Romiguier, J., P. Gayral, M. Ballenghien, A. Bernard, V. Cahais, A. Chenuil, Y. Chiari, R. Dernat, L. Duret, N. Faivre, E. Loire, J. M. Lourenco, B. Nabholz, C. Roux, G. Tsagkogeorga, A. A.-T. Weber, L. A. Weinert, K. Belkhir, N. Bierne, S. Glémin & N. Galtier (2014): Comparative population genomics in animals uncovers the determinants of genetic diversity. – Nature 515(7526): 261-263.
Vergleichende Populationsgenomik bei Tieren zeigt die Determinanten für die Genetische Diversität auf.
Podocnemis expansa,
ein Schlüpfling
© Mario Herz
Die genetische Diversität stellt die Menge an Unterschieden dar, die man zwischen von verschiedenen distinkten Arten stammenden DNS-Sequenzen beobachten kann. Dieses grundlegende Konzept der Populationsgenetik hat einen wesentlichen Einfluss auf die Gesundheit, die Domestikation, das Management und die Erhaltung der jeweiligen Spezies. Anscheinend schwanken die Ausmaße der „Genetischen Diversität“ sehr stark, sowohl zwischen natürlichen Populationen als auch zwischen den einzelnen Spezies. Allerdings sind die bestimmenden Faktoren für diese Schwankungen und speziell der Einfluss der Biologie und der Ökologie versus der Populationshistorie bislang weitestgehend mysteriös.
Hier zeigen wir, dass die Genetische Diversität für eine Spezies vorhersagbar ist und in erster Linie durch ihre ökologische Lebensstrategie bestimmt wird. Wir untersuchten die genomweite Diversität von 76 Tierarten, die nicht zu den so genannten Modelltierarten zählen, indem wir das Transkriptom von je 2 bis 10 Individuen von jeder Spezies sequenzierten. Die Verteilung der Genetischen Diversität zwischen den Arten zeigte keinen nachweisbaren Einfluss für deren geografische Verbreitung oder deren invasiven Status, sie wurde aber sehr akkurat durch so genannte Schlüssel-Lebensweisen in Bezug auf die Investition in die Nachkommen, die Langlebigkeit oder die niedrige Anzahl an Nachkommen mit Brutfürsorge bestimmt, wobei die letzteren Arten weniger Diversität zeigten, im Gegensatz zu jenen, die kurze Lebenszeiten aufweisen und eine hohe Anzahl an Nachkommen produzierten. Unsere Analysen zeigen den Einfluss der ökologischen Strategie der Langlebigkeit für die Reaktionen der Spezies auf kurzfristige Störungen in der Umwelt, ein Ergebnis, das sofortige Auswirkungen auf die Managementpläne zur Arterhaltung hat.
Kommentar von H.-J. Bidmon
Diese Arbeit halte ich für äußerst wichtig und gelungen, da sie uns wirklich grundlegende Informationen liefert, die so vielfältig sind, dass sie in diesem Abstract wirklich nur angerissen und für die meisten wohl noch gar nicht so deutlich zu erkennen sind. Ohne abwertend wirken zu wollen, zeigen die Daten, dass systematische Einordnungen und phylogenetische Abstammungen im Wesentlichen nur der Kategorisierung dienen, aber ohne die ökologischen Daten für die jeweilige Art für weitergehende Beurteilungen und das Erhaltungsmanagement kaum von Bedeutung sein können (siehe auch Bidmon 2011, Kommentar zu Boero 2010). Hier wurden wirklich Arten vom primitiven Vielzeller über Seegurken, Schnecken, Insekten, Amphibien, Reptilien einschließlich zweier Schildkrötenspezies, Vögel und Säugetiere verglichen, und unabhängig von der phylogenetischen Einordnung wurden hier grundlegende Faktoren ermittelt, die die Genetische Diversität bestimmen und dafür verantwortlich sind, wie sich deren Verlust auf die Überlebensfähigkeit der jeweiligen Art auswirken würde. Grundsätzlich könnte man das Ergebnis der Arbeit auch so formulieren: Kurzlebige Arten, die nur einen begrenzten Aktionsradius haben, müssen viele Nachkommen mit hoher genetischer Vielfalt erzeugen, um sicher zu stellen, dass Individuen unter den Nachkommen sind, die die Fähigkeit haben, bei sich verändernden Umweltbedingen zu überleben (z.B. einige Individuen, die etwas resistenter gegenüber Trockenheit sind als üblich). Langlebige Tiere mit wenig Nachkommen haben eine geringere genetische Diversität, müssen diese aber dadurch ausgleichen, dass sie mehr in den Nachwuchs investieren müssen, um dessen Überlebensfähigkeit in sich verändernden Umwelten zu sichern. Das fängt an, indem mehr Dotter und Energie in die Eier gepackt werden muss, damit kräftigere Junge schlüpfen, die Dürrezeiten besser überdauern können oder dass die Jungen intensiv betreut werden müssen und erst von den Eltern lernen müssen, wie man sich bei sich verändernden Umweltbedingungen richtig verhält. Der kleine Elefant lernt eben die Wanderwege zu den letzten Wasserstellen während der Trockenzeit von seiner Großmutter und Mutter ebenso wie wahrscheinlich Schildkröten wie Podocnemis expansa ihre Jungen von den Nistplätzen in die Nahrungsgründe führen (siehe Kommentar zu Ferrara et al. 2014). Nun könnte jeder sagen, okay das ist nichts wirklich Neues, das sieht man doch auch so. Nein, das wirklich Neue daran ist, dass diese Erkenntnisse zur Genetischen Diversität – wie auch die neuen Erkenntnissen zum Lernverhalten und der Lernfähigkeit – unabhängig von der Stellung im phylogenetischen Stammbaum sind. Soziale lernfähige Insekten verhalten sich in Bezug auf ihre Genetische Diversität da genauso wie etliche so genannte angeblich höherentwickelte soziale Säugetiere (Bidmon 2014a, Kommentar zu Wilkinson & Huber 2012). Hieraus ergibt sich ganz klar, dass wir anfangen müssen, sowohl im Artenschutz als auch bei der Beurteilung des Verlusts an genetischer Diversität umzudenken und zwar grundlegend und weg von den althergebrachten phylogenetischen Einordnungen, wo etliche davon ausgehen, dass ein Verlust an genetischer Diversität bei niederen Tieren einschließlich der Amphibien und Reptilien sich nicht so schädigend auswirken kann wie bei höheren Säugetieren. Diesbezüglich hätte ich sogar eine Bitte an unsere altehrwürdigen Akademiker in der Herpetologenszene: Verunsichern Sie die Zuhörer bei Vorträgen nicht durch die ständige Wiederholung aus professoralem Munde, dass niederen Tieren das nichts anhaben kann und sie mit Inzucht besser zurechtkommen würden als höhere Säuger. Sicher, früher dachte man das, weil man wirkliche Untersuchungen auch nur für Säugetiere oder den Menschen hatte, aber akzeptieren Sie auch, dass man ab einer gewissen Zeit außerhalb der aktiven Wissenschaft vielleicht nicht mehr alle neuen Erkenntnisse verfügbar hat. Hier ist entweder mehr Lesen gefragt oder vernünftige Zurückhaltung, denn auch Titel schützen nicht vor Fehlern und Nichtwissen!
Wenn wir aber grundsätzlich weiterblicken, zeigt diese Arbeit auch wieder deutlich, wie Evolution von statten geht und welche Mechanismen hier wirken, denn unter den Evolutionsmechanismen, die die genetische Diversität letztendlich in der jeweiligen Spezies mitbestimmen, ist die Anpassungsfähigkeit an sich verändernde Umweltbedingungen (siehe Bidmon 2014b: Kommentar zu: Golubović et al. 2014). Wobei hier gezeigt wird, dass kurzlebige Arten meist sehr viele Nachkommen zeugen und bei dieser Vervielfachung des Genoms natürlich sowohl per gesteigerter Mutationswahrscheinlichkeit sowie hoher Kombinationsunterschiedlichkeit die genetische Diversität hochhalten müssen, damit bei sich verändernden Umweltbedingungen die Chance hoch ist, dass Nachkommen dabei sind, die unter den veränderten Bedingungen besser überleben. Mathematisch ausgedrückt: Diese Arten versuchen unter stochastisch schwankenden Umweltbedingungen durch Menge und Wahrscheinlichkeitsabschätzung zu überleben (Für den Menschen hat auch mal jemand berechnet, dass unter 100 Millionen Neugeborenen eines dabei sein könnte, dass eine Kondition hat, der die Pekinger Luftverschmutzung wenig anhaben kann). Alle anderen, die das nicht können, die also ihr Überleben durch Langlebigkeit und damit durch individuelle Anpassungsfähigkeit an sich während der Lebenszeit verändernde Umweltbedingen sichern müssen, die müssen das durch entsprechend intelligente Verhaltensanpassungen tun, sei es nun dass sie die Fähigkeit besitzen müssen, entsprechende Überwinterungsmöglichkeiten zu suchen und zu finden oder dass sie ihrem Nachwuchs Verhaltensweisen beibringen müssen, wie oder wo er in Notsituationen noch Nahrung und Wasser findet oder gar die Fähigkeit sich in einer völlig neuen Umwelt einzuleben (auch hier das Stichwort artifizielle Haltung). Allein daraus lässt sich, so glaube ich, gut erkennen, wie kognitive (geistige) Evolution und na nennen wir es mal somatisch-genetische oder körperliche Evolution Hand in Hand gehen müssen, um das Überleben zu sichern. Letzteres lässt ja auch erkennen, dass es sich auch dabei um eine Einheit handelt, die nur wir als „getrennt“ betrachten, weil wir eben so erzogen sind für alles einen Schublade zu haben. Zum Glück machen sich heute schon Fernsehmoderatoren wie Rangar Rogischwar in Interviews darüber lustig – indem sie zum Besten geben: „dass z. B. er für die Leute Physiker ist und es für manche schon schwer ist, ihn auch als Menschen zu sehen“. Nichts anderes machen wir mit dem so genannten Ökosystem, wir verstehen es nicht, aber damit wir überhaupt was haben, unterteilen wir es in autökologische Einzelbetrachtungen und wundern uns, warum am Ende das Ganze trotz bester Schutzabsichten doch zusammenbricht. Wir schätzen die genetische Diversität selbst für die so genannten hoch reproduktiven Arten wie manche Meeresschildkröten, Echsen und vor allem Amphibien, wobei letztere ja angeblich „immer“ Massen an Kaulquappen produzieren, falsch ein, und prognostizieren, dass die Entnahme von solch hochproduktiven Spezies aus ihren Ursprungspopulationen nichts ausmacht! Letzteres ist eines der Hauptargumente unserer Wildfangimportbefürworter. Das Problem dabei ist nur, dass wir ja keine Eier oder Kaulquappen entnehmen, sondern die fast Adulten oder Adulten, also jene, die nicht als Eier oder Kaulquappen schon gefressen wurden und wegselektioniert sind, sondern die, die es geschafft haben zu überleben. Und wir lernen aus der obigen Arbeit, dass gerade diese Spezies von dieser hohen durch die Masse der Adultindividuen getragen genetischen Diversität in ihrem Überlebenskampf abhängig sind. Wie viel mehr an Fehleinschätzung braucht man denn eigentlich noch, um zu kapieren, was da abgeht (siehe Kommentar zu: Halla et al. 2014, Lenzen et al. 2012). Sicher, letzteres hilft nicht gegen Zersiedlung und Lebensraumverlust, aber es sollte uns dazu aufrufen, doch lieber die Arten, die wir heute schon halten, besser zu managen, als auf ständig neue Wildfangimporte zu setzen! Wie schon gesagt, wir sollten Wildfangimporte verbieten und Nachzuchtbörsen fördern, anstatt durch Festhalten an althergebrachten Verhaltensweisen und dem Pochen auf noch nicht geändertes EU-Recht auf nationaler Ebene alles verboten zu bekommen. Gerichtsurteile und andere kurzfristige Errungenschaften nützen gegenüber gesellschaftspolitischen Veränderungen der Sichtweisen, die letztendlich auch noch durch neuere wissenschaftliche Erkenntnisse eher gestützt als widerlegt werden, nichts und sind wirklich zu kurz gedacht. Zumindest für all jene, die sich an ihren langlebigen Schildkröten auch noch in mehr als vielleicht 10 Jahren erfreuen wollen.
Literatur
Bidmon, H.-J. (2011): Kommentar zu: Boero, F. (2010): The Study of Species in the Era of Biodiversity – A Tale of Stupidity. – Diversity 2(1): 115-126. – Abstract-Archiv.
Bidmon, H.-J. (2014a): Kommentar zu: Golubović, A., M. Andjelkovic, D. Arsovski, A. Vujovic, V. Ikovic, S. Djordjevic & L. Tomovic (2014): Skills or strength-how tortoises cope with dense vegetation? – Acta Ethologica 17(3): 141-147 oder Abstract-Archiv.
Bidmon, H.-J. (2014b): Kommentar zu: Wilkinson, A. & L. Huber (2012): Cold-Blooded Cognition: Reptilian Cognitive Abilities. – S. 129-143 in: Vonk, J. & T. K. Shackelford (Hrsg.): The Oxford Handbook of Comparative Evolutionary Psychology. – Oxford University Press 129-143 oder Abstract-Archiv.
Ferrara, C. R., R. C. Vogt, R. S. Sousa-Lima, B. M. R. Tardio, & V. C. Diniz Bernardes (2014): Sound communication and social behavior in an Amazonian river turtle (Podocnemis expansa). – Herpetologica 70(2): 149-156 oder Abstract-Archiv.
Halla, U., R. Korbel, F. Mutschmann & M. Rinder (2014): Blood parasites in reptiles imported to Germany. – Parasitology Research 113(12): 4587-4599 oder Abstract-Archiv.
Lenzen, M., Moran, D., Kanemoto, K, Foran, B., Lobefaro, L. & A. Geschke (2012): International trade drives biodiversity threats indeveloping nations. – Nature 486(7401): 109-112 oder Abstract-Archiv.
Galerien
Podocnemis expansa – Arrauschildkröte