Forscher haben am Dienstag die bisher gründlichste Untersuchung der Geschichte der Pinguine vorgelegt, die bis zu ihren Ursprüngen vor mehr als 60 Millionen Jahren zurückreicht. Dabei haben sie eine Reihe von Genen identifiziert, die für Anpassungen in Bezug auf Unterwassersicht, lange Tauchgänge, Regulierung der Körpertemperatur, Ernährung und Körpergröße entscheidend sind.

Die Forscher sequenzierten die Genome der 20 lebenden Pinguinarten und -unterarten. Da mehr als drei Viertel der bekannten Pinguinarten inzwischen ausgestorben sind, haben die Forscher auch 50 fossile Arten anhand von Skelettdaten in ihre Analyse einbezogen.

Die Forscher erklärten, dass sich die Pinguine aus einem gemeinsamen Vorfahren mit einer Gruppe von Seevögeln entwickelt haben, zu der auch Albatrosse und Sturmvögel gehören. Pinguine entwickelten zunächst die Fähigkeit zu tauchen, wie ein Papageientaucher, und verloren später die Fähigkeit zu fliegen, als sie sich an eine aquatische Welt anpassten und zu hervorragenden Schwimmern und Tauchern wurden.

Der älteste bekannte Pinguin - aus der Zeit vor 61 Millionen Jahren, etwa 5 Millionen Jahre nach dem Massenaussterben der Dinosaurier - heißt Waimanu manneringi und stammt aus Neuseeland.

"Für mich sind Pinguine ein perfektes Beispiel für einen großen evolutionären Übergang, wie die Entwicklung eines aquatischen Lebensstils bei Walen oder das Fliegen bei Fledermäusen", sagte der Vogelpaläontologe Daniel Ksepka vom Bruce Museum in Greenwich, Connecticut, Mitautor der in der Zeitschrift Nature Communications https://www.nature.com/articles/s41467-022-31508-9 veröffentlichten Studie.

"Wir wissen, dass sich die Pinguine aus fliegenden Vögeln entwickelt haben, aber das geschah vor über 60 Millionen Jahren und wir müssen uns die Fossilien ansehen, um herauszufinden, wo, wann und wie das geschah. Außerdem sind Pinguine lächerlich charmante Geschöpfe. Sie lieben, sie kämpfen, sie stehlen und aufgrund ihrer lustigen aufrechten Haltung ist es wirklich einfach, sich vorzustellen, dass sie die gleichen Beweggründe haben wie Menschen", sagte Ksepka.

Die Studie veranschaulicht, wie globale Temperaturveränderungen - Schwankungen zwischen kalten und warmen Perioden - und Verschiebungen der großen Meeresströmungen die Evolution der Pinguine maßgeblich beeinflusst haben.

"Wir schätzten die Schwankungen der Populationen jeder Pinguinart in den letzten 250.000 Jahren anhand der Signaturen, die die Populationszusammenbrüche und -aufschwünge in ihrem Genom hinterlassen haben", sagte Ksepka. "Das Wachsen und Schwinden der Eisschilde hatte einen großen Einfluss auf die Pinguine, und Arten, die durch den Rückgang des Meereises gefährdet sind, könnten unter der zukünftigen globalen Erwärmung stark leiden."

Bei Pinguinen wurde auch die niedrigste Evolutionsrate festgestellt, die bisher bei Vögeln festgestellt wurde.

Pinguine leben hauptsächlich in der südlichen Hemisphäre, darunter Arten wie der Adeliepinguin an den Küsten der Antarktis. Der Galapagos-Pinguin ist die einzige Art, die nördlich des Äquators vorkommt.

Theresa Cole, Postdoktorandin an der Universität Kopenhagen und Hauptautorin der Studie, sagte, dass die Forschung eine Vielzahl von Genen aufgedeckt hat, die wahrscheinlich an den einzigartigen physiologischen Anpassungen der Pinguine beteiligt sind.

Sie weisen Genmutationen auf, die ihr Sehvermögen in Richtung des blauen Endes des Farbspektrums verschieben. Blaues Licht dringt tiefer in den Ozean ein als Licht am roten Ende des Spektrums, so dass diese Eigenschaft dazu beiträgt, das Sehvermögen für schwaches Licht unter Wasser zu optimieren.

Gene, die Vögeln helfen, salzige und saure Geschmäcker zu erkennen, sind bei Pinguinen aktiv. Aber Gene, die helfen, bittere, süße und herzhafte Geschmäcker zu erkennen, sind inaktiviert. Diese Gene werden möglicherweise nicht mehr benötigt, da Pinguine in kaltem, salzigem Wasser auf Nahrungssuche gehen und ihre Beute wie Fische, Krabben und Tintenfische in der Regel ganz verschlucken.

Pinguine zeigen eine Abflachung und Versteifung ihrer Flügelknochen und eine Reduzierung ihrer Flugfedern auf winzige Strukturen, die helfen, die Flügel in Flossen umzuwandeln. Außerdem haben sie die Lufträume im Skelett verkleinert und die Dicke der Knochenwände erhöht, um die Taucheffizienz zu steigern und mehr Sauerstoff in ihren Muskeln für lange Tauchgänge zu speichern.

Pinguine waren einst viel größer als die heutigen Arten. Eine Art, Kumimanu biceae, die vor 55 bis 60 Millionen Jahren in Neuseeland lebte, war etwa 1,8 Meter groß. Die größte heute lebende Art, der Kaiserpinguin, ist etwa 1 Meter groß.