunehmen. Dies hat unseren Vorfahren wahrscheinlich geholfen, Früchte in Wäldern zu finden, und spielte wahrscheinlich eine Rolle bei der sozialen Signalgebung.

Menschen sehen Blumen anders als Bienen, weil sie als Bestäuber ultraviolette Muster erkennen können, die für uns unsichtbar sind, was zeigt, wie sich die Farbe an die ökologischen Bedürfnisse einer Art anpasst.

Die Welt verändert sich ständig, und die Farbpalette der Erde ist nicht statisch . Der Klimawandel, der Verlust von Lebensräumen und menschliche Aktivitäten verändern den Selektionsdruck auf die Farbgebung und könnten die visuelle Landschaft der Zukunft neu gestalten. So verlieren beispielsweise einige Fischarten, die verschmutzten Gewässern ausgesetzt sind, ihre leuchtenden Farben, da Giftstoffe die Pigmentproduktion oder die visuelle Kommunikation stören.

Quellenhinweis:

Juan J. Wiens and Zachary Emberts. How life became colorful: color vision, aposematism, sexual selection, flowers, and fruits . Biological Reviews, Cambridge Philosophical Society. September 16, 2024.

Jonathan Goldenberg. Science is beginning to reveal why life on Earth has evolved to be so “colorful . ” The Conversation.February 18, 2025.