Pinguine, die die verschneiten Hänge der Antarktis hinuntergleiten und durch eiskalte Gewässer schwimmen, scheinen perfekt an ihre Umgebung angepasst zu sein. Doch die Vögel waren nicht immer flugunfähige Wasserakrobaten: Die Entwicklung vom Fliegen zum Schwimmen erforderte eine fast völlig neue Reihe von Fähigkeiten und Körperformen. Eine neue Forschungsarbeit nutzt nun eine Kombination aus fossilen Aufzeichnungen und genomischen Daten, um diese Entwicklung in einem bisher unbekannten Ausmass aufzuzeigen – und um zu untersuchen, wie das Klima das Schicksal der Pinguine beeinflusst hat. Pinguine sind ein spezielles Produkt der Evolution, wie das Wissenschaftsmagazin National Geographic berichtet. Sie haben sich einen völlig anderen Körperbau und Lebensstil angeeignet als ihre Vorfahren. 

Die Studie zeigt, dass sich die frühen Pinguine überraschend schnell an neu entstandene Umweltnischen auf der gesamten Südhalbkugel nach dem Massenaussterben vor etwa 66 Millionen Jahren anpassten. Nach dem Aussterben der Dinosaurier gab es mehr Platz für andere Tiere, die sich ausbreiten konnten, und die Pinguine besiedelten verschiedene Klimazonen und Biome (Ökosystem) in der südlichen Hälfte der Welt. 

Die Forschungsergebnisse zeigen aber auch, dass Pinguine die langsamste Evolutionsrate aller Vögel aufweisen, was bedeutet, dass sich ihre Rate an genetischen Mutationen seit ihrer Umstellung auf das Leben im Meer deutlich verlangsamt hat. Das stellt ihre Fähigkeit in Frage, sich schnell an den existenzgefährdenden Klimawandel anzupassen. Mehr als die Hälfte der etwa 18 lebenden Pinguinarten, die an so unterschiedlichen Orten wie Brasilien, Neuseeland und Südafrika beheimatet sind, werden von der International Union for Conservation of Nature bereits als bedroht oder gefährdet eingestuft. 

Moderne Pinguine scheinen weniger gut gerüstet zu sein, um diese raschen Umweltveränderungen zu überleben, als die alten Pinguine. Grund dafür ist, dass ihre Evolutionsrate abnimmt.  

Anpassung an das Leben im Wasser 

Der direkte Vorfahre der Pinguine ist aufgrund fehlender Fossilien noch immer unbekannt. Der geheimnisvolle Vorfahre lebte wahrscheinlich vor über 60 Millionen Jahren, als er sich von verwandten Gruppen fliegender Vögel wie Albatrossen und Sturmvögeln abspaltete. Die bisherige Forschung über die Evolution der Pinguine wurde auch dadurch eingeschränkt, dass etwa drei Viertel aller Pinguinarten ausgestorben sind und nur durch fossile Überlieferungen bekannt sind. Bislang gab es keine Studien, die den gesamten Fossilbestand mit allen modernen und kürzlich ausgestorbenen Pinguin-Genomen kombiniert haben. 

Durch die Zusammenführung dieser beiden riesigen Datensätzen konnten Forscher den Stammbaum der Pinguine verfeinern, die Zeiten bestimmen, in denen die Pinguine vielfältiger wurden. Ausserdem konnten sie die Veränderungen in den Populationen aufzeichnen und feststellen, welche Gene den Pinguinen beim Übergang zum Leben im Wasser geholfen haben. Die Analyse der Genome der Pinguine zeigte, wie die Vögel starre Flossen und wasserdichte Federn zum Schwimmen, dicke Haut und Fett zum Warmhalten sowie Unterwassersicht und Sauerstoffkontrolle zum Tauchen bekamen. 

Diese Anpassungen waren den Wissenschaftlern bereits bekannt, aber der Vergleich der Genome aller lebenden Pinguine ermöglichte es dem Team, die dafür verantwortlichen Gene zu identifizieren. Die Verknüpfung der Genome mit den Fossilien ergab auch Schätzungen darüber, wann die Gene und die verschiedenen Arten auftraten. Der letzte Schritt bestand darin, das Ganze mit dem Klima in Verbindung zu bringen. 

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Schritthalten mit dem Klimawandel 

Nach ihrem anfänglichen Anpassungsschub verlangsamte sich das Tempo der Evolution bei den Pinguinen allmählich. Nachdem sie sich für die Meeresumwelt entwickelt hatten, mussten sich die Pinguine über Millionen von Jahren hinweg an wiederholte Klimaschwankungen anpassen. Eine neue Welle der Diversifizierung der Pinguinarten begann vor etwas mehr als zwei Millionen Jahren, als die jüngste Eiszeit begann. Als die Eisschilde wuchsen und sich die Umwelt veränderte, wanderten die Pinguine und waren oft völlig von anderen Gruppen abgeschnitten. Im Laufe von Hunderttausenden von Jahren, getrennt durch das Eis, entwickelten sich die Pinguine zu der Vielfalt der heute lebenden Pinguinarten. 

Eine düstere Zukunft? 

Der heutige Klimawandel, der sich schneller vollzieht als die Verschiebungen, die Pinguine früher überlebt haben, stellt die Pinguine vor eine neue evolutionäre Herausforderung. Nach Ansicht der Studienautoren ist es unwahrscheinlich, dass die Pinguine diese Herausforderung meistern werden. Viele Pinguine leben in den Nullzonen des Klimawandels. Antarktische Arten wie der Zügelpinguin sind besonders gefährdet; der Kontinent hat seit Anfang der 1990er Jahre etwa drei Billionen Tonnen Eis verloren. Pinguine, die auf Inseln leben, sind ebenfalls gefährdet, da sie nirgendwo hinkönnen.