Elbers, J. P., R. W. Clostio & S. S. Taylor (2017): Neutral genetic processes influence MHC evolution in threatened gopher tortoises (Gopherus polyphemus). – Journal of Heredity 108(5): 515-523.
Neutrale genetische Prozesse beeinflussen die MHC Evolution bei den gefährdeten Gopherschildkröten (Gopherus polyphemus).
Gopherus polyphemus,
© Tracey D. Tuberville
Das Ausmaß der adaptiven genetischen Variationsbreite beeinflusst wie Spezies mit ihrer Umwelt zurechtkommen und wie sie auf Umwelt- und ökologische Veränderungen reagieren. Allerdings ist dieses Ausmaß der Variationsbreite oftmals schwer erfassbar wenn man nur neutrale genetische Marker untersucht. Die für den so genannten Major Histocompatibility Complex (MHC) kodierenden Gene spielen eine Schlüsselrolle für das Anpassungsverhalten des Immunsystems und wurden häufig dazu benutzt die „Adaptive–Genetische–Variationsbreite“ zu untersuchen. Hier wurden Teile der Peptidbindungsregion also der Stellen mit denen MHC-Moleküle mit einem Krankheitserreger interagieren oder mit denen sie zwischen Eigen und Fremd unterscheiden sequenziert und zwar von einem MHC Klasse-I (95/441 Schildkröten) und einem MHC-Klasse-II (245/441 Schildkröten) Gen und zwar von gefährdeten und ungefährdeten Populationen der Gopherschildkröte (Gopherus polyphemus). Die Adaptive–Genetische-Variationsbreite der MHC–Gene wurde dann verglichen mit der neutralen genetischen Variationsbreite die anhand von 10 Mikrosatellitenmarkerloci bei 441 Schildkröten erstellt worden war. Die genetische Verschiedenheit (Diversität) des MHC-Klasse-II–Locus und die der Mikrosatelliten war größer bei den nicht gefährdeten Populationen innerhalb des Gopherschildkrötenverbreitungsgebiets (MHC Klasse-II Unterschiede im Mittel A = 8.11, AR = 0.79, HO = 0.51, und HE = 0.16; Mikrosatellitenunterschiede im Mittel A = 1.05 und AR = 0.47). Nur die MHC-Klasse–II Sequenzen zeigten Anhaltspunkte für eine positive Selektion (dN/dS > 1, Z = 1.81, P = 0.04). Der für frühere Zeiten ermittelte Genfluss der mit der Migrate-N Methode abgeschätzt wurde lag höher als die derzeitigen Migrationsdaten die mit der BayesAss–Methode bestimmt wurden was nahelegt, dass die Populationen früher besser mit einander verbunden waren als heute in den stärker fragmentierten Lebensräumen. Die genetischen Unterschiede in der MHC–Vielfalt war korreliert mit der Mikrosatellietenvielfalt (Differenzierung; Mantel r = 0.431, P = 0.001) was nahe legt, dass auch neutrale genetische Vorgänge die Evolution beeinflussen wobei auch vorteilhafte MHC-Allele durch die so genannte genetische Drift verloren gehen können.
Kommentar von H.-J. Bidmon
Auch diese Arbeit zeigt auf wie wichtig genetische Variabilität und Genfluss für das Überleben von Populationen ist (siehe Stiebens et al. 2013; Loire et al. 2013 und die dazugehörigen Kommentare). Es ist auch nicht wirklich überraschend, dass man die höchste Variabilität und den höchsten Genfluss bei den noch nicht als bedroht einzustufenden Populationen gefunden hat was durchaus die Frage aufwirft ob Artenrückgang durch zunehmende Krankheitsanfälligkeit [gegenüber Mykoplasmen, Herpes-Viren und anderer Beeinträchtigungen etc.; (siehe z.B. Vila de Vicente et al., 2017)] auch schon durch einen Verlust an Genfluss mitgeprägt wird? Wäre letzteres der Fall wäre das ein klarer Hinweis, dass eine Wiederherstellung eines höheren Genflusses als Erhaltungsmaßnahme klar angezeigt wäre. Insofern wieder ein schönes Beispiel dafür in welche Richtung Erhaltungsmaßnahmen gehen sollten und dass für sehr kleine artreine Nachzuchtpopulationen es trügerisch sein kann nur auf Artreinheit abzuzielen (siehe Kommentare zu Renner 2016, Caballeroet et al. 2017 oder Bidmon 2017). Allerdings möchte ich auch nicht verschweigen, dass es auch für die Autoren hier immer noch ein Paradox ist warum die insgesamt kleineren westlichen Populationen dieser Art gegenüber Infektionen der oberen Atemwege resistenter sind als die östlichen. Dafür kann es aber auch noch andere Gründe geben. Denn Evolution schreitet ja auch innerhalb einzelner Populationen voran oder es gibt andere abiotische (z. B. klimatische Faktoren) die die Anfälligkeit oder Ausbreitungs- und Infektionsrate für obere Atemwegsinfektionen mit beeinflussen. Da könnten sogar klimatische Veränderungen eine Rolle spielen. Diese Arbeit verweist aber klar darauf welche Gene und genetischen Unterschiede man untersuchen sollte um Gründe für Vitalitätsbeeinträchtigungen herauszuarbeiten. Insofern sollten sich die Personen die sich um den Erhalt der Albera-Schildkröte, Testudo h. hermanni kümmern vielleicht an ihr orientieren, denn sie adressiert ja einige der Punkte die diese Autoren noch als unzureichend geklärt diskutieren (Vila de Vicente et al., 2017).
Literatur
Bidmon, H.-J. (2017): Sind phylogenetische Stammbäume nur ein Traum? – Schildkröten im Fokus 14(1): 14-27 ➚.
Caballero, A., I. Bravo & J. Wang (2017): Inbreeding load and purging: implications for the short-term survival and the conservation management of small Populations. – Heredity 118(2): 177-185 oder Abstract-Archiv.
Loire, E., Y. Chiari, A. Bernard, V. Cahais, J. Romiguier, B. Nabholz, J. M. Lourenço & N. Galtier (2013): Population genomics of the endangered giant Galapagos tortoise. – Genome Biology 14(12): R136 oder Abstract-Archiv.
Renner, S. S. (2016): A Return to Linnaeus's Focus on Diagnosis, Not Description: The Use of DNA Characters in the Formal Naming of Species. – Systematic Biology 65(6): 1085-1095 oder Abstract-Archiv.
Stiebens, V. A., S. E. Merino, C. Roder, F. J. Chain, P. L. Lee & C. Eizaguirre (2013): Living on the edge: how philopatry maintains adaptive potential. – Proceedings of the Royal Society, Series B Biological Sciences 280(1763): 20130305 oder Abstract-Archiv.
Vila de Vicente, S., M. Delahunt & B. Pfau (2017): Ein neues Projekt zur Erhaltung der Abera-Schildkröte. – Radiata 26(3): 4-22.
Galerien
Gopherus polyphemus – Georgia-Gopherschildkröte